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【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)24 電場(chǎng)能的性質(zhì)

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【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)24 電場(chǎng)能的性質(zhì)

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十四) 電場(chǎng)能的性質(zhì) 高考常考題型:選擇題+計(jì)算題 1.(2012·九江市七校聯(lián)考)如圖1所示a、b、c、d分別是一個(gè)菱形的四個(gè)頂點(diǎn),∠abc=120°。現(xiàn)將三個(gè)等量的正點(diǎn)電荷+Q固定在a、b、c三個(gè)頂點(diǎn)上,將一個(gè)電量為+q的點(diǎn)電荷依次放在菱形中心點(diǎn)O點(diǎn)和另一個(gè)頂點(diǎn)d點(diǎn)處,兩點(diǎn)相比(  ) 圖1 A.+q在d點(diǎn)所受的電場(chǎng)力較大 B.+q在d點(diǎn)所具有的電勢(shì)能較大 C.d點(diǎn)的電勢(shì)低于O點(diǎn)的電勢(shì) D.d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 2.(2012·山東高考)圖中2虛線為一組間距相等的同心圓,圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng),實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。則該粒子(  ) 圖2 A.帶負(fù)電 B.在c點(diǎn)受力最大 C.在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能 D.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化 3.(2012·海南高考)如圖3所示,直線上有O、a、b、c四點(diǎn),ab間的距離與bc間的距離相等。在O點(diǎn)處有固定點(diǎn)電荷,已知b點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)。若一帶負(fù)電電荷的粒子僅在電場(chǎng)力作用下先從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn), 圖3 再?gòu)腷點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),則(  ) A.兩過(guò)程中電場(chǎng)力做的功相等 B.前一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功大于后一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功 C.前一過(guò)程中,粒子電勢(shì)能不斷減小 D.后一過(guò)程中,粒子動(dòng)能不斷減小 4.(2012·安徽高考)如圖4所示,在平面直角中,有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng),其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為0,點(diǎn)A處的電勢(shì)為6 V,點(diǎn)B處的電勢(shì)為3 V,則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為(  ) A.200 V/m        B.200 V/m 圖4 C.100 V/m D.100 V/m 5.一正電荷僅在電場(chǎng)力作用下,從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),速度大小隨時(shí)間變化的圖象如圖5所示。下列關(guān)于A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和電勢(shì)φ的高低的判斷,正確的是(  ) A.EA>EB,φA>φB 圖5 B.EA=EB,φA=φB C.EA<EB,φA>φB D.EA<EB,僅φA<φB 6.(2012·海南瓊海一模)如圖6所示,將帶正電的甲球放在不帶電的乙球左側(cè),兩球在空間形成了穩(wěn)定的靜電場(chǎng),實(shí)線為電場(chǎng)線,虛線為等勢(shì)線。A、B兩點(diǎn)與兩球球心連線位于同一直線上,C、D兩點(diǎn)關(guān)于直線AB對(duì)稱,則(  ) 圖6 A.A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)相同 B.C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C.正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功 D.負(fù)電荷從C點(diǎn)移至D點(diǎn),電勢(shì)能增大 7.一帶正電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),其v-t圖象如圖7所示,則下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.A處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于B處的電場(chǎng)強(qiáng)度 B.粒子在A處的電勢(shì)能一定大于在B處的電勢(shì)能 C.CD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都為零 圖7 D.AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于CB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 8.(2011·上海高考)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷位于x軸上,相對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱分布,正確描述電勢(shì)φ隨位置x變化規(guī)律的是圖8中(  ) 圖8 9.(2012·北京石景山期末)如圖9所示,AC、BD為圓的兩條互相垂直的直徑,圓心為O,半徑為R。電荷量均為Q的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上,它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱,+Q與O點(diǎn)的連線和OC間夾角為30°。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 圖9 B.O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 C.B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是:φB=φD D.電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能 10.(2012·衡水中學(xué)期末)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn),兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖10所示,其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)均為零,ND段中的C點(diǎn)電勢(shì)最高,則(  ) A.N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 圖10 C.NC間場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸正方向 D.將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功 11.圖11甲所示,在真空中足夠大的絕緣水平地面上,一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg、帶電荷量為q=+2.0×10-6C的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),小物塊與地面間的摩擦因數(shù)μ=0.1.從t=0時(shí)該開(kāi)始,空間上加一個(gè)如圖乙所示的電場(chǎng)。(取水平向右的方向?yàn)檎较?,g取10 m/s2)求: 圖11 (1)4秒內(nèi)小物塊的位移大??; (2)4秒內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功。 12.如圖12所示,帶電荷量為Q的正點(diǎn)電荷固定在傾角為30°的光滑絕緣斜面底部的C點(diǎn),斜面上有A、B兩點(diǎn),且A、B和C在同一直線上,A和C相距為L(zhǎng),B為AC中點(diǎn)?,F(xiàn)將一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放, 圖12 當(dāng)帶電小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又為零,已知帶電小球在A點(diǎn)處的加速度大小為,靜電力常量為k,求: (1)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的加速度大小。 (2)B和A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(用Q和L表示)。 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十四) 電場(chǎng)能的性質(zhì) 1.選C 由電場(chǎng)疊加原理可求得三個(gè)等量電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)大小為(L為菱形的邊長(zhǎng)),在d點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為,故+q在d點(diǎn)受力小,A、D錯(cuò)誤;把+q從O點(diǎn)移到d點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故B錯(cuò),C對(duì)。 2.選CD 由于帶電粒子受到電場(chǎng)力指向軌跡凹側(cè),說(shuō)明帶電粒子帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)庫(kù)侖定律F=k可知,粒子在c點(diǎn)受到電場(chǎng)力最小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)粒子做正功,粒子電勢(shì)能減小,選項(xiàng)C正確;由動(dòng)能定理可得:qU=ΔEk,因?yàn)閁ab>Ubc,所以選項(xiàng)D正確。 3.選C 根據(jù)題述,ab之間電場(chǎng)強(qiáng)度大于bc之間電場(chǎng)強(qiáng)度,前一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功小于后一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤;前一過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,粒子電勢(shì)能不斷減小,動(dòng)能不斷增大;后一過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,粒子動(dòng)能不斷增大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 4.選A 在x軸上x(chóng)=3 cm處電勢(shì)為3 V,與B點(diǎn)等電勢(shì)。該點(diǎn)與B點(diǎn)連線為等勢(shì)線,過(guò)O點(diǎn)作等勢(shì)線的垂線即為電場(chǎng)線,該垂線長(zhǎng)度為3sin 30° cm=1.5 cm,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E==200 V/m,選項(xiàng)A正確。 5.選B 物體僅受電場(chǎng)力作用,合力不會(huì)為零,由運(yùn)動(dòng)圖象可知速度的大小又沒(méi)有變化,故物體只能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故選B。 6.選C A點(diǎn)和D點(diǎn)的電勢(shì)相同,B點(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),即從高電勢(shì)點(diǎn)移到低電勢(shì)點(diǎn),電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)C正確;C、D兩點(diǎn)處在同一等勢(shì)面上,故負(fù)電荷從C點(diǎn)移至D點(diǎn),電勢(shì)能不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.選AB 由圖知粒子在A處的加速度大于在B處的加速度,因a=,所以EA>EB,A對(duì);粒子從A到B動(dòng)能增加,由動(dòng)能定理知電場(chǎng)力必做正功,電勢(shì)能必減小,B對(duì);同理由動(dòng)能定理可知A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,UAB=UCB,D錯(cuò);僅受電場(chǎng)力作用的粒子在CD間做勻速運(yùn)動(dòng),所以CD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度均為零,但電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)點(diǎn)而言的,可以不為零,C錯(cuò)。 8.選A 等量異種電荷的電場(chǎng)線分布如圖所示,正、負(fù)電荷在連線中點(diǎn)處產(chǎn)生的電勢(shì)一正一負(fù),故此處即坐標(biāo)原點(diǎn)處的總電勢(shì)為零。順電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,因此,在坐標(biāo)原點(diǎn)左側(cè),各點(diǎn)的電勢(shì)都大于零;在坐標(biāo)原點(diǎn)右側(cè),各點(diǎn)的電勢(shì)都小于零,正電荷處電勢(shì)最高,負(fù)電荷處電勢(shì)最低,無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,因此選項(xiàng)A正確。 9.選A O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是圓周上正、負(fù)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)疊加,大小為2cos 60°=,選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤;B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φB>φD選項(xiàng)C錯(cuò)誤;AC處于同一等勢(shì)面上,電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于在C點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 10.選D A、N點(diǎn)的電勢(shì)等于零,電場(chǎng)強(qiáng)度大小不為零,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤;從N到C電勢(shì)升高,NC間場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從N到C電勢(shì)升高,從C到N電勢(shì)降低,將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,從C點(diǎn)到D點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D正確。 11.解析:(1)0~2 s內(nèi)小物塊加速度 a1==2 m/s2 位移 x1=a1t12=4 m 2 s末的速度為 v2=a1t1=4 m/s 2~4 s內(nèi)小物塊加速度 a2==-2 m/s2 位移 x2=v2t2+a2t22=4 m 4秒內(nèi)的位移 x=x1+x2=8 m。 (2)v4=v2+a2t2=0,即4 s末小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài) 設(shè)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功為W,由動(dòng)能定理有: W-μmgx=0 解得W=1.6 J 答案:(1)8 m (2)1.6 J 12.解析:(1)帶電小球在A點(diǎn)時(shí):mgsin 30°-k=maA 帶電小球在B點(diǎn)時(shí):-mgsin 30°=maB 且aA=,可解得:aB= (2)由A點(diǎn)到B點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理得: mgsin 30°·-UBA·q=0 由mgsin 30°-k=m·aA=m 可得:mg=k 可求得:UBA= 答案:(1) (2) 6

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