《(新課標(biāo))2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(四十二)電場性質(zhì)的應(yīng)用(題型研究課)(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課標(biāo))2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(四十二)電場性質(zhì)的應(yīng)用(題型研究課)(含解析).doc(6頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
電場性質(zhì)的應(yīng)用 (題型研究課)
1.一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn),僅在電場力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c,已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于b點(diǎn)電場強(qiáng)度E的方向,選項(xiàng)圖中可能正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)( )
解析:選D b點(diǎn)處沿b指向c的切線方向?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度方向,速率遞減,結(jié)合力與曲線運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系可知電場力與切線夾角大于90,又質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電,可判斷D正確。
2.如圖甲所示,直線AB是某電場中的一條電場線,一電子僅在電場力作用下由電場線上A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其速度平方v2與位移x的關(guān)系如圖乙所示。EA、EB表示A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度,φA、φB表示A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)。以下判斷正確的是( )
A.EA
EB
C.φA>φB D.φA<φB
解析:選D 由題圖乙中速度平方v2與位移x的關(guān)系圖線與v2-v02=2ax對(duì)比可得,電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律知,電場力恒定,此電場為勻強(qiáng)電場,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電子從A到B,電場力做正功,電勢(shì)能減小,電勢(shì)增大,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤。
3.(2019西安高三質(zhì)檢)如圖是勻強(qiáng)電場遇到空腔導(dǎo)體后的部分電場線分布圖,電場線的方向如圖中箭頭所示,M、N、Q是以直電場線上一點(diǎn)O為圓心的同一圓周上的三點(diǎn),OQ連線垂直于MN。以下說法正確的是( )
A.O點(diǎn)電勢(shì)與Q點(diǎn)電勢(shì)相等
B.M、O間的電勢(shì)差小于O、N間的電勢(shì)差
C.將一負(fù)電荷由M點(diǎn)移到Q點(diǎn),電荷的電勢(shì)能增加
D.在Q點(diǎn)釋放一個(gè)正電荷,正電荷所受電場力將沿與OQ垂直的方向豎直向上
解析:選C 由題圖中電場線的方向可知φM>φO>φN,再作出此電場中過O的等勢(shì)線,可知φO>φQ,A錯(cuò)誤;且MO間的平均電場強(qiáng)度大于ON間的平均電場強(qiáng)度,故UMO>UON,B錯(cuò)誤;因UMQ>0,負(fù)電荷從M到Q電場力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,C正確;正電荷在Q點(diǎn)所受的電場力方向沿電場線的切線方向而不是圓周的切線方向,D錯(cuò)誤。
4.如圖所示,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,實(shí)線為電場線,虛線為等勢(shì)面。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( )
A.A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)相等
B.C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同
C.正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),電場力做正功
D.負(fù)電荷從C點(diǎn)移至D點(diǎn),電勢(shì)能增大
解析:選C 由題圖知,A點(diǎn)和D點(diǎn)的電勢(shì)相等,B點(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場強(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。
5.如圖所示為一孤立的負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場,一帶電粒子僅在電場力的作用下以某一速度進(jìn)入該電場,依次經(jīng)過A、B、C三點(diǎn),其中A、C兩點(diǎn)與負(fù)點(diǎn)電荷的距離相等,B點(diǎn)是軌跡上距離負(fù)點(diǎn)電荷最近的點(diǎn)。則下列說法正確的是( )
A.粒子運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度最大
B.電勢(shì)差關(guān)系為UAB=UBC
C.粒子帶負(fù)電,并且在B點(diǎn)時(shí)的加速度最大
D.粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能
解析:選C 根據(jù)題述及題圖知,粒子受到負(fù)點(diǎn)電荷的斥力作用,因此粒子帶負(fù)電,粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)速度減小,從B點(diǎn)到C點(diǎn)速度增大,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度最小,A錯(cuò)誤;由于A、C兩點(diǎn)與負(fù)點(diǎn)電荷的距離相等,則這兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,可得UAB=-UBC,B錯(cuò)誤;軌跡上B點(diǎn)處的電場線最密,所以粒子在B點(diǎn)時(shí)受到的電場力最大,加速度最大,C正確;在粒子由B點(diǎn)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,電場力做正功,電勢(shì)能減小,則粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能,D錯(cuò)誤。
6.某電場的電場線分布如圖所示,M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個(gè)圓上的四點(diǎn),其中MN為圓的直徑,則( )
A.M點(diǎn)的電勢(shì)與Q點(diǎn)的電勢(shì)一樣高
B.O、M間的電勢(shì)差等于N、O間的電勢(shì)差
C.一正電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能大于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能
D.將一個(gè)負(fù)電荷由P點(diǎn)沿圓弧移動(dòng)到N點(diǎn)的過程中電場力不做功
解析:選C 根據(jù)電場線與等勢(shì)線垂直,可在題圖中M點(diǎn)所在電場線上找到Q點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)Q′,根據(jù)沿電場線電勢(shì)降低可知,Q′點(diǎn)的電勢(shì)比M點(diǎn)的電勢(shì)高,故A錯(cuò)誤;根據(jù)電場分布可知,OM間的平均電場強(qiáng)度比NO間的平均電場強(qiáng)度小,故由公式U=Ed可知,O、M間的電勢(shì)差小于N、O間的電勢(shì)差,故B錯(cuò)誤;O點(diǎn)電勢(shì)高于Q點(diǎn),根據(jù)Ep=φq可知,正電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能大于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能,故C正確;P點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)低,負(fù)電荷從低電勢(shì)移動(dòng)到高電勢(shì)電場力做正功,故D錯(cuò)誤。
7.(多選)如圖所示的實(shí)線表示電場線,虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,粒子先經(jīng)過M點(diǎn),再經(jīng)過N點(diǎn),可以判定( )
A.M點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì)
B.M點(diǎn)的電勢(shì)小于N點(diǎn)的電勢(shì)
C.粒子在M點(diǎn)受到的電場力大于在N點(diǎn)受到的電場力
D.粒子在M點(diǎn)受到的電場力小于在N點(diǎn)受到的電場力
解析:選AD 由題圖可知,電場為非勻強(qiáng)電場,N點(diǎn)處電場線比M點(diǎn)處密集,則N點(diǎn)場強(qiáng)大于M點(diǎn)場強(qiáng),同一帶電粒子在N點(diǎn)受到的電場力大于在M點(diǎn)受到的電場力,D正確,C錯(cuò)誤;沿著電場線方向電勢(shì)逐漸降低,M點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì),A正確,B錯(cuò)誤。
8.(多選)如圖所示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,實(shí)線為粒子僅在電場力作用下的運(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( )
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
解析:選CD 根據(jù)帶電粒子所受合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的凹側(cè),結(jié)合題圖可知,粒子帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)庫侖定律可知,a、b、c三點(diǎn)中,粒子在a點(diǎn)時(shí)受力最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從b點(diǎn)到c點(diǎn)電勢(shì)減小,帶正電粒子的電勢(shì)能減小,故在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)C正確;由于虛線為等間距的同心圓,根據(jù)U=d(為某段電場強(qiáng)度的平均值),可得Uab>Ubc,根據(jù)電場力做功公式,可得Wab>W(wǎng)bc,根據(jù)動(dòng)能定理,粒子由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,選項(xiàng)D正確。
9.(多選)兩個(gè)關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱放置的等量異種點(diǎn)電荷的電場線如圖所示。選項(xiàng)圖中能正確表示其位于x軸上的電場強(qiáng)度或電勢(shì)分布隨位置x變化規(guī)律的是( )
解析:選AC 根據(jù)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線電勢(shì)為零,越靠近正電荷電勢(shì)越高,越靠近負(fù)電荷電勢(shì)越低,可知電勢(shì)分布隨位置x變化規(guī)律正確的是A;根據(jù)在兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線上電場強(qiáng)度先減小后增大,越靠近電荷,電場強(qiáng)度越大,可知電場強(qiáng)度分布隨位置x變化規(guī)律正確的是C。
10.(多選)兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷,固定在圖中P、Q兩點(diǎn),MN為PQ連線的中垂線,交PQ于O點(diǎn),A點(diǎn)為MN上的一點(diǎn)。一帶負(fù)電的試探電荷q,從A點(diǎn)由靜止釋放,只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)。取無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,則( )
A.q由A點(diǎn)向O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.q由A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程電勢(shì)能逐漸減小
C.q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大
D.q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能為零
解析:選BC 兩等量正點(diǎn)電荷在連線的中垂線MN上的電場強(qiáng)度方向從O點(diǎn)向兩側(cè)沿中垂線指向無窮遠(yuǎn)處,場強(qiáng)大小從O點(diǎn)沿MN到無窮遠(yuǎn)處先變大后變小,因此q由靜止釋放后,在變化的電場力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的加速度不斷變化,A項(xiàng)錯(cuò)誤;q由A點(diǎn)到O點(diǎn)電場力做正功,電勢(shì)能減小,B項(xiàng)正確;在MN上O點(diǎn)電勢(shì)最高,因此q在O點(diǎn)的電勢(shì)能最小,由于只有電場力做功,因此電勢(shì)能與動(dòng)能的和是一定值,電勢(shì)能最小時(shí),動(dòng)能最大,C項(xiàng)正確;O點(diǎn)的電勢(shì)不為零,因此q在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能不為零,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.如圖所示,光滑、絕緣的水平軌道AB與四分之一圓弧軌道BC平滑連接,并均處于水平向右的勻強(qiáng)電場中,已知?jiǎng)驈?qiáng)電場的場強(qiáng)E=5103 V/m,圓弧軌道半徑R=0.4 m?,F(xiàn)有一帶電荷量q=+210-5 C、質(zhì)量m=510-2 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從距B端s=1 m處的P點(diǎn)由靜止釋放,加速運(yùn)動(dòng)到B端,再平滑進(jìn)入圓弧軌道BC。重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)物塊在水平軌道上加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和到達(dá)B端的速度vB的大??;
(2)物塊剛進(jìn)入圓弧軌道時(shí)受到的支持力NB的大小。
解析:(1)在物塊由靜止釋放至運(yùn)動(dòng)到B端的過程中,由牛頓第二定律可知:
qE=ma
又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:s=at2
解得:t=1 s
由vB=at
解得:vB=2 m/s。
(2)物塊剛進(jìn)入圓弧軌道時(shí),在沿半徑方向上由牛頓第二定律有:
NB-mg=m
解得:NB=1 N。
答案:(1)1 s 2 m/s (2)1 N
12.(2019北京通州模擬)如圖甲所示,把一個(gè)帶正電的球A放在絕緣支架上,再把一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電小球B用絕緣細(xì)繩懸掛在鐵架臺(tái)上,小球B靜止在P點(diǎn)時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ,電場力方向水平向右。球A與球B之間的距離遠(yuǎn)大于兩球的直徑。求:
(1)球B在P點(diǎn)所受電場力F0的大小及球A產(chǎn)生的電場在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度E0的大??;
(2)現(xiàn)緩慢移動(dòng)鐵架臺(tái),使球B從P點(diǎn)沿水平方向右移,近似認(rèn)為移動(dòng)過程中電場力方向始終水平向右,用刻度尺測出P點(diǎn)右側(cè)不同位置到P點(diǎn)的水平距離x,采取(1)中方法確定出該位置球B所受電場力F,然后作出Fx圖像,如圖乙所示。其中M點(diǎn)為水平移動(dòng)過程中的一點(diǎn),已知x軸上每小格代表的距離為x0,根據(jù)圖像估算P、M兩點(diǎn)間電勢(shì)差UPM的大小。
解析:(1)由平衡條件有=tan θ
得F0=mgtan θ
根據(jù)F0=qE0
得E0=。
(2)因Fx圖像中圖線與x軸所圍的面積表示電場力做功的大小,所以可用題圖乙圖線與x軸所圍成的圖形中,小正方形的數(shù)目表示電場力做功的量值。
由(1)知,P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電場力為F0=mgtan θ,結(jié)合題圖乙知,每1個(gè)小正方形的面積所代表的電場力的功
W0=x0
P、M兩點(diǎn)間Fx圖線與x軸所圍面積約有22個(gè)小正方形,所以電場力做的功
WPM=22W0=x0=x0
由WPM=qUPM
得UPM=x0。
答案:(1)mgtan θ (2)x0
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