专题14 电势能-2017年高考物理冲刺专题卷

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专题14 电势能-2017年高考物理冲刺专题卷

www.ks5u.com 第I卷 一、选择题(本题共8小题,在每小题给出的四个选项中,至少有一项符合题目要求)‎ ‎1.某静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线。一个带负电的粒子(忽略重力)在电场中以x=0为中心、沿x轴方向做周期性运动。设x轴正方向为电场强度E、粒子加速度a、速度v的正方向,下图分别表示x轴上各点的电场强度E、粒子的加速度a、速度v和动能Ek随x的变化图象,其中可能正确的是(  )‎ ‎【答案】D ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎2. 两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势线如图中虚线所示,一带电粒子以某一速度从图中f点进入电场,其运动轨迹如图中实线所示,若粒子只受静电力作用,则下列说法中正确的是(  )‎ A.f、b、c、d、e五点中,c点电场强度最大 B.带电粒子的加速度逐渐变大 C.带电粒子的速度先增大后减小 D.粒子经过b点和d点时的速度大小相同 ‎【答案】AD ‎【解析】电场强度的大小由电场线或等差等势面的疏密判断,越密的地方电场强度越大,A项正确;由a==可判断带电粒子的加速度先增大后变小,B项错误;粒子从f到e的过程中电场力先做负功后做正功,速度先减小后增大,电势能先增大后减小,选项C错误;因为b、d两点在同一等势面上,所以粒子在b、d两点的电势能相同,所以粒子经过b点和d点时的速度大小相同,选项D正确。‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎3.固定于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图所示,ab、cd分别是正方形两条邻边的中垂线,O点为中垂线的交点,P、Q分别为cd、ab上的点.则下列说法正确的是(  )‎ A.P、Q两点的电势相等 B.P点场强大于Q点场强 C.若在O点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力不为零 D.将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点,此过程中电场力做负功 ‎【答案】AB ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎4. 如图所示,a、b、c、d、O五点均在匀强电场中,它们刚好是一个半径为R=0.2 m的圆的四个等分点和圆心O,b、c、d三点的电势如图所示。已知电场线与圆所在平面平行,关于电场强度的大小和方向,下列说法正确的是(  )‎ A.电场强度的方向由O指向b点 B.电场强度的方向由O指向d点 C.电场强度的大小为10 V/m D.电场强度的大小为10 V/m ‎【答案】D ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎5. 如图所示,a、b、c、d是某匀强电场中的四个点,它们是一个四边形的四个顶点,ab∥cd,ab⊥bc,2ab=cd=bc=2l,电场线与四边形所在平面平行.已知a点电势为20V,b点电势为24V,d点电势为8V.一个质子(不计重力)经过b点的速度大小为v0,方向与bc成45°,一段时间后经过c点,则下列说法不正确的是(  )‎ A.c点电势为16V B.质子从b运动到c所用的时间为 C.场强的方向由a指向c D.质子从b运动到c电场力做功为8电子伏 ‎【答案】ABD ‎【解析】三角形bcd是等腰直角三角形,具有对称性,bd连线中点o的电势与c相等,为16V,故A正确;质子从b→c做类平抛运动,沿初速度方向分位移为此方向做匀速直线运动,则t=,则B正确;oc为等势线,其垂线bd为场强方向,b→d,故C错误;电势差Ubc=8V,则质子从b→c电场力做功为8eV.故D正确。‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎6. 如图所示,一带电粒子在匀强电场中从A点抛出,运动到B点时速度方向竖直向下,且在B点时粒子的速度为粒子在电场中运动的最小速度,已知电场方向和粒子运动轨迹在同一竖直平面内,粒子的重力和空气阻力与电场力相比可忽略不计,则(  )‎ A.电场方向一定水平向右 B.电场中A点的电势一定高于B点的电势 C.从A到B的过程中,粒子的电势能一定增加 D.从A到B的过程中,粒子的电势能与动能之和一定不变 ‎【答案】CD ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎7.如图,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN,φP=φF,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则(  )‎ A.点电荷P一定在MP的连线上 B.连接PF的线段一定在同一等势面上 C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功 D.φP大于φM ‎【答案】AD ‎【题型】多选题 ‎【难度】较难 ‎8.如图甲所示,Q1、Q2是两个固定的点电荷,一带正电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度v0沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动,其vt图象如图乙所示,下列说法正确的是(  )‎ A.两点电荷一定都带负电,但电量不一定相等 B.两点电荷一定都带负电,且电量一定相等 C.试探电荷一直向上运动,直至运动到无穷远处 D.t2时刻试探电荷的电势能最大,但加速度不为零 ‎【答案】BD ‎【解析】由vt图可知t2时刻运动方向改变,且图线斜率不为零,则加速度不为零,0~t2时间内做减速运动,电场力做负功,试探电荷的动能转化为电势能,t2时刻电势能最大,C错误,D正确.试探电荷沿直线向上运动,则其所受电场力的方向沿Q1、Q2连线的中垂线方向向下,所以两点电荷都带负电,且电量相等,A错误,B正确.‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 第Ⅱ卷 二、非选择题(本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎9.如图所示,质量为m,电荷量为e的电子,从A点以速度v0垂直于电场方向射入一个电场强度为E的匀强电场中,从B点射出电场时的速度方向与电场线成120°角,电子重力不计.求: (1)电子在电场中的加速度大小a及电子在B点的速度大小vB; (2)A、B两点间的电势差UAB; (3)电子从A运动到B的时间tAB.‎ ‎【答案】(1), (2) (3)‎ ‎ ‎ ‎(3)在B点设电子在B点沿电场方向的速度大小为vy,则有 vy=v0tan30°             ④‎ vy=atAB            ⑤‎ 解①④⑤式得tAB=‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】较易 ‎10.如图,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°.不计重力.求A、B两点间的电势差.‎ ‎【答案】‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎11.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,坐标系内有A.B两点,其中A点坐标为,B点坐标为,坐标原点O处的电势为0,点A处的电势为8V,点B处的电势为4V,现有一带电粒子从坐标原点O处沿电势为0的等势线方向以速度射入电场,粒子运动中恰好通过B点,不计粒子所受重力,求:‎ ‎(1)图中C处的电势;‎ ‎(2)匀强电场的电场强度大小;‎ ‎(3)带电粒子的比荷。‎ ‎【答案】(1)4V (2)266.7V/m (3)‎ ‎【解析】(1)坐标原点O处的电势为0,点A处的电势为8V,OA的中点C点,根据知:由题意可得C点的电势为4V ‎(3)带电粒子从坐标原点O处沿电势为0的等势线方向射入电场,做类平抛运动,则有:‎ ‎,,‎ 又,‎ ‎,‎ 联立解得:‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】较难 ‎12.如图所示,O、A、B为同一竖直平面内的三个点,OB沿竖直方向,∠BOA=60°,OB=OA,将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过A点.使此小球带电,电荷量为q(q>0),同时加一匀强电场,场强方向与△OAB所在平面平行.现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球,该小球通过了A点,到达A点时的动能是初动能的3倍;若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出,恰好通过B点,且到达B点时的动能为初动能的6倍,重力加速度大小为g.求:‎ ‎ (1)无电场时,小球到达A点时的动能与初动能的比值;‎ ‎(2)电场强度的大小和方向.‎ ‎【答案】(1) (2) 电场方向与竖直向下的方向的夹角为30°‎ ‎ (2)加电场后,小球从O点到A点和B点,高度分别降低了和,设电势能分别减小ΔEpA和ΔEpB,由能量守恒及④式得 ΔEpA=3Ek0-Ek0-mgd=Ek0 ⑦‎ ΔEpB=6Ek0-Ek0-mgd=Ek0 ⑧‎ 在匀强电场中,沿任一直线,电势的降落是均匀的.设直线OB上的M点与A点等电势,M与O点的距离为x,如图,则有= ⑨‎ 解得x=d,MA为等势线,电场强度方向必与其垂线OC方向平行.设电场强度方向与竖直向下的方向的夹角为α,由几何关系可得α=30°.‎ 即电场强度方向与竖直向下的方向的夹角为30°‎ 设电场强度的大小为E,有 qEdcos 30°=ΔEpA ⑪‎ 由④⑦⑪式得 E=. ⑫‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】困难 ‎ ‎
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