【优化探究】年新课标高考总复习人教物理选修---电场的能的性质

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1、电场的能的性质1.(2012年高考山东卷)图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点则该粒子()A带负电B在c点受力最大C在b点的电势能大于在c点的电势能D由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化解析：物体做曲线运动时，合力方向指向轨迹的凹侧，说明粒子带正电，A错误；由库仑定律Fk知离圆心越远，粒子所受的力越小，B错误；粒子从b点到c点过程中，电场力做正功，电势能减小，C正确；点电荷的等势面与虚线重合，依题意得UabUbc，又电场力做功WqU，则WabWbc，由动能定理

2、得粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化，D正确答案：CD2.(2013年聊城月考)如图所示，在固定的等量异种电荷连线上，靠近负电荷的b点释放一初速为零的带负电荷的质点(重力不计)，在两点电荷连线上运动过程中，以下说法正确的是()A带电质点的动能越来越小B带电质点的电势能越来越大C带电质点的加速度越来越大D带电质点通过各点处的电势越来越高解析：负电荷在两点电荷间受的静电力水平向左，故静电力对其做正功，动能增大，电势能减小，经过各点处的电势越来越高，D正确，A、B错误；因电场强度在两点电荷连线中点最小，故带电质点的加速度先减小后增大，C错误答案：D3.(2012年高考天津卷)两个固

3、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解析：由题图等势面可知两固定的等量异号点电荷的电场分布如图所示带负电的粒子在等量异号点电荷所产生电场中的偏转轨迹如图所示，则粒子在电场中做曲线运动静电力对带负电的粒子先做正功后做负功，电势能先变小后变大，故C正确答案：C4.如图为光滑绝缘水平的直线轨道，在轨道的竖直平面内加一个斜向上方的匀强电场有一质

4、量为1.0102kg、带电量为1.0104 C的可视为质点的物块，从轨道上的A点无初速度释放，沿直线运动0.2 m到达轨道上的B点，此时速度为2 m/s.(g取10 m/s2)求：(1)A、B两点间的电势差UAB.(2)场强大小可能的取值范围解析：(1)A到B过程中只有静电力做功，根据动能定理得：qUABmv0解得：UAB200 V(2)设场强的竖直分量为Ey，水平分量为Ex，则有：mgqEyqExxmv0解得：Ey1 000 V/m，Ex1 000 V/m场强的最大值为：Emax 1 000 V/m场强的取值范围为：1 000 V/mE1 000 V/m.答案：(1)200 V(2)1 00

5、0 V/mrb.若不计重力，则()A带电粒子一定带正电B库仑力先做正功后做负功C带电粒子在b点的动能大于在a点的动能D带电粒子在b点的电势能大于在a点的电势能解析：由带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子与场源电荷电性相同，但场源电荷的电性未知，故A错；带电粒子运动过程中，先是力与速度的夹角为钝角，然后是力与速度的夹角为锐角，故库仑力先做负功后做正功，B错；带电粒子由a到b的整个过程是克服静电力做功，动能减少，故带电粒子在b点的动能小于在a点的动能，C错；由动能和电势能之和不变可知，带电粒子在b点的电势能大于在a点的电势能，D对答案：D4.(2013年广州测试)如图所示表示某静电场等势面的分布，电荷

6、量为1.6109 C的正电荷从A经B、C到达D点从A到D，静电力对电荷做的功为()A4.8108 J B4.8108 JC8.0108 J D8.0108 J解析：静电力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关从A到D，静电力对电荷做的功为WqUADq(AD)(4010)1.6109 J4.8108 J，A、C、D错误，B正确答案：B5.(2013年银川模拟)如图所示，空间分布着竖直向上的匀强电场E，现在电场区域内某点O处放置一负点电荷Q，并在以O点为球心的球面上选取a、b、c、d四点，其中a、c连线为球的水平大圆直径，b、d连线与电场方向平行不计空气阻力，则下列说法中正确的

7、是()Ab、d两点的电场强度大小相等，电势相等Ba、c两点的电场强度大小相等，电势相等C若从a点抛出一带正电小球，小球可能沿a、c所在圆周做匀速圆周运动D若从a点抛出一带负电小球，小球可能沿b、d所在圆周做匀速圆周运动解析：设球半径为R，EbEk，EdEk，故A错误；Ea ，Ec ，且a、c在同一等势面上，故B正确；当带电小球所受重力和匀强电场E对其静电力大小相等，方向相反，且km时，小球能沿a、c所在圆周做匀速圆周运动，C正确、D错误答案：BC6.(2013年唐山模拟)如图所示，Q和Q是两个等量异种点电荷，以点电荷Q为圆心作圆，A、B为圆上两点，MN是两电荷连线的中垂线；与两电荷连线交点为O

8、，下列说法正确的是()AA点的电场强度大于B点的电场强度B电子在A点的电势能小于在B点的电势能C把质子从A点移动到B点，静电力对质子做功为零D把质子从A点移动到MN上任何一点，质子的电势能变化都相同解析：由等量异种点电荷的电场线和等势线分布可知：EAEB，AB，A错误、B正确；WABUABq(AB)q0，故C错误MN为一条等势线，D正确答案：BD7.(2013年德州模拟)如图，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量异种点电荷分别固定在椭圆的两个焦点M、N上，A、E两点关于M点对称下列说法正确的是()AA、B两点电势、场强均相同BC、D两点电势、场强均相同CA点的场强小于E点

9、的场强D带正电的试探电荷在O点的电势能小于在E点的电势能解析：取无穷远处电势为零，CD左侧电势均为正，右侧电势均为负，CD线上电势为零，所以A错、B对；M、N两点电荷在A处的场强方向相反，在E处的场强方向相同，所以A点的场强小于E点的场强，C对；由于O点电势为零，E点电势为正，所以带正电的试探电荷在O点的电势能小于在E点的电势能，D对答案：BCD8.如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E100 V/m，则O、P两点的电势差可表示为()AUOP10sin (V) BUOP1

10、0sin (V)CUOP10cos (V) DUOP10cos (V)解析：由于电场强度方向向下，据题可知UOP0，则UOPERsin 1000.1sin (V)10sin (V)，故正确答案为A.答案：A9.如图所示，空间有与水平方向成角的匀强电场一个质量为m的带电小球，用长L的绝缘细线悬挂于O点当小球静止时，细线恰好处于水平位置现用一个外力将小球沿圆弧缓慢地拉到最低点，此过程小球的电荷量不变则该外力做的功为()AmgLBmgLtan CmgLcot DmgL/cos 解析：小球静止时受力如图所示，则静电力F.细线在电场方向的距离如图所示由动能定理W外F(Lcos Lsin )mgL0，将F

11、代入可解得W外mgLcot ，故选项C正确答案：C10.(2012年高考上海卷)如图所示，质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷，电荷量分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为1与2(12)两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB.则()AmA一定小于mBBqA一定大于qBCvA一定大于vBDEkA一定大于EkB解析：对两球受力分析可知，A、B所受静电力大小相等，方向沿水平方向，则有：F电mgtan ，与电荷量的大小无关，所以有m，故mAlB，所以A球在运动到最低点的过程中，重心

12、下降的高度大，即EpAEpB，由机械能守恒定律得，EkAEkB，所以vAvB，故选项C、D正确答案：ACD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点，固定电荷量为Q的点电荷一质量为m、带电荷量为q的物块(可视为质点)，从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动，当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为(取无穷远处电势为零)，PA连线与水平轨道的夹角为60.试求：(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小；(2)点电荷Q产生的电场在B点的电

13、势解析：(1)物块受到点电荷的库仑力F由几何关系可知rh/sin 60设物块在A点时受到轨道的支持力大小为FN，由平衡条件有FNmgFsin 600解得FNmg(2)设点电荷产生的电场在B点的电势为B，由动能定理有q(B)mv2mv解得B答案：(1)mg(2)12(15分)(2013年金华模拟)如图所示，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Q4103 C，场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为，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m0.1 kg的带正电的小球B，它与A球间的距离为a0.4 m，此时小球B处于平衡状态，且小球B在场

14、源电荷A形成的电场中具有的电势能的表达式为Epk，其中r为A与B之间的距离另一质量也为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H0.8 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的初速度向下运动，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/s2，k9109 Nm2/C2)求：(1)小球C与小球B碰撞前的速度大小为多少，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？解析：(1)设小球C自由下落H时获得速度为v0，由机械能守恒得：mgHmv解得v04 m/s小球B在碰撞前处于平衡状态，对B球由平衡条件得：mg代入数据得：q108 C4.4109 C.(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：2mgk代入数据得：x0.28 m由能量守恒得：(2m)v22mga(2m)v2mgxk代入数据得vm2.5 m/s.答案：(1)4 m/s4.4109 C(2)2.5 m/s