2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專(zhuān)練 專(zhuān)題6.2 電場(chǎng)能的性質(zhì)(含解析).doc
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專(zhuān)題6.2 電場(chǎng)能的性質(zhì) 1.如圖所示,一圓環(huán)上均勻分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過(guò)圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是 ( ) A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最低 B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最高 C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,電勢(shì)升高 D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電勢(shì)降低 答案:B 2.如圖所示,高速運(yùn)動(dòng)的α粒子被位于O點(diǎn)的重原子核散射,實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡,M、N和Q為軌跡上的三點(diǎn),N點(diǎn)離核最近,Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn),則 ( ) A.α粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的大 B.三點(diǎn)中,α粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能最大 C.在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中,M點(diǎn)的電勢(shì)比Q點(diǎn)的低 D.α粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為負(fù)功 答案:B 解析:由題圖α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知,α粒子受重原子核的斥力作用而運(yùn)動(dòng),故重核帶正電,周?chē)妱?shì)為正;因Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn),故α粒子從M到Q,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,速度增大,A、D均錯(cuò);N點(diǎn)離核最近,電勢(shì)能最大,B對(duì);沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)降低,故M點(diǎn)比Q點(diǎn)電勢(shì)高,C錯(cuò)。 3.如圖,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn),虛線為等勢(shì)線。取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),若將q1、q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等,則下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì) B.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等 C.q1的電荷量小于q2的電荷量 D.q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能 答案:C 4.一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用,做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng),取該直線為x軸,起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),其電勢(shì)能Ep與位移x的關(guān)系如圖所示,下列圖象中合理的是 ( ) 答案:D 解析:根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系:W電=-ΔEp=EpO-Ep,則Ep=EpO-W電,則粒子的電勢(shì)能隨位移變化的圖象斜率絕對(duì)值對(duì)應(yīng)粒子所受的靜電力大小,故可知電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度及粒子的加速度大小隨位移的增加而減小,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;根據(jù)動(dòng)能定理有W電=Ek-0,則Ek=W電,則粒子的動(dòng)能隨位移變化的斜率絕對(duì)值對(duì)應(yīng)電場(chǎng)力的大小,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;粒子沿x軸的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),故速度與位移不是線性關(guān)系,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 5.兩異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的部分等勢(shì)面如圖所示,已知A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)。若位于a、b處點(diǎn)電荷的電荷量大小分別為qa和qb,則 ( ) A.a(chǎn)處為正電荷,qa<qb B.a(chǎn)處為正電荷,qa>qb C.a(chǎn)處為負(fù)電荷,qa<qb D.a(chǎn)處為負(fù)電荷,qa>qb 答案:B 解析:根據(jù)A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)可知,a處為正電荷,a電荷處的等勢(shì)面比b電荷處的等勢(shì)面密,所以qa>qb,選項(xiàng)B正確。 17.如圖,半徑為R的均勻帶電薄球殼,其上有一小孔A.已知?dú)?nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零;殼外空間的電場(chǎng),與將球殼上的全部電荷集中于球心O時(shí)在殼外產(chǎn)生的電場(chǎng)一樣.一帶正電的試探電荷(不計(jì)重力)從球心以初動(dòng)能Ek0沿OA方向射出.下列關(guān)于試探電荷的動(dòng)能Ek與離開(kāi)球心的距離r的關(guān)系圖線,可能正確的是( ) 18.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向平行于xOy平面,在xOy平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R=5 m的圓,圓上有一個(gè)電荷量為q=+110-8 C的試探電荷P,半徑OP與x軸正方向的夾角為θ,P沿圓周移動(dòng)時(shí),其電勢(shì)能Ep=2.510-5sin θ(J),則( ) A.x軸位于零勢(shì)面上 B.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500 V/m,方向沿y軸正方向 C.y軸位于零勢(shì)面上 D.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500 V/m,方向沿x軸正方向 解析:A 由Ep=2.510-5sin θ(J)知,x軸上的勢(shì)能為零,是零勢(shì)面,電場(chǎng)線沿y軸方向,A正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)θ=90時(shí),Ep=2.510-5 J=EqR,解得E=500 V/m,此時(shí)電勢(shì)能大于零,故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿y軸負(fù)方向,B、D錯(cuò)誤. 19.兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的O、M兩點(diǎn),兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中C為ND段電勢(shì)最低的點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是( ) A.q1、q2為等量異種電荷 B.N、C兩點(diǎn)間場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向 C.N、D兩點(diǎn)間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沿x軸正方向先減小后增大 D.將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),電勢(shì)能先增大后減小 20.如圖所示,質(zhì)量為m,帶電量為q的粒子,以初速度v0,從A點(diǎn)豎直向上射入真空中沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,粒子通過(guò)電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí),速率vB =2v0,方向與電場(chǎng)的方向一致,則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為( ) A. B. C. D. 解析:C 粒子在豎直方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 2gh=v① 電場(chǎng)力做正功,重力做負(fù)功,則根據(jù)動(dòng)能定理有 qU-mgh=mv-mv② 解方程①②可得,A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差為. 21.(多選)如圖所示,在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)四邊形ABCD,電場(chǎng)方向與四邊形ABCD平行,其中M為AD的中點(diǎn),N為BC的中點(diǎn).一個(gè)電荷量為q的帶正電粒子,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中,電勢(shì)能減小W1,若將該粒子從D點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn),電勢(shì)能減小W2,下列說(shuō)法正確的是( ) A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向必沿AB方向 B.若將該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),電場(chǎng)力做功W= C.若D、C之間的距離為d,則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E= D.若M、N之間的距離為d,該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)最小值為E= 22.(多選)一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x2段是對(duì)稱(chēng)的曲線,x2~x3段是直線,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B.x1、x2、x3處電勢(shì)φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3 C.粒子在0~x2段做勻變速運(yùn)動(dòng),x2~x3段做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.x2~x3段是勻強(qiáng)電場(chǎng) 解析:ABD 根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Ep=qφ及場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系E=-得E=(-),由數(shù)學(xué)知識(shí)可知Ep-x圖象切線的斜率等于,x1處切線斜率為零,則x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故A正確.由題圖可看出在0~x1段圖象切線的斜率不斷減小,由A知場(chǎng)強(qiáng)減小,粒子所受的電場(chǎng)力減小,加速度減小,做非勻變速運(yùn)動(dòng).x1~x2段圖象切線的斜率不斷增大,場(chǎng)強(qiáng)增大,粒子所受的電場(chǎng)力增大,做非勻變速運(yùn)動(dòng).x2~x3段斜率不變,場(chǎng)強(qiáng)不變,即電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不變,是勻強(qiáng)電場(chǎng),粒子所受的電場(chǎng)力不變,做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確.根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Ep=qφ可知粒子帶負(fù)電,q<0,則電勢(shì)能越大,粒子所在處的位置電勢(shì)越低,所以有φ1>φ2>φ,故B正確. 23.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能是物體動(dòng)能的一種形式,它特指物體圍繞某一點(diǎn)或某一軸轉(zhuǎn)動(dòng)所具有的動(dòng)能.如圖所示的是實(shí)驗(yàn)室中一種展示和測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的裝置,一個(gè)由四根長(zhǎng)為l的絕緣輕質(zhì)剛性桿組成的正方形水平放置,在其四個(gè)端點(diǎn)a、b、c、d分別固定質(zhì)量均為m、電荷量均為q的點(diǎn)電荷,其中a點(diǎn)帶負(fù)電荷,其余b、c、d三點(diǎn)帶正電荷,正方形可繞中心豎直軸O在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)將正方形裝置放入一個(gè)水平電場(chǎng)中,初始位置aO連線與電場(chǎng)方向垂直,在電場(chǎng)力作用下,該裝置從靜止開(kāi)始發(fā)生旋轉(zhuǎn),測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度便可知轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能.下列分析正確的是(分析時(shí)可不考慮豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸O處的摩擦力)( ) A.在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開(kāi)始將向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) B.在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開(kāi)始將沿逆時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)轉(zhuǎn)圈 C.在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ekm=Eql D.在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度ωkm= 24.如圖所示,空間中存在沿x軸的靜電場(chǎng),其電勢(shì)φ沿x軸的分布如圖所示,x1、x2、x3、x4是x軸上的四個(gè)點(diǎn),質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子(不計(jì)重力),以初超度v0從O點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入電場(chǎng),在粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.粒子在x2點(diǎn)的速度為0 B.從x1到x3點(diǎn)的過(guò)程中,粒子的電勢(shì)能先減小后增大 C.若粒子能到達(dá)x4處,則v0的大小至少應(yīng)為 D.若v0=,則粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能為3qφ0 25.靜電場(chǎng)方向平行于x軸,以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心,其電勢(shì)φ隨x的分布如圖所示,圖中φ0和d為已知量.一個(gè)帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下,以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心沿x軸方向在A、B之間做周期性運(yùn)動(dòng).已知該粒子質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0),經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)速度為v.求: (1)粒子在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的大小. (2)A點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離. (3)粒子的運(yùn)動(dòng)周期. 解析:(1)由題意知,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E= 由F=qE解得粒子所受電場(chǎng)力的大小F= (2)由題意得,粒子在A點(diǎn)時(shí),速度為零.設(shè)A點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)O能距離為x,則粒子運(yùn)動(dòng)的加速度大小 a==,v2=2ax,兩式聯(lián)立解得x= (3)粒子在四分之一周期內(nèi)v=at 粒子的運(yùn)動(dòng)周期T=4t,聯(lián)立解得T= 答案:(1) (2) (3) 26. 如圖所示,在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷,在過(guò)O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn),自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示,它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn),O、C在同一水平線上,∠BOC=30,A距離OC的豎直高度為h。若小球通過(guò)B點(diǎn)的速度為v,試求: (1)小球通過(guò)C點(diǎn)的速度大小。 (2)小球由A到C的過(guò)程中電勢(shì)能的增加量。 答案:(1) (2)mgh-mv2-mgR 27.如圖,勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道,軌道平面與電場(chǎng)方向平行。a、b為軌道直徑的兩端,該直徑與電場(chǎng)方向平行。一電荷量為q(q>0)的質(zhì)點(diǎn)沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小分別為Na和Nb。不計(jì)重力,求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。 答案:E=(Nb-Na) Eka=(Nb+5Na) Ekb=(5Nb+Na) 解析:質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小為 f=qE ① 設(shè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m,經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為va和vb,由牛頓第二定律有 f+Na=m ② Nb-f=m ③ 28.如圖(a)所示,傾角θ=30的光滑固定斜桿底端固定一電量為Q=210-4C的正點(diǎn)電荷,將一帶正電小球(可視為點(diǎn)電荷)從斜桿的底端(但與Q未接觸)靜止釋放,小球沿斜桿向上滑動(dòng)過(guò)程中能量隨位移的變化圖像如圖(b)所示,其中線1為重力勢(shì)能隨位移變化圖像,線2為動(dòng)能隨位移變化圖像(靜電力恒量K=9109Nm2/C2)則: (1)請(qǐng)描述小球向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度與加速度的變化情況; (2)求小球的質(zhì)量m和電量q; (3)求斜桿底端至小球速度最大處由底端正點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)的電勢(shì)差U。 答案:(1)見(jiàn)解析 (2)4kg 1.1110-5C (3) 4.23106V 解析:(1)先沿斜面向上做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),再沿斜面向上做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),直至速度為零。 (2)由線1可得EP=mgh=mgsinθ,斜率k=20=mgsin30,所以m=4kg 當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)帶電小球受力平衡mgsinθ=kqQ/s,由線2可得s0=1m, 得q=mgssinθ/kQ=1.1110-5C- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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