2014年高考人教版物理一轮复习精品训练 第6章 第2节 电势差　电势　电势能 含解析

2014年高考人教版物理一轮复习精品训练 第6章 第2节 电势差　电势　电势能 含解析

课时作业20 电势差 电势 电势能 一、不定项选择题 ‎1．在静电场中，将一正电荷从A点移到B点，电场力做了负功，则( )‎ A．B点的电场强度一定比A点大 B．电场线方向一定从B指向A C．B点电势一定比A点高 D．该电荷的动能一定减小 ‎2．(2012·山东潍坊模拟)某静电场的电场线分布如图所示，一负点电荷只在电场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( )‎ 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 ‎3．(2012·天津理综)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中( )‎ A．做直线运动，电势能先变小后变大 B．做直线运动，电势能先变大后变小 C．做曲线运动，电势能先变小后变大 D．做曲线运动，电势能先变大后变小 ‎4．如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则( )‎ A．电子将沿Ox方向运动 B．电子的电势能将增大 C．电子运动的加速度恒定 D．电子运动的加速度先减小后增大 ‎5．如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，一个正电荷在等势面L3处的动能为20 J，运动到等势面L1时的动能为零；现取等势面L2为零电势参考平面，则当此电荷的电势能为4 J时，它的动能为(不计重力及空气阻力)( )‎ A．16 J B．10 J C．6 J D．4 J ‎6．(2012·四川宜宾模拟)如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷Q，从M点无初速释放一带有恒定负电荷的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止。则从M点运动到N点的过程中，下列说法中正确的是( )‎ A．小物块所受电场力逐渐增大 B．小物块具有的电势能逐渐增大 C．Q电场中M点的电势高于N点的电势 D．小物块电势能的减少量等于克服摩擦力做的功 ‎7．A、B、C、D是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知A点的电势为20 V，B点的电势为24 V，D点的电势为4 V，由此可知C点的电势为( )‎ A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V ‎8．如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝‎2 m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量q＝－2×10－‎6 C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10－5 J，由B移到C的过程中电场力做功6×10－6 J，下列说法正确的是( )‎ A．B、C两点的电势差UBC＝3 V B．A点的电势低于B点的电势 C．负电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加 D．该电场的电场强度为1 V/m 二、非选择题 ‎9．如图所示，两个平行金属板A、B中间为一匀强电场，A、B相距‎10 cm，C、D为电场中的两点，CD＝8 cm，CD连线和电场方向成60°角，C点到A板的距离为‎2 cm，已知质子从C点移到D点，电场力做功为3.2×10－17 J。求：‎ ‎(1)匀强电场电场强度的大小。‎ ‎(2)A、B两点间的电势差。‎ ‎(3)若将A板接地，则C、D两点的电势各为多大？‎ ‎10．如图所示，在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场，现有一质量m＝2.0×10－‎3 kg、电荷量q＝2.0×10－‎6 C的带正电的物体(可视为质点)，从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为x＝6.0t－10t2，式中x的单位为m，t的单位为s。不计空气阻力，取g＝‎10 m/s2。‎ ‎(1)求匀强电场的电场强度大小和方向；‎ ‎(2)求带电物体在0～0.5 s内电势能的变化量。‎ ‎11．如图所示，带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C点，斜面上有A、B两点，且A、B和C在同一直线上，A和C相距为l，B为AC中点。现将一带电小球从A点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度正好又为零。已知带电小球在A点处的加速度大小为，静电力常量为k，求：‎ ‎(1)小球运动到B点时的加速度大小。‎ ‎(2)B和A两点间的电势差(用Q和l表示)。‎ 参考答案 ‎1．C　解析：电场力的功WAB＝qUAB＜0，所以UAB＜0。而UAB＝φA－φB，则φA＜φB，C正确；电场强度的大小无法判断，A错误；电场线的方向可能从B指向A，B错误；不知合外力的做功情况，故D错误。‎ ‎2．C　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，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，B错误；负点电荷由M到N电场力做负功，动能减小，电势能增加，故C正确，D错误。‎ ‎3．C　解析：根据图示可画出电场线，判断出粒子将受向上的电场力而做曲线运动，电场力对其先做正功后做负功，所以其电势能先减小后变大，则本题只有选项C正确。‎ ‎4．AD　解析：由题图乙可知，沿x轴正方向电势越来越高，故电场线方向沿x轴负方向，电子静止且只受到沿x轴正方向的电场力，故电子将沿Ox方向运动，电子的电势能将减小，A正确，B错误；因电势φ随x的增大，其变化率先减小后增大，故沿x轴正方向，电场强度先减小后增大，电子运动的加速度先减小后增大，D正确，C错误。‎ ‎5．C　解析：相邻等势面间的电势差相等，则电荷的电势能之差也相等，在L3时，动能为20 J，运动到L2时其动能一定是10 J，此时电势能为零，则此正电荷动能和电势能总和为10 J。由能量守恒定律可知当它的电势能为4 J时，动能一定为6 J，故C正确。‎ ‎6．D　解析：对小物块由动能定理得：－qUMN－Wf＝0，则电场力一定做正功，电势能减小，B错误；－qUMN＞0，UMN＜0，则φM＜φN，C错误；由能量守恒知ΔEp减＝Wf，D正确；由M→N，小物块所受电场力F＝，r增大，所以电场力逐渐减小，A错误。‎ ‎7．B　解析：线段AB与线段CD平行且相等，则在匀强电场中UAB＝UDC，而UAB＝φA－φB＝(20－24) V＝－4 V，UDC＝φD－φC＝4 V－φC，故4 V－φC＝－4 V，所以φC＝8 V，B正确。‎ ‎8．D　解析：由W＝qU和W＝－ΔEp(ΔEp为电荷电势能的增量)得，A、B两点间电势差 UAB＝ V＝6 V，‎ UBC＝ V＝－3 V，A、B错；由UAC＝UAB－UCB＝UAB＋UBC得：UAC＝3 V，故C点电势低于A点电势，负电荷由C点移到A点的过程中，电场力做正功，负电荷的电势能减小，C错；如图所示，D为AB中点，则UDB＝3 V，DB＝‎3 m，电场线垂直于等势面，因此电场线与AB平行，电场强度E＝＝1 V/m，D正确。‎ ‎9．答案：(1)5 000 V/m　(2)500 V ‎(3)－100 V　－300 V 解析：(1)根据UCD＝得：UCD＝ V＝200 V 由U＝Ed得：E＝＝ V/m＝5 000 V/m。‎ ‎(2)UAB＝E·dAB＝5 000×10×10－2 V＝500 V。‎ ‎(3)φC＝UCA＝－E·dCA＝－5 000×2×10－2 V＝－100 V φD＝UDA＝－E×(dDC＋dCA)＝－5 000×(8×10－2×cos 60°＋2×10－2)V＝－300 V。‎ ‎10．答案：(1)2.0×104 N/C　方向水平向左 ‎(2)电势能增加2×10－2 J 解析：(1)由x＝6.0t－10t2得加速度大小为：a＝20 m/s2‎ 根据牛顿第二定律：Eq＝ma 解得电场强度大小为：E＝2.0×104 N/C 电场强度方向水平向左 ‎(2)由x＝6.0t－10t2得初速度大小为：‎ v0＝‎6.0 m/s 减速时间：t1＝＝0.3 s ‎0．3 s内经过的路程 x1＝v0t1－at＝‎‎0.9 m 后0.2 s物体做反向匀加速直线运动，经过的路程x2＝at＝0.4 m 物体在0.5 s内发生的位移为 x＝(0.9－0.4) m＝‎0.5 m，方向向右。‎ 电场力做负功，电势能增加：ΔEp＝qEx＝2×10－2 J ‎11．答案：(1)　(2) 解析：(1)带电小球在A点时：‎ mgsin 30°－k＝maA。‎ 带电小球在B点时：－mgsin 30°＝maB且aA＝，可解得：aB＝ ‎(2)由A点到B点应用动能定理得：‎ mgsin 30°·－UBA·q＝0。‎ 由mgsin 30°－k＝m·aA＝m可得：mg＝k 可求得：UBA＝。‎