备考2019年高考物理一轮复习文档:第七章 第2讲 电场能的性质的描述 练习 Word版含解析
更新时间:2024-01-02 22:23:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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板块三限时规范特训
时间:45分钟
选,8~10为多选)
1. [2017·重庆模拟]如图所示,空间有两个等量的正点电荷,a、b两点在其连线的中垂线上,则下列说法一定正确的是( )
满分:100分
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。其中1~7为单
A.电场强度Ea>Eb C.电势φa>φb 答案 C
B.电场强度Ea 解析 两个等量同种点电荷连线中点O的电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,故从中点O沿着中垂线向上到无穷远处电场强度先增大后减小;由于两点电荷间距离以及a、b两点到O点的距离未知,所以a、b两点的电场强度大小不能确定,A、B错误;根据电场强度的叠加原理可知,Oab直线上电场强度方向向上,沿着电场线方向电势逐渐降低,所以a点电势一定高于b点电势,C正确,D错误。 2. [2017·重庆模拟]一个正七边形七个顶点上各固定一个电荷量为q的点电荷,各电荷的电性如图所示,O点是正七边形的几何中心。若空间中有一点M,且MO垂直于正七边形所在平面,则下列说法正确的是( ) 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! A.M点的电场强度方向是沿着OM连线,由O点指向M点 B.M点的电场强度方向是沿着OM连线,由M点指向O点 C.将一个负检验电荷从M点移动到无穷远处,电场力做正功 D.将一个正检验电荷从M点移动到无穷远处,电场力做正功 答案 D 解析 由于系统电荷分布不具有关于OM的对称性,所以M点电场强度不会沿OM连线,A、B错误;只考虑七个电荷在OM方向的电场强度分量,可知电场强度方向从O指向M点,所以M点电势高于无穷远处电势,故将一个负检验电荷从M点移动到无穷远处,电场力做负功;将一个正检验电荷从M点移动到无穷远处,电场力做正功,C错误,D正确。 3. [2017·山东烟台一模]直线mn是某电场中的一条电场线,方向如图所示。一带正电的粒子只在电场力的作用下由a点运动到b点,轨迹为一抛物线,φa、φb分别为a、b两点的电势。下列说法中正确的是( ) A.可能有φa<φb B.该电场可能为点电荷产生的电场 C.带电粒子在b点的动能一定大于在a点的动能 D.带电粒子由a运动到b的过程中电势能一定一直减小 答案 C 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 解析 因为轨迹是抛物线,所以粒子受力恒定,所处电场是一个匀强电场,故不可能是点电荷形成的电场,B错误;根据粒子在做曲线运动过程中,受到的合力总指向轨迹内侧,并且粒子带正电,受到的电场力方向和电场强度方向相同,可知粒子的运动轨迹有如图所示的1、2两种情况,由图线2可知电场力一直做正功,电势能一直减小,动能增大,电势减小,由图线1可知电场力先做负功,后做正功,总功为正功,电势能先增大后减小,总体减小,故一定有φa>φb,带电粒子在b点的动能一定大于在a点的动能,A、D错误,C正确。 4. [2017·广西柳州模拟]如图所示,分别在M、N两点固定放置两个点电荷+Q和-q(Q>q),以MN连线的中点O为圆心的圆周上有A、B、C、D四点。下列说法正确的是( ) A.A点和B点电场强度相同 B.C点和D点电场强度相同 C.将某正电荷从C点沿直线移到D点,电势能先增大再减小 D.将某正电荷从C点沿直线移到D点,电势能先减小再增大 答案 C 解析 由于Q>q,分析可得A点处电场线比B点处电场线密,故A点电场强度大于B点电场强度,A错误;电场关于MN对称,由于Q>q,则C点电场强度大小等于D点电场强度大小,但两点电场强 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 度方向与两个点电荷的连线不平行,两点电场强度的方向不同,故两点电场强度不相同,B错误;由于Q>q,故将某正电荷从C点移到O点,电场力做负功,电势能增大,从O点移到D点,电场力做正功,电势能减小,C正确,D错误。 5.[2017·福建龙岩市质检]以无穷远处的电势为零,在电荷量为q的kq 点电荷周围某点的电势可用φ=r计算,式中r为该点到点电荷的距离,k为静电力常量。两电荷量大小均为Q的异种点电荷固定在相距为L的两点,如图所示。现将一质子(电荷量为e)从两点电荷连线上的A点沿以电荷+Q为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点,质子从A移到C的过程中电势能的变化情况为( ) 2kQeA.增加2 L-R22kQeR C.减少2 L+R2答案 B -Q-QQ 解析 A点的电势为:φA=k+kR,C点的电势为:φC=k L-RL+R2kQRQ +kR,则A、C间的电势差为:UAC=φA-φC=-2。质子从A L-R2移到C,电场力做功为WAC=eUAC=-2kQeR增加2,B正确。 L-R2 6. [2017·四川成都一诊]如图所示,竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为-q(q>0)的小环,在杆的左侧固定一个电荷量为 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 2kQeR B.增加2 L-R22kQe D.减少2 L+R22kQeR <0,所以质子的电势能L2-R2 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! Q(Q>0)的点电荷,杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形,c是ab的中点。使小环从O点无初速释放,通过a点的速率为v。若已知ab=Oa=l,静电力常量为k,重力加速度为g。则( ) kQq A.在a点,小环所受弹力大小为2 lB.在c点,小环的动能最大 C.在c点,小环的电势能最大 D.在b点,小环的速率为v2+2gl 答案 D Qq解析 在a点,小环所受的库仑力沿aQ方向,大小为k2,水平方l向小环受力平衡,所以小环受到向右的弹力大小等于库仑力沿水平方3kQqkQq向的分力2sin60°=,A错误;在c点时,小环水平方向受 l2l2到电场力和杆的弹力作用,竖直方向受到重力作用,合力竖直向下,小环有竖直向下的加速度,所以在c点时小环的动能不是最大,B错误;c点距离点电荷Q最近,电势最高,带负电荷的小环在c点的电势能最小,C错误;因为a、b两点到Q的距离相等,所以a、b两点电势相等,小环从a点到b点,电场力做功为0,应用动能定理得112 mgl=mv2-mv,vb=v2+2gl,D正确。 b 22 7. 真空中相距l的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是QE 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 和QF,在它们共同形成的电场中,有一条电场线如图中实线所示,实线上的箭头表示电场线的方向。在电场线上标出了M、N两点,其中N点的切线与EF连线平行,且∠NEF>∠NFE。则( ) A.E带正电,F带负电,且QE>QF B.在M点由静止释放一带正电的检验电荷,检验电荷将沿电场线运动到N点 C.过N点的等势面与EF连线垂直 D.负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 答案 C 解析 根据电场线的指向知E带正电,F带负电;N点的电场强度是由E、F两电荷在N点产生电场强度的矢量和,电荷E在N点产生电场方向沿EN向上,电荷F在N点产生的电场方向沿NF向下,合电场方向水平向右,又∠NEF>∠NFE,可知F电荷在N点产生的电场强度大于E电荷在N点产生的电场强度,由点电荷电场强度公kQ 式E=2,知QE r或初速度的方向与电场线平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合,故B错误;因为电场线和等势面垂直,所以过N点的等势面与过N点的切线垂直,EF连线平行于过N点的切线,所以过N点的等势面与EF连线垂直,C正确;沿电场线方向电势逐渐降低,则φM>φN,再根据Ep=qφ,q为负电荷,知EpM 8. 如图所示,半径R=0.5 m的圆弧接收屏位于电场强度方向竖直4向下的匀强电场中,OB水平,一质量为m=10-4 kg、带电荷量为q 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! =8.0×10-5 C的粒子从与圆弧圆心O等高且距O点0.3 m的A点以初速度v0=3 m/s水平射出,粒子重力不计,粒子恰好能垂直打到圆弧曲面上的C点(图中未画出),取C点电势φ=0,则( ) A.该匀强电场的电场强度E=100 V/m B.粒子在A点的电势能为8×10-5 J C.粒子到达C点的速度大小为5 m/s D.粒子速率为4 m/s时的电势能为4.5×10-4 J 答案 CD 解析 粒子在电场力作用下做类平抛运动,因粒子垂直打在C点,由圆的半径和切线垂直,以及类平抛运动规律知:C点速度方向的反向延长线必过O点,且OD=AO=0.3 m,根据勾股定理,则DC=1qE2 0.4 m,即有:AD=v0t,DC=mt,联立并代入数据可得:E=25 N/C, 2故A错误;因UDC=E·DC=10 V,又UDC=φD-φC=φD,而A、D两点电势相等,所以φA=10 V,即粒子在A点的电势能为:Ep=qφA 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 12 =8×10 J,故B错误;从A到C,由动能定理知:qUAC=mvC- 2 -4 12 mv,代入数据得:vC=5 m/s,故C正确;粒子在C点总能量:EC20 121 =mvC=×10-4×52 J=1.25×10-3 J,由能量守恒定律可知,粒子2211速率为4 m/s时的电势能为:Ep′=EC-mv2=1.25×10-3 J-×10 22 -4 ×42 J=4.5×10-4 J,故D正确。 9.[2017·石家庄一模]两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势为零,ND段中C点电势最高,下列说法不正确的是( ) A.q1为正电荷,q2为负电荷 B.|q1|<|q2| C.C点的电场强度为零 D.将一带负电的检验电荷从N点移到D点,电场力先做负功后做正功 答案 BD 解析 从φ-x图象,可知从O到M的过程中,电势逐渐降低,且不对称,A点离M点较近,故q1为正电荷,q2为负电荷,A正确,不符合题意;在φ-x图象中,图线的斜率大小等于场强E的大小,C点是ND段的电势最高点,该点切线水平,其斜率为0,故C点的电场强度为零,C正确,不符合题意;q1、q2在C处的场强大小相等,即 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! kq1kq2=,又因OC>MC,所以|q1|>|q2|,B不正确,符合题意;由OC2MC2Ep=qφ,带负电的检验电荷从N点移到D点,电势能先减小后增大,故电场力先做正功后做负功,D不正确,符合题意。 10.一电场的电场线分布如图所示,电场中有A、B、C三点,且AB=BC,则下列关系中正确的是( ) A.电场强度大小关系为EA=EC>EB B.电势φA=φC<φB C.将一带负电粒子由A经B移至C点过程中,电场力先做负功再做正功 D.将一带正电粒子由A经B移至C点过程中,电势能先增大再减小 答案 BD 解析 由电场线分布可知EA=EC 11.[2017·福建厦门质检](14分)如图所示,光滑、绝缘的水平轨道AB与四分之一圆弧轨道BC平滑连接,并均处于水平向右的匀强电场中,已知匀强电场的场强E=5×103 V/m,圆弧轨道半径R=0.4 m。 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 现有一带电荷量q=+2×10-5 C、质量m=5×10-2 kg的物块(可视为质点)从距B端s=1 m处的P点由静止释放,加速运动到B端,再平滑进入圆弧轨道BC,重力加速度g=10 m/s2,求: (1)物块在水平轨道上加速运动的时间和到达B点的速度vB的大小; (2)物块刚进入圆弧轨道时受到的支持力NB的大小。 答案 (1)1 s 2 m/s (2)1 N 解析 (1)在物块由静止释放至运动到B点的过程中,由牛顿第二定律可知: qE=ma 12 又由运动学公式有:s=at 2解得:t=1 s 又因:vB=at 得:vB=2 m/s (2)物块刚进入圆弧轨道时,在沿半径方向上由牛顿第二定律有: 2vBNB-mg=mR 解得:NB=1 N 12.[2015·上海模拟](16分)在绝缘粗糙的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定电量不等的正电荷,两电荷的位置坐标如图甲所示,已知B处电荷的电量为+Q。图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图象,图中x=L点为图线的最低点,x=-2L处的纵坐253 标φ=φ0,x=0处的纵坐标φ=φ0,x=2L处的纵坐标φ=φ0。若 637在x=-2L的C点由静止释放一个质量为m、电量为+q的带电物块 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! (可视为质点),物块随即向右运动。求: (1)固定在A处的电荷的电量QA; (2)为了使小物块能够到达x=2L处,试讨论小物块与水平面间的动摩擦因数μ所满足的条件; kqQ (3)若小物块与水平面间的动摩擦因数μ=,小物块运动到何处3mgL2时速度最大?并求最大速度vm。 qφ0答案 (1)QA=4Q (2)μ≤ (3)小物块运动到x=0时速度最大 7mgLvm= 76qφ04kqQ - 63m3mL 解析 (1)由图乙得,x=L点为图线的最低点,切线斜率为零,即合电场强度E合=0 kQAkQB所以2=2 rArB kQAkQB得=,解出QA=4Q。 ?4L?2?2L?2(2)物块先做加速运动再做减速运动,到达x=2L处速度v1≥0 从x=-2L到x=2L过程中,由动能定理得: ?3??φ-qU1-μmgs1≥0,即q07φ0?-μmg·(4L)≥0 ?? qφ0解得μ≤。 7mgL因此,只有μ≤ qφ0物块才能到达2L处。 7mgL 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意! (3)小物块运动速度最大时,电场力与摩擦力的合力为零,设该位置离A点的距离为lA k·q?4Q?k·qQ则:--μmg=0 l2?6L-lA?2A 解得lA=3L,即小物块运动到x=0时速度最大。 小物块从x=-2L运动到x=0的过程中,由动能定理得:qU2-μmgs212 =mvm-0 2 ?25?12??φ-φ代入数据:q0630-μmg·(2L)=mvm-0 2?? 解得vm= 76qφ04kqQ -。 63m3mL 保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!保持健康心态,勇敢面对中考;合理饮食,合理睡眠;预祝金榜题名,万事如意!
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