2014届高三物理一轮复习 电场能的性质描述练习案

2014届高三物理一轮复习 电场能的性质描述练习案

一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)

1．(2013届北师大附中检测)如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中电势和场强都相同的是( )

2．匀强电场中同一平面上三个点A、B、C，各点电势φA＝10 V，φB＝2 V，φC＝6 V，下列各图中电场强度的方向表示正确的是( )

3．(2011·上海高考)两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势φ随位置x变化规律的是图( )

4.

图6－2－19

(2013届延安高三质检)在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图6－2－19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( )

1

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先增大，后减小 D．电势能先减小，后增大 5.

图6－2－20

(2013届银川一中检测)如图6－2－20所示，一质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0从a点竖直向上射入匀强电场中，匀强电场方向水平向右．粒子通过电场中的b点时，速率为2v0，方向与电场方向一致，则a、b两点间的电势差为( )

A．mv0/(2q) B．3mv0/q C．2mv0/q D．3mv0/(2q)

6．P、Q两电荷的电场线分布如图6－2－21所示，c、d为电场中的两点．一个离子从

2

2

2

2

a运动到b(不计重力)，轨迹如图中虚线所示．则下列判断不正确的是( )

图6－2－21

A．Q带负电

B．c点电势高于d点电势

C．离子在运动过程中受到P的排斥 D．离子从a到b，电场力做负功

7．(2013届黄冈中学检测)如图6－2－22所示，在空间直角坐标系O－xyz中，有一四面体C－AOB，C、A、O、B为四面体的四个顶点，且坐标为O(0,0,0)、A(L,0,0)、B(0，L,0)、

C(0,0，L)，D(2L，0,0)是x轴上一点，在坐标原点O处固定着＋Q的点电荷，下列说法正

确的是( )

图6－2－22

2

A．A、B、C三点的电场强度相同 B．电势差UOA＝UAD

C．将一电子由C点分别移动到A、B两点，电场力做功相同 D．电子在A点的电势能大于在D点的电势能 8.

图6－2－23

(2013届湖北十二校联考)如图6－2－23所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点且ab＝cd＝L，ad＝bc＝2L，电场线与矩形所在平面平行．已知a、b、d点的电势分别为20 V、24 V和12 V，一个质子以速度v0经过b点，速度方向与

bc成45°角，经过一段时间质子经过c点，不计质子的重力，则( )

A．a点的电势低于c点电势 B．电场强度方向由b指向d

C．质子从b点运动到c点，电场力做功8 eV D．质子从b点运动到c点，电场力做功10 eV 9.

图6－2－24

在如图6－2－24所示的等量同种负电荷连线的中垂线上有A、B、C三点，AO＝OC，从

A点无初速度释放一带负电的粒子．则( )

A．粒子将沿AB连线做变加速运动，且一定有加速度aA＞aB B．粒子将沿AB连线做变加速运动，且一定有电势φB＞φA

C．粒子将由A向B方向运动，且在A点的电势能高于在B点的电势能 D．粒子将在AC间做往复运动

10．(2013届铜川模拟)如图6－2－25所示，一个电荷量为－Q的点电荷甲，固定在绝缘水平面上的O点．另一个电荷量为＋q、质量为m的点电荷乙，从A点以初速度v0沿它们的连线向甲运动，到B点时的速度减小到最小为v.已知点电荷乙与水平面的动摩擦因数为μ，A、B间距离为L0及静电力常量为k，则下列说法错误的是( )

3

图6－2－25

μmgA．点电荷甲在B点处的电场强度大小为 qB．O、B间的距离为 kQq μmg1212mv－mv022

C．在点电荷甲形成的电场中，A、B间电势差UAB＝ q1212D．从A到B的过程中，电场力对点电荷乙做的功为W＝μmgL0＋mv－mv0

22

二、非选择题(本题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)

11.

图6－2－26

(14分)匀强电场中的A、B、C三点构成一边长为a的等边三角形，如图6－2－26所示，场强方向平行于纸面．具有初速度的电子在电场力作用下从B到A动能减少E0，质子在电场力作用下从C到A动能增加E0，求匀强电场的场强．(不计重力)

12.

图6－2－27

(16分)(2013届金华模拟)如图6－2－27所示，一竖直固定且光滑绝缘的直圆筒底部放置一可视为点电荷的场源电荷A，其电荷量Q＝＋4×10 C，场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为φ＝，其中k为静电力常量，r为空间某点到场源电荷A的距离．现有一个质量为m＝0.1 kg的带正电的小球B，它与A球间的距离为a＝0.4 m，此时小球B处

－3

kQr 4

于平衡状态，且小球B在场源电荷A形成的电场中具有的电势能的表达式为Ep＝k，其中Qqrr为A与B之间的距离．另一质量为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H＝0.8 m处自

由下落，落在小球B上立刻与小球B粘在一起以2 m/s的速度向下运动，它们到达最低点后又向上运动，向上运动到达的最高点为P(g取10 m/s，k＝9×10 N·m/C)．求：

(1)小球C与小球B碰撞前的速度v0的大小？小球B的电荷量q为多少？ (2)小球C与小球B一起向下运动的过程中，最大速度为多少？

答案与解析

1．【解析】 选项A中，a、b两点场强的方向不同，A项错误；选项B中a、b两点电势和场强均相同，B项正确；选项C中a点电势高于b点电势，C项错误；选项D中，a、b两点场强的方向不同，D项错误．

【答案】 B

2．【解析】 由题意可知AB的中点电势为6 V，与C相连就是一条等势线，而电场线与等势线垂直，方向指向电势低的方向，选项D正确．

【答案】 D 3．【解析】

2

9

2

2

电场线从正电荷(或无穷远)出发终止于无穷远(或负电荷)，且沿着电场线方向电势越来越低，故越靠近正点电荷的位置电势越高，越靠近负点电荷的位置电势越低，电势是标量，正值一定大于负值，故若取两电荷连线的中垂面为零势能面，则靠近负点电荷的电势均为负值，靠近正点电荷的电势均为正值，故A正确．当然也可以将等势面与地理的“等高线”进行类比，正点电荷处于正立的山口处，负点电荷处于倒立的山口处，显然A正确．

【答案】 A 4.【解析】

5

由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的，所以A错；由等量正点电荷的电场分布知道，在两电荷连线的中垂线上O点的电势最高，所以从b到d，电势先增大后减小，故B错；由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能之和守恒，C错；由b到O电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负功，电势能增加，D对．

【答案】 D

5.【解析】 由题意可知，粒子受重力和水平方向的电场力作用，由加速度定义a＝Δv/Δt，可得加速度的大小ax＝2ay＝2g，由牛顿第二定律可知，qE＝2mg，水平位移x＝v0t，竖直位移y＝v0t/2，即x＝2y，因此电场力做功W1＝qEx＝qUab，重力做功W2＝－mgy＝－W1/4，1122mv02

由动能定理得：W1＋W2＝m(2v0)－mv0，解得：Uab＝.

22q【答案】 C

6．【解析】 根据电场线从正电荷出发到负电荷终止的特点可知，P带正电荷，Q带负电荷，A正确；由“顺着电场线方向电势逐渐降低”可知，c点电势高于d点电势，B正确；由离子从a运动到b的轨迹弯曲方向可知，离子在运动过程中受到P的吸引，C错误；离子从a到b，电场力做负功，D正确．

【答案】 C

7．【解析】 A、B、C三点的电场强度大小相同，方向不同，A错误；电势差UOA＞UAD，B错误；电子在A点的电势能小于在D点的电势能，D错误．

【答案】 C 8.【解析】

2

在匀强电场中相互平行的直线上，距离相等的点间电势差相等，则φa－φb＝φd－φc，可得φc＝16 V，A错误．如图所示，延长ba至e，使ae＝ba，则φe＝16 V，连接ce则得到一条等势线，过点b作ce的垂线，垂足为f，因沿电场线方向电势降低，故场强方向由b指向f，B错误．质子从b点到c点电场力做功W＝e(φb－φc)＝8 eV，C正确，D错误．

【答案】 C

6

9.【解析】 带负电的粒子在A点受到的电场力竖直向上，故粒子将沿AB连线向上加速运动，电场力做正功，电势能减少，故C正确，D错误；因沿BA方向电势降低，故φ

B＞φA，B正确，但是沿AB方向电场强度是变化的，无法确定何处粒子受电场力最大，故也无法确定粒子在A、B两点的加速度大小关系，A错误．

【答案】 BC

10．【解析】 点电荷乙到B点时的速度最小，此时有静电力F＝qE＝μmg，点电荷甲

Fμmg在B点处产生的电场强度大小为E＝＝，A项正确；设O、B间

qq的距离为R，在B点有k2＝μmg，则O、B间的距离R＝

QqRkQq，所以B项正确；从Aμmg1212

到B的过程中，由功能关系得qUAB－μmgL0＝mv－mv0，则电场力对点电荷乙做的功为W221212

μmgL0＋mv－mv0

221212

＝qUAB＝μmgL0＋mv－mv0，A、B间电势差UAB＝，则C项错误，D项正

22q确．

【答案】 C

11.【解析】 根据动能定理得电子从B到A过程中 －eUBA＝－E0，UBA＝① 质子从C到A过程中

E0

eE0

eUCA＝E0，UCA＝②

e由①②可知B、C两点电势相等且大于A点电势，即 φB＝φC＞φA

因为电场为匀强电场，所以BC连线为等势面(如图中虚线)，与BC垂直为电场线(如图中实线)，所以

E＝

E0/e2 3E0＝＝，

asin 60°3ae3a/2

UBA方向垂直BC指向A. 【答案】

2 3E0

，方向垂直BC指向A 3ae 7

12.【解析】 (1)小球C自由下落H时获得速度v0，由机械能守恒得：

mgH＝mv20

解得v0＝2gH＝4 m/s

小球B在碰撞前处于平衡状态，对B球由平衡条件得：

1

2

kqQmg＝2 a4－8－9

代入数据得：q＝×10 C＝4.4×10 C.

9

(2)设当B和C向下运动的速度最大为vm时，与A相距x，对B和C整体，由平衡条件得：2mg＝k2 代入数据得：x＝0.28 m

1kQq1Qq22

由能量守恒得：×2mv＋＋2mga＝×2mvm＋2mgx＋k 2a2x代入数据得vm＝2.16 m/s.

【答案】 (1)4 m/s 4.4×10 C (2)2.16 m/s

－9

Qqx 8