2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專練 專題6.2 電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析）.doc

專題6.2 電場(chǎng)能的性質(zhì) 1如圖所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說法中正確的是 ()AO點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最低BO點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最高C從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)升高D從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電勢(shì)降低答案：B2.如圖所示，高速運(yùn)動(dòng)的粒子被位于O點(diǎn)的重原子核散射，實(shí)線表示粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，M、N和Q為軌跡上的三點(diǎn)，N點(diǎn)離核最近，Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，則 ()A粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的大B三點(diǎn)中，粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能最大C在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中，M點(diǎn)的電勢(shì)比Q點(diǎn)的低D粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為負(fù)功答案：B解析：由題圖粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子受重原子核的斥力作用而運(yùn)動(dòng)，故重核帶正電，周圍電勢(shì)為正；因Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，故粒子從M到Q，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增大，速度增大，A、D均錯(cuò)；N點(diǎn)離核最近，電勢(shì)能最大，B對(duì)；沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)降低，故M點(diǎn)比Q點(diǎn)電勢(shì)高，C錯(cuò)。3如圖，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線。取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說法正確的是 ()AA點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)BA、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等Cq1的電荷量小于q2的電荷量Dq1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能答案：C4一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)，取該直線為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep與位移x的關(guān)系如圖所示，下列圖象中合理的是 ()答案：D解析：根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系：W電EpEpOEp，則EpEpOW電，則粒子的電勢(shì)能隨位移變化的圖象斜率絕對(duì)值對(duì)應(yīng)粒子所受的靜電力大小，故可知電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度及粒子的加速度大小隨位移的增加而減小，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；根據(jù)動(dòng)能定理有W電Ek0，則EkW電，則粒子的動(dòng)能隨位移變化的斜率絕對(duì)值對(duì)應(yīng)電場(chǎng)力的大小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；粒子沿x軸的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，故速度與位移不是線性關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。5.兩異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的部分等勢(shì)面如圖所示，已知A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)。若位于a、b處點(diǎn)電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則 ()Aa處為正電荷，qaqb Ba處為正電荷，qaqbCa處為負(fù)電荷，qaqb Da處為負(fù)電荷，qaqb答案：B解析：根據(jù)A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)可知，a處為正電荷，a電荷處的等勢(shì)面比b電荷處的等勢(shì)面密，所以qaqb，選項(xiàng)B正確。 17.如圖，半徑為R的均勻帶電薄球殼，其上有一小孔A.已知?dú)?nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零；殼外空間的電場(chǎng)，與將球殼上的全部電荷集中于球心O時(shí)在殼外產(chǎn)生的電場(chǎng)一樣一帶正電的試探電荷(不計(jì)重力)從球心以初動(dòng)能Ek0沿OA方向射出下列關(guān)于試探電荷的動(dòng)能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線，可能正確的是()18.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向平行于xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R5 m的圓，圓上有一個(gè)電荷量為q1108 C的試探電荷P，半徑OP與x軸正方向的夾角為，P沿圓周移動(dòng)時(shí)，其電勢(shì)能Ep2.5105sin (J)，則()Ax軸位于零勢(shì)面上B電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500 V/m，方向沿y軸正方向Cy軸位于零勢(shì)面上D電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500 V/m，方向沿x軸正方向解析：A由Ep2.5105sin (J)知，x軸上的勢(shì)能為零，是零勢(shì)面，電場(chǎng)線沿y軸方向，A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)90時(shí)，Ep2.5105 JEqR，解得E500 V/m，此時(shí)電勢(shì)能大于零，故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿y軸負(fù)方向，B、D錯(cuò)誤19兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中C為ND段電勢(shì)最低的點(diǎn)，則下列說法正確的是()Aq1、q2為等量異種電荷BN、C兩點(diǎn)間場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向CN、D兩點(diǎn)間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沿x軸正方向先減小后增大D將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小20.如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子，以初速度v0，從A點(diǎn)豎直向上射入真空中沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子通過電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí)，速率vB 2v0，方向與電場(chǎng)的方向一致，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為()A.B.C.D.解析：C粒子在豎直方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)2ghv電場(chǎng)力做正功，重力做負(fù)功，則根據(jù)動(dòng)能定理有qUmghmvmv解方程可得，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差為.21.(多選)如圖所示，在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)四邊形ABCD，電場(chǎng)方向與四邊形ABCD平行，其中M為AD的中點(diǎn)，N為BC的中點(diǎn)一個(gè)電荷量為q的帶正電粒子，從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)過程中，電勢(shì)能減小W1，若將該粒子從D點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，電勢(shì)能減小W2，下列說法正確的是()A勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向必沿AB方向B若將該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功WC若D、C之間的距離為d，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為ED若M、N之間的距離為d，該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)最小值為E22(多選)一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0x2段是對(duì)稱的曲線，x2x3段是直線，則下列說法正確的是()Ax1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零Bx1、x2、x3處電勢(shì)1、2、3的關(guān)系為1>2>3C粒子在0x2段做勻變速運(yùn)動(dòng)，x2x3段做勻速直線運(yùn)動(dòng)Dx2x3段是勻強(qiáng)電場(chǎng)解析：ABD根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Epq及場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系E得E()，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知Epx圖象切線的斜率等于，x1處切線斜率為零，則x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A正確由題圖可看出在0x1段圖象切線的斜率不斷減小，由A知場(chǎng)強(qiáng)減小，粒子所受的電場(chǎng)力減小，加速度減小，做非勻變速運(yùn)動(dòng)x1x2段圖象切線的斜率不斷增大，場(chǎng)強(qiáng)增大，粒子所受的電場(chǎng)力增大，做非勻變速運(yùn)動(dòng)x2x3段斜率不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，即電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不變，是勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子所受的電場(chǎng)力不變，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Epq可知粒子帶負(fù)電，q<0，則電勢(shì)能越大，粒子所在處的位置電勢(shì)越低，所以有1>2>，故B正確 23.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能是物體動(dòng)能的一種形式，它特指物體圍繞某一點(diǎn)或某一軸轉(zhuǎn)動(dòng)所具有的動(dòng)能如圖所示的是實(shí)驗(yàn)室中一種展示和測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的裝置，一個(gè)由四根長為l的絕緣輕質(zhì)剛性桿組成的正方形水平放置，在其四個(gè)端點(diǎn)a、b、c、d分別固定質(zhì)量均為m、電荷量均為q的點(diǎn)電荷，其中a點(diǎn)帶負(fù)電荷，其余b、c、d三點(diǎn)帶正電荷，正方形可繞中心豎直軸O在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)將正方形裝置放入一個(gè)水平電場(chǎng)中，初始位置aO連線與電場(chǎng)方向垂直，在電場(chǎng)力作用下，該裝置從靜止開始發(fā)生旋轉(zhuǎn)，測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度便可知轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能下列分析正確的是(分析時(shí)可不考慮豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸O處的摩擦力)()A在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開始將向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)B在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開始將沿逆時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)圈C在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能EkmEqlD在電場(chǎng)力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度km24.如圖所示，空間中存在沿x軸的靜電場(chǎng)，其電勢(shì)沿x軸的分布如圖所示，x1、x2、x3、x4是x軸上的四個(gè)點(diǎn)，質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(不計(jì)重力)，以初超度v0從O點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)，在粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()A粒子在x2點(diǎn)的速度為0B從x1到x3點(diǎn)的過程中，粒子的電勢(shì)能先減小后增大C若粒子能到達(dá)x4處，則v0的大小至少應(yīng)為D若v0，則粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的最大動(dòng)能為3q025.靜電場(chǎng)方向平行于x軸，以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心，其電勢(shì)隨x的分布如圖所示，圖中0和d為已知量一個(gè)帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下，以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心沿x軸方向在A、B之間做周期性運(yùn)動(dòng)已知該粒子質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)，經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)速度為v.求： (1)粒子在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的大小(2)A點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離(3)粒子的運(yùn)動(dòng)周期解析：(1)由題意知，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E由FqE解得粒子所受電場(chǎng)力的大小F(2)由題意得，粒子在A點(diǎn)時(shí)，速度為零設(shè)A點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)O能距離為x，則粒子運(yùn)動(dòng)的加速度大小a，v22ax，兩式聯(lián)立解得x(3)粒子在四分之一周期內(nèi)vat粒子的運(yùn)動(dòng)周期T4t，聯(lián)立解得T答案：(1)(2)(3)26. 如圖所示，在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷，在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn)，自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn)，O、C在同一水平線上，BOC30，A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點(diǎn)的速度為v，試求：(1)小球通過C點(diǎn)的速度大小。(2)小球由A到C的過程中電勢(shì)能的增加量。答案：(1)(2)mghmv2mgR27如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道，軌道平面與電場(chǎng)方向平行。a、b為軌道直徑的兩端，該直徑與電場(chǎng)方向平行。一電荷量為q(q>0)的質(zhì)點(diǎn)沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小分別為Na和Nb。不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。答案：E(NbNa)Eka(Nb5Na)Ekb(5NbNa)解析：質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小為fqE設(shè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為va和vb，由牛頓第二定律有fNamNbfm28如圖(a)所示，傾角30的光滑固定斜桿底端固定一電量為Q2104C的正點(diǎn)電荷，將一帶正電小球(可視為點(diǎn)電荷)從斜桿的底端(但與Q未接觸)靜止釋放，小球沿斜桿向上滑動(dòng)過程中能量隨位移的變化圖像如圖(b)所示，其中線1為重力勢(shì)能隨位移變化圖像，線2為動(dòng)能隨位移變化圖像(靜電力恒量K9109Nm2/C2)則：(1)請(qǐng)描述小球向上運(yùn)動(dòng)過程中的速度與加速度的變化情況；(2)求小球的質(zhì)量m和電量q；(3)求斜桿底端至小球速度最大處由底端正點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)的電勢(shì)差U。答案：(1)見解析(2)4kg1.11105C(3) 4.23106V解析：(1)先沿斜面向上做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，再沿斜面向上做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至速度為零。 (2)由線1可得EPmghmgsin，斜率k20mgsin30，所以m4kg當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)帶電小球受力平衡mgsinkqQ/s，由線2可得s01m，得qmgssin/kQ1.11105C