2016届高考物理(人教版)第一轮复习课时作业x3-1-6-2电场的能的性质Word版含答案

-1-第2课时电场的能的性质基本技能练1．(2014·南昌市二模)如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减少，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是()解析由于带电粒子只受电场力的作用，而且运动过程中电势能逐渐减少，可判断电场力做正功，即电场力方向与粒子速度方向夹角为锐角，且电场力方向沿着电场线指向轨迹凹侧。综上所述，可判断只有D项正确。答案D2．(2014·徐州市高三第三次质检)在地面上插入一对电极M和N，将两个电极与直流电源相连，大地中形成恒定电流和恒定电场。恒定电场的基本性质与静电场相同，其电场线分布如图1所示，P、Q是电场中的两点。下列说法正确的是()图1A．P点场强比Q点场强大B．P点电势比Q点电势高C．P点电子的电势能比Q点电子的电势能大D．电子沿直线从N到M的过程中所受电场力恒定不变-2-解析因为电场线密集处场强大，所以P点场强小于Q点场强，选项A错误；因为沿电场线电势降低，所以P点电势高于Q点电势，选项B正确；根据“负电荷在电势高处电势能小”，可知P点电子的电势能比Q点电子的电势能小，选项C错误；沿直线从N到M的过程中，电场线先逐渐变稀疏，然后变密集，故此过程中，电子所受电场力先减小后增大，选项D错误。答案B3.(2014·淮安市高三考前信息卷)如图2所示，椭圆ABCD处于一匀强电场中，椭圆平面平行于电场线，AC、BD分别是椭圆的长轴和短轴，已知电场中A、B、C三点的电势分别为φA＝14V、φB＝3V、φC＝－7V，由此可得D点的电势为()图2A．8VB．6VC．4VD．2V解析A、B、C、D顺次相连将组成菱形，由公式U＝Ed可知，φA－φB＝φD－φC或φA－φD＝φB－φC，解得φD＝4V，选项C正确。答案C4．(2014·西安市第二次质检)如图3是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是s()图3A．O点电势与Q点电势相等-3-B．O、M间的电势差小于N、Q间的电势差C．将一负电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加D．在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上解析由电场线的方向可知φMφOφN，再作出此电场中过O的等势线，可知φOφQ，A错误；且MO间的平均电场强度大于ON间的平均电场强度，故UMOUON，B错误；因UMQ0，负电荷从M到Q电场力做负功，电势能增加，C正确；正电荷在Q点的电场力方向沿电场线的切线方向而不是圆的切线方向，D错误。答案C5.如图4所示，在直角三角形所在的平面内有匀强电场，其中A点电势为0V，B点电势为3V，C点电势为6V。已知∠ACB＝30°，AB边长为3m，D为AC的中点。现将一点电荷放在D点，且点电荷在C点产生的场强为2N/C，则放入点电荷后，B点场强为()图4A．4N/CB．5N/CC．22N/CD.5N/C解析D点电势为3V，BD连线为等势线，由几何关系可知，A点到等势线的距离为1.5m，所以匀强电场的场强E1＝31.5N/C＝2N/C，且与AB边的夹角为30°，点电荷在B点的场强E2与E1垂直，所以合场强E＝22N/C。答案C6.如图5所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势分别为10V、20V、30V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是()-4-图5A．粒子在三点所受的电场力不相等B．粒子必先过a，再到b，然后到cC．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb＞Eka＞EkcD．粒子在三点的电势能大小关系为Epc＜Epa＜Epb解析根据电场线与等差等势面垂直，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知此电场为匀强电场，且电场方向垂直等势面指向电势为10V的等势面，又在匀强电场中电场方向沿着电场线且指向轨迹的凹侧，所以可知粒子带负电，粒子在三点所受的电场力相等，故A错误。因速度方向未知，则粒子不一定必先过a，再到b，然后到c，也可以反之，故B错误；粒子无论是先从a到b再到c，还是先从c到b再到a，电场力均先做负功，再做正功，动能先减少后增加，电势能先增加后减少，故C错误，D正确。答案D7．(2014·济南市二模)如图6所示，孤立点电荷＋Q固定在正方体的一个顶点上，与＋Q相邻的三个顶点分别是A、B、C，下列说法正确的是()图6A．A、B、C三点的场强相同B．A、B、C三点的电势相等C．A、B、C三点所在的平面为一等势面D．将一电荷量为＋q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中电势能始终保持不变-5-解析A、B、C三点到点电荷的距离相等，根据E＝kQr2可知A、B、C三点的电场强度大小相等，但方向不同，故选项A错误；A、B、C三点在以点电荷为球心的球面上，而点电荷的等势面为以点电荷为球心的一系列同心球面，故选项B正确，选项C错误；将一电荷量为＋q的检验电荷由A点沿直线移动到B的过程中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，选项D错误。答案B能力提高练8.(多选)(2014·山东潍坊三模)如图7所示，ef是边长为s的等边三角形abc的中线，在e、f点分别放置电荷量均为Q的正、负点电荷。下列说法正确的是()图7A．a点的电场强度大小为kQs2B．a点的电势高于c点的电势C．电势差Ueb大于电势差UeaD．正电荷在b点的电势能大于c点的电势能解析根据E＝kQr2及电场的叠加得：Ea＝kQs22＝4kQs2，选项A错；根据等量异种电荷电场的分布的特点可知：两电荷连线的中垂面是等势面(且φ＝0)，以中垂线为界负电荷的一方电势为负值，正电荷的一方电势为正值，所以选项B对，C错；因为φb＞φc，Ep＝qφ，所以Epb＞Epc，选项D正确。答案BD9.如图8所示，空间中存在水平向左的匀强电场。在电场中将一带电液滴从b点由静止释放，液滴沿直线由b运动到d，且直线bd方向与竖直方向成45°角，下列判断正确的是()-6-图8A．液滴带正电荷B．液滴的电势能减少C．液滴的重力势能和电势能之和不变D．液滴的电势能和动能之和不变解析带电液滴受重力和电场力两个力的作用，由静止释放后，沿直线由b运动到d，说明液滴所受合外力沿b到d的方向，又因为重力方向竖直向下，所以电场力的方向水平向右，而电场线水平向左，故带电液滴带负电，选项A错误；液滴沿直线由b运动到d的过程中，重力和电场力均做正功，重力势能和电势能都减少，选项B正确，选项C错误；重力和电场力(即液滴所受合外力)所做的功，等于液滴动能的增量，又因为重力和电场力所做的功等于重力势能和电势能的减少量，故液滴的重力势能、电势能、动能三者之和不变，选项D错误。答案B10．(多选)如图9所示，虚线框的真空区域内存在着沿纸面方向的匀强电场(具体方向未画出)，一质子从bc边上的M点以速度v0垂直于bc边射入电场，从cd边上的Q点飞出电场，不计重力。下列说法正确的是()图9A．质子到Q点时的速度方向可能与cd边垂直B．不管电场方向如何，若知道a、b、c三点的电势，一定能确定d点的电势C．电场力一定对电荷做了正功-7-D．M点的电势一定高于Q点的电势解析若质子沿ba方向减速运动的同时，沿bc方向加速运动，到达Q点时可能沿ba方向的速度恰好减小为零，则其速度方向与cd垂直，A正确；根据电势差和场强的关系式U＝Ed，有φa－φb＝φd－φc，B正确；由于电场方向不确定，故无法判断M、Q两点的电势高低，也无法判断电场力做功的正负，C、D错误。答案AB11．(多选)(2014·济南质量调研)如图10所示，两个相同的绝缘细圆环带有等量正电荷，电荷在圆环上的分布是均匀的，两圆环相隔一定距离同轴平行固定放置，B、D分别为两环圆心，C为BD中点。一带负电的粒子从很远处沿轴线飞来向下顺次穿过两环。若粒子只受电场力作用，则在粒子运动过程中()图10A．粒子经过B点时加速度为零B．粒子经过B点和D点时动能相等C．粒子从A到C的过程中，电势能一直增大D．粒子从B到D的过程中，速度先减小再增大解析根据电场叠加，B环上电荷在B点产生的电场为零，D环上电荷在B点产生的电场向上，故粒子经过B点时所受电场力方向向下，加速度不为零，选项A错误；根据对称性，两环上电荷在B、D两点处电势相同，再根据粒子运动过程能量守恒，粒子经过B、D两点时电势能相等，故动能也相等，选项B正确；粒子在由A到B过程电势能减小，由B到C过程电势能增大，故选项C错误；粒子从B到C，电场力做负功，速度减小，从C到D电场力做正功，速度增大，故选项D正确。-8-答案BD12．(多选)一带负电的点电荷仅在电场力作用下由a点运动到b点的v－t图象如图11所示，其中ta和tb分别是电荷运动到电场中a、b两点的时刻，下列说法正确的是()图11A．该电荷由a点运动到b点，电场力做负功B．a点处的电场线比b点处的电场线密C．a、b两点电势的关系为φa＜φbD．电荷的电势能一定不断减小解析负电荷仅在电场力作用下由a运动到b；动能增大，电场力做正功；又Ek＋Ep＝C，故Ep(电势能)减小，又φ＝Epq，负电荷电势能减小，电势升高，故φa＜φb；从a到b，由v－t图线斜率表示加速度知Ea＜Eb，即b处电场线密集。综上所述C、D两项正确。答案CD13.如图12所示，平行金属带电极板A、B间可看作匀强电场，场强E＝1.2×103V/m，极板间距离d＝5cm，电场中C和D分别到A、B两板的距离均为0.5cm，B极板接地，求：图12(1)C、D两点的电势和两点间的电势差；(2)点电荷q1＝－2×10－3C分别在C和D两点的电势能；-9-(3)将点电荷q2＝2×10－3C从C匀速移到D时外力所做的功。解析(1)由E＝Ud得UBC＝EdBC＝1.2×103×4.5×10－2V＝54V又因φB＝0及UBC＝φB－φC，所以φC＝－54V，同理可得φD＝－6V所以UCD＝φC－φD＝－48V。(2)由Ep＝qφ得EpC＝q1φC＝－2×10－3×(－54)J＝0.108JEpD＝q1φD＝－2×10－3×(－6)J＝0.012J。(3)把q2由C匀速移到D，电场力做负功，由于匀速移动，外力做功与电场力做功大小相等。W外＝－W电＝－q2UCD＝－2×10－3×(－48)J＝0.096J。答案(1)φC＝－54V，φD＝－6V，UCD＝－48V(2)EpC＝0.108J，EpD＝0.012J(3)0.096J