【物理】2020届一轮复习人教版 电场能的性质 课时作业
2020届一轮复习人教版 电场能的性质 课时作业
1.(2019·陕西汉中校级检测)某静电场的电场线分布如图所示,一负点电荷只在静电力作用下先后经过场中的M,N两点,过N点的虚线是电场中的一条等势线,则( C )
A.M点的电场强度小于N点的电场强度
B.M点的电势低于N点的电势
C.负点电荷在M点的电势能小于在N点的电势能
D.负点电荷在M点的动能小于在N点的动能
解析:电场线密集的地方,电场强度大,故M点的电场强度大于N点的电场强度,选项A错误;沿着电场线电势降低,故M点的电势高于N点的电势,选项B错误;负点电荷由M到N静电力做负功,动能减小,电势能增加,选项C正确,D错误.
2.(2019·湖南衡阳月考)如图所示,虚线是等势面,相邻的两等势面的电势差都相等,有一带正电的小球在电场中运动,实线表示该带正电的小球的运动轨迹,小球在a点的动能为20 eV,运动到b点的动能为2 eV.若取c点为零电势点,则当这个小球的电势能为-6 eV时,它的动能为(不计重力和空气阻力)( B )
A.16 eV B.14 eV C.6 eV D.4 eV
解析:设相邻两等势面间的电势差为U,小球的电荷量为q,小球从a到b和从b到c分别根据动能定理得-q·3U=Ekb-Eka,qU=Ekc-Ekb,解得Ekc=(Eka+2Ekb)=(20+2×2) eV=8 eV.因为c点电势为0,所以小球在c点时的电势能为0,小球在电场中运动只有静电力做功,所以小球的动能和电势能的总和保持不变,恒为8 eV,所以当小球的电势能为-6 eV时,它的动能为14 eV,故B正确.
3.如图所示,平行直线为匀强电场中的一组电场线,有一个电荷量q=2×10-2 C的正电荷仅受静电力的作用由A点沿曲线运动到B点,虚线①②是其可能运动的轨迹,已知这个运动过程中电荷的动能减少了2 J,设B点电势为零,则以下说法中正确的是( A )
A.电场强度方向向左
B.电荷沿轨迹②运动
C.A点的电势为100 V
D.电荷在A点的电势能为2 J
解析:正电荷只受静电力作用,由于动能减少,静电力做负功,即
WAB=-2 J,由WAB=qUAB得UAB==-100 V.即A-B=-100 V,A=B-100 V=-100 V,C错误.沿电场线电势降低,A
PB),选无穷远处电势为0,距电荷量为Q的点电荷r处的电势为=,从图中可以看出( C )
A.Q1电荷量一定小于Q2电荷量
B.P点电场强度是0
C.Q1和Q2之间线上各点电场方向都指向Q2
D.Q1,Q2可能是同种电荷
解析:Q1附近电势大于零,而Q2附近电势小于零,可知Q1带正电、Q2带负电,选项D错误;Q1,Q2之间电场线由Q1指向Q2,选项C正确;两电荷连线上P点电场强度一定不为零,选项B错误;由=k知,Q1在P点电势为1=,Q2在P点电势为2=-,而P点电势为0,则有=,因r1>r2,故Q1>Q2,选项A错误.
6.在x轴上电场强度E与x的关系如图所示,O为坐标原点,a,b,c为x轴上的点,a,c之间的距离为d,a,c两点的电场强度大小均为E0,则下列说法中正确的是( C )
A.b>a=c>O
B.Oa>b>c,选项A,B错误;ac间的电场强度大于E0,故质子受到的静电力大于eE0,静电力做功将大于eE0d,选项C正确;质子受到的静电力沿x轴正方向,故静电力对质子做正功,质子的电势能减小,选项D错误.
7.(2019·吉林白城模拟)如图(a)所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子以某一初速度且仅在静电力的作用下,沿AB由点A运动到点B,所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图(b)所示.以下说法正确的是( A )
A.A,B两点的电场强度EA>EB
B.电子在A,B两点的速度vAEpB
解析:根据x图象中切线的斜率代表电场强度大小,由图(b)可看出EA>EB,选项A正确;沿电场线方向电势降低,所以电场线方向由A指向B,A>B,电子受力方向与电场线方向相反,从A至B,电子减速,vA>vB,选项B,C错误;电子从A到B静电力做负功,电势能增大,选项D错误.
8.(2019·青海西宁模拟)(多选)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd,顶点a,c分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示.若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中( CD )
A.先做匀加速运动,后做匀减速运动
B.先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C.电势能与机械能之和保持不变
D.电势能先减小,后增大
解析:a,c两点固定相同的正点电荷,则bd为等量同种点电荷连线的中垂线,由电场线分布情况可知带电粒子不可能做匀加速或匀减速运动,故A错误;等量同种正点电荷连线中垂线上的中点电势最高,带负电的粒子从b点运动到d点的过程中,先从低电势到高电势,再从高电势到低电势,故B错误;带电粒子从b到d运动过程中所受静电力先由b指向d,后由d指向b,所以静电力先做正功后做负功,因此电势能先减小,后增大,故D正确;只有静电力做功,电势能与机械能之和保持不变,故C正确.
9.(2019·浙江台州校级检测)如图所示,两块水平放置的带电平行金属板间有竖直向上的匀强电场.一个质量为m、带电荷量为q的油滴以初速度v0进入电场,并在电场中沿直线运动了一段时间,空气阻力不计,则( D )
A.该油滴带负电
B.在这段时间内静电力所做的功大于油滴重力势能的变化
C.在这段时间内油滴的机械能保持不变
D.在这段时间内油滴的动能保持不变
解析:油滴受重力和静电力,由于油滴做直线运动,故合力一定为零,静电力与重力平衡,静电力向上,与场强同向,故油滴带正电,故A错误;由于静电力和重力是一对平衡力,静电力做的功等于克服重力做的功,而克服重力做的功等于重力势能的增加量,所以静电力所做的功等于油滴重力势能的变化,故B错误;由于除重力外静电力做正功,故机械能增加,故C错误;由于受力平衡,做匀速直线运动,因此动能保持不变,故D正确.
10.(2019·山西太原校级月考)一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右、场强为E的匀强电场中,如图所示,环上a,c是竖直直径的两端,b,d是水平直径的两端,质量为m的带电小球套在圆环上,并可沿环无摩擦滑动.现使小球由a点静止释放,沿abc运动到d点时速度恰好为零.由此可知,小球在b点时( B )
A.加速度为零 B.机械能最大
C.电势能最大 D.动能最大
解析:从图上可以看出小球从a点由静止出发到d点仍静止,由动能定理可知mgR+Wq=0-0,所以有Wq=-mgR,所以小球带负电,所受到的静电力大小为F=mg,方向水平向左.在整个过程中,只有由a到b静电力做了正功,由功能关系可知,在b点机械能最大,选项B对;在b点小球速度要满足圆周运动的规律,所以加速度不为零,选项A错;由b到d静电力做负功,电势能增加,d点电势能最大,选项C错;由于重力和静电力都是恒力,所以这两个力的合力也为恒力,方向为斜向左下方,与竖直方向成45°角,由等效法可知,小球应该运动到合力方向的最低点,其动能最大,选项D错.
11.如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B,C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为-q套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2.求:
(1)小球滑到C点时的速度大小;
(2)若以C点作为零电势点,试确定A点的电势.
解析:(1)因为B,C两点电势相等,故小球从B到C运动的过程中静电力做的总功为零.
由几何关系可得BC的竖直高度hBC=
根据动能定理有mg·=-
解得vC=.
(2)小球从A到C,重力和静电力均做正功,所以由动能定理有mg·3R+W电=,又根据静电力做功与电势能的关系W电=EpA-EpC= -qA-(-qC).
又因为C=0,可得A=-.
答案:(1) (2)-
12.(2019·河北邯郸校级检测)如图所示,在绝缘粗糙的水平面上,相距为L的A,B两点处分别固定着两个等电荷量的正电荷,a,b是AB连线上的两点,其中Aa=Bb=,O为AB连线的中点,一质量为m、带电荷量为+q的小滑块(可以看成质点)以初动能Ek0从a点出发,沿AB直线向b运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的3倍,到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:
(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数.
(2)O,b两点间的电势差.
(3)小滑块运动的总路程.
解析:(1)由题意可知a,b两点关于O点对称,则a,b点电势相等,即Uab=0.设滑块与水平面间的摩擦力大小为Ff.
对滑块从a到b的过程中,由动能定理得-Ff=0-Ek0,摩擦力Ff=μmg,解得μ=.
(2)对于滑块从O到b的过程中,由动能定理得
qUO b-μmg·=0-3Ek0,解得UOb=-.
(3)对于滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程,由动能定理得qUaO-μmgs=0-Ek0,解得s=L.
答案:(1) (2)- (3)L
