2019高考物理一轮复习第七章静电场课时52电场力的性质加练半小时
2019届高考物理一轮复习教科版教师用书:第七章 静电

基础课2电场的能的性质知识排查电势能、电势1.电势能(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。
(2)电势能①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。
②电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB =E p A-E p B=-ΔE p。
2.电势(1)定义:检验电荷在电场中某点具有的电势能E p与它的电荷量q的比值。
(2)定义式:φ=E p q。
(3)矢标性:电势是标量,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。
(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。
3.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点组成的面。
(2)四个特点①等势面一定与电场线垂直。
②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。
电势差1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。
2.定义式:U AB=W AB q。
3.电势差与电势的关系:U AB=φA-φB,U AB=-U BA。
匀强电场中电势差与电场强度的关系1.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。
即U=Ed,也可以写作E=U d。
2.公式U=Ed的适用范围:匀强电场。
小题速练1.思考判断(1)电势等于零的物体一定不带电。
()(2)电场强度为零的点,电势一定为零。
()(3)A、B两点的电势差是恒定的,所以U AB=U BA。
()(4)电场中,场强方向是指电势降落最快的方向。
()(5)电势有正负之分,因此电势是矢量。
()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2.(多选)某电场的电场线分布如图1所示,以下说法正确的是()图1A.a点电势高于b点电势B.c点场强大于b点场强C.若将一检验电荷+q由a点移至b点,它的电势能增大D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一检验电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小解析沿着电场线的方向电势逐渐降低,由题图可知由a到b为电场线方向,故选项A正确;电场线密集的地方电场强度大,故选项B错误;电荷+q由a点移至b点,则电场力做正功,其电势能将减小,故选项C错误;若在d点再固定一点电荷-Q,则由合场强的方向可知电荷+q由a移至b的过程中,电场力将做正功,其电势能将减小,故选项D正确。
新课标2019届高考物理一轮复习第7章静电场第一节电场力的性质达标诊断高效训练

第一节 电场力的性质(建议用时:60分钟)一、单项选择题1.(2018·北京西城质检)如图所示,两个电荷量均为+q 的小球用长为l 的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑的绝缘水平面上.两个小球的半径r ≪l .k 表示静电力常量.则轻绳的张力大小为( )A .0B .kq2l2 C .2kq2l2D .kq l2解析:选B.轻绳的张力大小等于两个带电小球之间的库仑力,由库仑定律得F =kq2l2,选项B 正确.2.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘.坐标原点O 处电场强度最大的是( )解析:选B.将圆环分割成微元,根据对称性和矢量叠加,D 项O 点的场强为零,C 项等效为第二象限内电荷在O 点产生的电场,大小与A 项的相等,B 项正、负电荷在O 点产生的场强大小相等,方向互相垂直,合场强是其中一个的2倍,也是A 、C 项场强的2倍,因此B 项正确.3.在如图所示的四种电场中,分别标记有a 、b 两点.其中a 、b 两点电场强度大小相等、方向相反的是( )A .甲图中与点电荷等距的a 、b 两点B .乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点C .丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点D .丁图中非匀强电场中的a 、b 两点解析:选C.题图甲中与点电荷等距的a 、b 两点,电场强度大小相同,方向不相反,选项A 错误;对题图乙,根据电场线的疏密及对称性可判断,a 、b 两点的电场强度大小相等、方向相同,选项B 错误;题图丙中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点,电场强度大小相同,方向相反,选项C 正确;对题图丁,根据电场线的疏密可判断,b 点的电场强度大于a 点的电场强度,选项D 错误.4.(2018·河北三市七校联考)如图甲所示,直线上固定两个正点电荷A 与B ,其中B 带+Q 的电荷量,C 、D 两点将AB 连线三等分,现有一个带负电的粒子从C 点开始以某一初速度向右运动,不计粒子所受的重力,并且已知该负电荷在C 、D 间运动的速度v 与时间t 的关系图象如图乙所示,则A 点电荷的带电荷量可能是( )A .+5Q B.+3Q C .+2Q D.+Q解析:选A.带负电的粒子从C 到D 过程中做减速运动,说明电场力向左,场强向右,加速度逐渐减小,说明场强逐渐减小,则AB 连线上场强为零的点在D 的右侧.若D 点场强为零,则kQ′(2x )2=kQx2,得Q ′=4Q ,因为场强为零的点在D 点右侧,所以A 点的电荷量大于4Q ,可能为+5Q ,选项A 正确.5.(2018·吉林长春普通高中质检)如图甲所示,在x 轴上有一个点电荷Q (图中未画出),O 、A 、B 为轴上三点.放在A 、B 两点的检验电荷受到的电场力与其所带电荷量的关系如图乙所示.以x 轴的正方向为电场力的正方向,则( )A .点电荷Q 一定为正电荷B .点电荷Q 在A 、B 之间C .A 点的电场强度大小为5×103N/CD .A 点的电势比B 点的电势高解析:选B.由图乙可知,正的检验电荷放在A 点和负的检验电荷放在B 点所受电场力的方向都沿x 轴正向,说明点电荷Q 为负电荷并且在A 、B 之间,A 错误,B 正确;F -q 图象的斜率表示电场强度,得出A 点的场强大小为2×103N/C ,C 错误;B 点的场强大小约为5×102N/C ,说明A 点距离Q 较近,故A 点的电势比B 点低,D 错误.6.如图所示,边长为a 的正三角形ABC 的三个顶点分别固定三个点电荷+q 、+q 、-q ,则该三角形中心O 点处的场强为( )A.6kqa2,方向由C 指向O B.6kqa2,方向由O 指向C C.3kqa2,方向由C 指向O D.3kqa2,方向由O 指向C 解析:选B.每个点电荷在O 点处的场强大小都是E =kq⎝ ⎛⎭⎪⎫3a 32=3kq a2,画出矢量叠加的示意图,如图所示,由图可得O 点处的合场强为E O =2E =6kqa2,方向由O 指向C ,B 项正确.二、多项选择题7.如图所示,A 、B 为相互接触的用绝缘支架支撑的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C 是带正电的小球,下列说法正确的是( )A .把C 移近导体A 时,A 、B 上的金属箔片都张开B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片仍张开C.先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开D.先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,B上的金属箔片闭合解析:选AB.C移近A时,带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用,使A、B中的自由电子向左移动,使得A上积累了负电荷,B上积累了正电荷,其下部的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷.由于同种电荷间的斥力作用,所以金属箔片都张开,选项A正确.C靠近后保持不动,把A、B分开,A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和,因而A、B仍带等量的异种感应电荷,此时再移走C,因A、B已经分开,所带电荷量不会变,金属箔片仍张开,选项B正确.先移走C,A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,选项C错误.先把A、B分开,移走C,然后重新让A、B接触,A、B所带的异种电荷马上中和,金属箔片都不会张开,选项D错误.8.(2015·高考江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示,c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则( )A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低解析:选ACD.由题图看出,a点处电场线比b点处电场线密,则a点的场强大于b点的场强,故A正确;电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线电势降低,所以b点的电势比a点的高,所以B错误;负电荷在c点的合场强为零,c点只有正电荷产生的电场强度,在d点正电荷产生的场强向上,两个负电荷产生的场强向下,合场强是它们的差值,所以c点的电场强度比d点的大,所以C正确;正电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强,根据U =Ed可知,正电荷到c点电势降低的多,所以c点的电势比d点的低,所以D正确.9.(2018·广东第二次大联考)如图所示,A、B两球所带电荷量均为2×10-5 C,质量均为0.72 kg,其中A球带正电荷,B球带负电荷,A球通过绝缘细线吊在天花板上,B球一端固定绝缘棒,现将B球放在某一位置,能使绝缘细线伸直,A球静止且与竖直方向的夹角为30°,则B球距离A球的距离可能为( )A.0.5 m B.0.8 mC.1.2 m D.2.5 m解析:选AB.对A受力分析,受重力mg、线的拉力F T、B对A的吸引力F,由分析知,A平衡时,F 的最小值为F =mg sin 30°=kq2r2,解得r =1 m ,所以两球的距离d ≤1 m ,A 、B 正确.10.如图所示,在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球,带电量分别为-q 、Q 、-q 、Q .四个小球构成一个菱形,-q 、-q 的连线与-q 、Q 的连线之间的夹角为α.若此系统处于平衡状态,则正确的关系式可能是( ) A .cos 3α=q 8Q B .cos 2α=q2Q2 C .sin 3α=Q 8qD .sin 3α=Q2q2解析:选AC.设菱形边长为a ,则两个Q 之间距离为2a sin α,则两个-q 之间距离为2a cos α.选取-q 作为研究对象,由库仑定律和平衡条件得2k Qqa2cos α=kq2(2acos α)2,解得cos 3α=q8Q,故A 正确,B 错误;选取Q 作为研究对象,由库仑定律和平衡条件得2k Qq a2sin α=kQ2(2asin α)2,解得sin 3α=Q 8q,故C 正确,D 错误.三、非选择题11.(2018·徐州模拟)如图所示,质量为m 的小球A 穿在绝缘细杆上,杆的倾角为α,小球A 带正电,电荷量为q .在杆上B 点处固定一个电荷量为Q 的正电荷.将A 由距B 竖直高度为H 处无初速度释放,小球A 下滑过程中电荷量不变.不计A 与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中,已知静电力常量k 和重力加速度g .求: (1)A 球刚释放时的加速度大小.(2)当A 球的动能最大时,A 球与B 点的距离. 解析:(1)由牛顿第二定律可知mg sin α-F =ma 根据库仑定律有F =k qQr2又知r =Hsin α得a =g sin α-kQqsin2αmH2. (2)当A 球受到合力为零,即加速度为零时,动能最大. 设此时A 球与B 点间的距离为d ,则mg sin α=kQq d2解得d =kQqmgsin α.答案:(1)g sin α-kQqsin2αmH2 (2) kQqmgsin α12.如图所示,空间存在着电场强度E =2.5×102N/C ,方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L =0.5 m 的绝缘细线,一端固定在O 点,另一端拴着质量m =0.5 kg 、电荷量q =4×10-2C 的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g =10 m/s 2.求: (1)小球的电性.(2)细线能承受的最大拉力.(3)当小球继续运动后与O 点水平方向距离为L 时,小球距O 点的高度. 解析:(1)由小球运动到最高点可知,小球带正电.(2)设小球运动到最高点时速度为v ,对该过程由动能定理有, (qE -mg )L =12mv2①在最高点对小球由牛顿第二定律得,F T +mg -qE =m v2L②由①②式解得,F T =15 N.(3)小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a ,则a =qE -mg m③设小球在水平方向运动L 的过程中,历时t ,则L =vt ④ 设竖直方向上的位移为x , 则x =12at2⑤由①③④⑤解得x =0.125 m所以小球距O 点高度为x +L =0.625 m. 答案:(1)正电 (2)15 N (3)0.625 m。
(新课标)2019届高考物理一轮复习 第7章 静电场 第二节 电场能的性质课件

①W=qEd,只适用于 匀强 电场,其中 d 为沿 电场方向 的 距离. ②WAB=qUAB,适用于 任何 电场.
2.电势能
(1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于把它从这点移 动到 ight 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
面且过圆心 O.下列关于 x 轴上的电场强度和电
势的说法正确的是( )
A.从 O 点沿 x 轴正方向,电场强度先增大后减小,电势一直
降低
B.从 O 点沿 x 轴正方Ev向a,lu电at场io强n度on先ly增. 大后减小,电势先降 eate低d 后w升ith高Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
势能小于在 a 点电势能,选项 D 正确,C 错误.
电势能高低的四种判断方法
(1)做功判断法:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电
势能增大.
(2)电荷电势法:正电荷Ev在a电lu势at高io的n地on方ly电. 势能大,负电荷在电势 eate低d 的w地ith方A电s势po能s大e..Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
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轴上电场强度方向向左,根据顺着电场线方向电势
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2019年高考物理一轮复习 第七章 静电场 第2讲 电场能的性质

2.电势能 (1)定义:电荷在____电__场______中具有的势能,数值上等于将电荷从该点 移到____零__势__能____位置时静电力所做的功。 (2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电__势__能__的__减__少__量__,
即 WAB=EpA-EpB=-ΔEp。 微知识 2 பைடு நூலகம்势和等势面
第七章
静电场 第2讲 电场能的性质
微知识 1 电场力做功与电势能 1.静电力做功 (1)特点:静电力做功与____路__径______无关,只与__初__末__位__置____有关。 (2)计算方法 ①W=qEd,只适用于匀强电场,其中 d 为沿__电__场__方__向____的距离。 ②WAB=qUAB,适用于__任__何__电__场____。
一、思维辨析(判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。) 1.电场力做功与重力做功相似,均与路径无关。(√) 2.电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(×) 3.电势降低的方向是电场强度的方向。(×) 4.电场线与等势面在相交处垂直。(√) 5.带电粒子只在电场力作用下一定从电势高的地方向电势低的地方运动。 (×)
答案 B
2.(电场力做功与电势能变化的关系)如图所示为某静电场等势面的分 布,电荷量为 1.6×10-9 C 的正电荷从 A 经 B、C 到达 D 点。从 A 到 D,电 场力对电荷做的功为( )
A.4.8×10-8 J B.-4.8×10-8 J C.8.0×10-8 J D.-8.0×10-8 J 解析 电场力做功与路径无关,WAD=qUAD=q(φA-φD)=-4.8×10-8 J,B 项正确。 答案 B
2.匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与场强的关系式:U=Ed,其中 d 为电场中 A、B 两点间 _沿__电__场__线__方__向___的距离。 (2)电场强度的方向和大小 电场中,场强方向是指电势降落最快的方向。在匀强电场中,场强在数值 上等于沿____电__场______方向每单位距离上降低的电势。
2019高考物理一轮复习第七章静电场课时58力电综合问题加练半小时.docx

58力电综合问题[方法点拨 ] (1)匀强电场可与重力场合成用一合场代替,即电场力与重力合成一合力,用该合力代替两个力.(2)力电综合问题注意受力分析、运动过程分析,应用动力学知识或功能关系解题.1.(2017 ·河北衡水模拟 )如图 1 所示,地面上某个空间区域存在这样的电场,水平虚线上方为场强E1,方向竖直向下的匀强电场;虚线下方为场强E2,方向竖直向上的匀强电场.一个质量 m,带电+ q 的小球从上方电场的A 点由静止释放,结果刚好到达下方电场中与A 关于虚线对称的 B 点,则下列结论正确的是 ()图 1mghA.若 AB 高度差为 h,则 U AB=-qB.带电小球在 A、 B 两点电势能相等C.在虚线上、下方的电场中,带电小球运动的加速度相同D.两电场强度大小关系满足E2=2E12.(多选 )(2017 ·安徽合肥第二次检测 )如图 2 所示,板长为 L 的平行板电容器与一直流电源相连接,其极板与水平面成30°角;若粒子甲、乙以相同大小的初速度 v0=2gL ,由图中的 P 点射入电容器,分别沿着虚线 1 和 2 运动,然后离开电容器;虚线 1 为连接上、下极板边缘的水平线,虚线 2 为平行且靠近上极板的直线,则下列关于两粒子的说法正确的是()图 2A.两者均做匀减速直线运动谢谢聆听B .两者电势能均逐渐增加C .两者的比荷之比为 3∶4D .两者离开电容器时的速率之比为v 甲∶v 乙=2∶33.(2018 ·广东东莞模拟 )如图 3 所示,质量为 m 、带电荷量为+ q 的滑块,沿绝 缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下匀强电场区时,滑块运动的状态为()图 3A .继续匀速下滑B.将加速下滑C .将减速下滑D .上述三种情况都可能发生4.(多选 )(2017 ·山东枣庄一模 )如图 4 所示,水平面内的等边三角形 ABC 的边长为 L ,顶点 C 恰好位于光滑绝缘直轨道 CD 的最低点,光滑直导轨的上端点 D 到A 、B 两点的距离均为 L , D 在 AB 边上的竖直投影点为 O.一对电荷量均为- Q 的点电荷分别固定于 A 、B 两点.在 D 处将质量为 m 、电荷量为+ q 的小球套在轨道上 (忽略它对原电场的影响 ),将小球由静止开始释放,已知静电力常量为Qq3k 、重力加速度为 g ,且 k L2=3 mg ,忽略空气阻力,则 ()图 4mgA .轨道上 D 点的场强大小为 2qB .小球刚到达C 点时,其加速度为零3C .小球刚到达 C 点时,其动能为 2 mgLD .小球沿直轨道 CD 下滑过程中,其电势能先增大后减小5.(多选 )(2017 ·河南洛阳二模 )在绝缘光滑的水平面上相距为 6L 的 A 、B 两处分 别固定正电荷 Q A 、Q B 两电荷的位置坐标如图 5 甲所示.图乙是 AB 连线之间的.谢谢聆听电势φ与位置 x 之间的关系图象,图中 x=L 点为图线的最低点,若在 x= 2L 的 C点由静止释放一个质量为 m 、电荷量为+ q 的带电小球 (可视为质点 ),下列有关说法正确的是 ()图 5A.小球在 x= L 处的速度最大B.小球一定可以到达x=- 2L 点处C.小球将以 x=L 点为中心做往复运动D.固定在 A、B 处的电荷的电荷量之比为Q A∶Q B= 4∶ 16.(多选 )(2017 ·宁夏六盘山二模 )如图 6 所示, L 为竖直、固定的光滑绝缘杆,杆上 O 点套有一质量为 m、带电荷量为- q 的小环,在杆的左侧固定一电荷量为+Q 的点电荷,杆上 a、 b 两点到+ Q 的距离相等, Oa 之间距离为 h1, ab 之间距离为 h2,使小球从图示位置的 O 点由静止释放后,通过 a 的速率为 3gh1.则下列说法正确的是 ()图 6A.小环从 O 到 b,电场力做的功不为零B.小环通过 b 点的速率为g 3h1 +2h2C.小环在 Oa 之间的速度是先增大后减小D.小环在 ab 之间的速度是先减小后增大7.(多选 )(2017 ·湖南株洲一模 )如图 7 所示,在真空中倾斜平行放置着两块带有等量异号电荷的金属板 A、B,一个电荷量为 q=1.41 ×10-4 C ,质量 m=1 g 的带电小球自 A 板上的孔 P 点以水平速度v0=0.1 m/s 飞入两板之间的电场,经0.02 s 后未与 B 板相碰又回到 P 点, g 取 10 m/s 2,则 ()谢谢聆听图 7A.板间电场强度大小为100 V/mB.板间电场强度大小为141 V/mC.板与水平方向的夹角θ=30°D.板与水平方向的夹角θ=45°8.如图 8 所示,匀强电场方向水平向右,场强为E,不可伸长的悬线长为L.上端系于 O 点,下端系质量为m、带电荷量为+ q 的小球,已知Eq= mg.现将小球从最低点 A 由静止释放,则下列说法错误的是()图 8A.小球可到达水平位置B.当悬线与水平方向成45°角时小球的速度最大C.小球在运动过程中机械能守恒D.小球速度最大时悬线上的张力为(3 2-2)mg9.(2017 ·安徽马鞍山一模 )如图 9 所示,一光滑绝缘细直杆MN ,长为 L,水平固定在匀强电场中,场强大小为 E,方向与竖直方向夹角为θ.杆的 M 端固定一个带负电小球A,电荷量大小为Q;另一带负电的小球B 穿在杆上,可自由滑动,电荷量大小为 q,质量为 m,现将小球 B 从杆的 N 端由静止释放,小球 B 开始向右端运动,已知 k 为静电力常量, g 为重力加速度,求:图 9(1)小球 B 对细杆的压力的大小;(2)小球 B 开始运动时的加速度的大小;谢谢聆听(3)小球 B 速度最大时,离M 端的距离.10 .(2017 ·北京海淀区零模 )用静电的方法来清除空气中的灰尘,需要首先设法使空气中的灰尘带上一定量的电荷,然后利用静电场对电荷的作用力,使灰尘运动到指定的区域进行收集.为简化计算,可认为每个灰尘颗粒的质量及其所带电荷量均相同,设每个灰尘所带电荷量为 q,其所受空气阻力与其速度大小成正比,表达式为 F 阻=kv(式中 k 为大于 0 的已知常量 ).由于灰尘颗粒的质量较小,为简化计算,灰尘颗粒在空气中受电场力作用后达到电场力与空气阻力相等的过程所用的时间及通过的位移均可忽略不计,同时也不计灰尘颗粒之间的作用力及灰尘所受重力的影响.图 10(1)有一种静电除尘的设计方案是这样的,需要除尘的空间是一个高为H 的绝缘圆桶形容器的内部区域,将一对与圆桶半径相等的圆形薄金属板平行置于圆桶的谢谢聆听上、下两端,恰好能将圆桶封闭,如图 10 甲所示.在圆桶上、下两金属板间加上恒定的电压U(圆桶内空间的电场可视为匀强电场),便可以在一段时间内将圆桶区域内的带电灰尘颗粒完全吸附在金属板上,从而达到除尘的作用.求灰尘颗粒运动可达到的最大速率;(2)对于一个待除尘的半径为 R 的绝缘圆桶形容器内部区域,还可以设计另一种静电除尘的方案:沿圆桶的轴线有一根细直导线作为电极,紧贴圆桶内壁加一个薄金属桶作为另一电极.在直导线电极外面套有一个由绝缘材料制成的半径为R0的圆桶形保护管,其轴线与直导线重合,如图乙所示.若在两电极间加上恒定的电压,使得桶壁处电场强度的大小恰好等于第(1) 问的方案中圆桶内电场强1 度的大小,且已知此方案中沿圆桶半径方向电场强度大小E 的分布情况为 E∝r,式中 r 为所研究的点与直导线的距离.①试通过计算分析,带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的过程中,其瞬时速度大小 v 随其与直导线的距离 r 之间的关系;②对于直线运动,教科书中讲解了由 v- t 图象下的面积求位移的方法.请你借1鉴此方法,利用 v 随 r 变化的关系,画出v随 r 变化的图象,根据图象的面积求出带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的时间.谢谢聆听11 .如图 11 所示,带有等量异种电荷的平行金属板 M 、N 竖直放置, M 、N 两板间的距离 d =0.5 m .现将一质量 m =1×10 -2 kg 、电荷量 q =+×-5 C 的带4 10 电小球从两极板上方的 A 点以 v 0=4 m/s 的初速度水平抛出, A 点距离两板上端 的高度 h = 0.2 m ;之后小球恰好从靠近 M 板上端处进入两板间,沿直线运动碰 到 N 板上的 C 点,该直线与曲线的末端相切. 设匀强电场只存在于 M 、N 之间,不计空气阻力,取 g =10 m/s 2.求:图 11(1)小球到达 M 极板上边缘 B 位置时速度的大小;(2)M 、N 两板间的电场强度的大小和方向; (3)小球到达 C 点时的动能.谢谢聆听谢谢聆听答案精析 1.A [对小球由 A 到 B 的过程运用动能定理得, qU AB + mgh = 0,解得: U AB-mgh ,知 A 、 B 的电势不等,则带电小球在 A 、B 两点的电势能不等,故 A= q正确, B 错误;小球从 A 运动到虚线速度由零加速至 v ,从虚线运动到 B 速度由 v 减为零,位移相同,根据匀变速运动的推论知,加速度大小相等,方向相反, 故 C 错误;在上方电场,根据牛顿第二定律得:小球加速度大小为 a 1=mg +qE1, m 在下方电场中, 根据牛顿第二定律得,小球加速度大小为:a 2=qE2-mg ,因为 m2mga 1= a 2,解得: E 2-E 1=q ,故D 错误.] 2.AD [根据题意可知,粒子做直线运动,则电场力与重力的合力与速度方向在同一直线上, 所以电场力只能垂直极板向上,受力如图所示;根据受力图,粒子做直线运动,则电场力与重力的合力与速度方向反向, 粒子做匀减速直线运动, 故 A 正确;粒子甲受到的电场力与位移方向的夹角为钝角, 所以电场力做负功, 电势能逐渐增加;粒子乙运动的方向与电场力的方向垂直, 电场力不做功, 所以粒子的电势能不变,故 B 错误;根据受力图,3对甲: m 甲 g =q 甲 Ecos 30 °=2 q 甲 E ,q 甲 2 3 g所以: m 甲=3Eq 乙3g对乙: m 乙 gcos 30 °=q 乙 E ,所以m 乙=2Eq 甲 2 3g m 甲 3E 4所以: q 乙 = 3 =3,故 C 错误; m 乙 2E g带电粒子甲沿水平直线运动,合力做的功:W 1=- m 甲 gtan 30 °· L=- 2 甲 gL ,cos 30 ° 3m谢谢聆听1 2 1 2 2根据动能定理得: 2m 甲 v 甲 -2m 甲 v 0 =- 3m 甲 gL 所以: v 甲 = 23gL带电粒子乙沿平行于极板的直线运动, 1合力做的功: W 2=- m 乙 gsin 30 °·L =-2m 乙 gL ,根据动能定理得:12m 乙 v 乙2-12m 乙 v 02=-12m 乙 gL 所以: v 乙 = gLv 甲2 ,故 D 正确.] 所以: v 乙 =3 3.A [设斜面的倾角为θ.滑块没有进入电场时,根据平衡条件得mgsin θ=F fF N =mgcos θ又 F f =μF N ,得到, mgsin θ= μmgcos θ,即有 sin θ=μcos θ当滑块进入电场时,设滑块受到的电场力大小为F.根据正交分解得到滑块受到的沿斜面向下的力为 (mg +F)sin θ,沿斜面向上的力为 μ(mg +F)cos θ,由于 sin θ=μcos θ,所以 (mg +F)sin θ=μ(mg + F)cos θ,即受力仍平衡,所以滑块仍做匀速运动. ]4.BC5.AD [据φ- x 图象切线的斜率等于场强 E ,则知 x = L 处场强为零,所以小 球在 C 处受到的电场力向左,向左加速运动,到x =L 处加速度为 0,从 x =L 处向左运动时,电场力向右,做减速运动,所以小球在x =L 处的速度最大,故A 正确;由题图乙可知, x =- 2L 点的电势大于 x = 2L 点的电势,所以小球不可能到达 x =- 2L 点处,故B 错误;由题图乙知图象不关于 x =L 对称,所以小球不会以 x = L 点为中心做往复运动, 故C 错误; x =L 处场强为零, 根据点电荷场QA = k QB ,解得 Q A ∶Q B =4∶1,故 D 正确. ] 强公式有: k2L 4L 2 26.AB7.AD [由题意知,小球未与 B 板相碰又回到 P 点,则小球先做匀减速直线运谢谢聆听动,减速到 0,后反向做匀加速直线运动,对带电小球受力分析,如图所示小球的加速度 a =v 0-v0 0- 0.1 m/s 2 =- 10 m/s 2= t =0.02t2 2根据几何关系F合 ma atan θ= mg=mg =g =1 ,得 θ=45°mgF 电=sin 45°=2mg =qE代入数据解得 E = 100 V/m ,故 A 、 D 正确, B 、C 错误. ] 8.C[分析小球受力可知, 重力与电场力的合力的方向与竖直方向成45°角,根据等效思想,可以认为小球在此复合场中的等效重力方向与竖直方向成 45°角,如图所示.故可知,小球在此复合场中做往复运动,由对称性可知,小球运动的等效 最高点在水平位置, A 项正确;小球运动的等效最低点在与水平方向成 45°角的位置,此时小球速度最大, B 项正确;因小球运动过程中电场力做功,所以小球 机械能不守恒, C 项错误;由动能定理得2mgL (1-cos 45 °)=12mv 2,根据圆周 v2运动公式及牛顿第二定律可得F T -2mg =m L ,联立解得 F T =(32-2)mg ,悬线上的张力大小与悬线对小球的拉力大小相等,D 项正确. ] 9.见解析解析(1)小球 B 在垂直于杆的方向上合力为零,则有 F N =qEcos θ+ mg 由牛顿第三定律知小球 B 对细杆的压力 F N ′=F N = qEcos θ+mg (2)在水平方向上,小球所受合力向右,由牛顿第二定律得:谢谢聆听kQqqEsin θ-L2=ma解得:a =Eqsin θ- kQqmmL2(3)当小球 B 的速度最大时,加速度为零,有:kQqqEsin θ=x2解得: x = kQ θ . Esin10 .见解析U解析(1)圆桶形容器内的电场强度 E =HqU灰尘颗粒所受的电场力大小F =H ,电场力跟空气的阻力相平衡时,灰尘达到最大速度,并设为v 1,qU则有 kv 1=HqU解得 v 1=kH(2)①由于灰尘颗粒所在处的电场强度随其与直导线距离的增大而减小,且桶壁U处的电场强度为第 (1)问方案中场强的大小, 则 E 1=H ,设在距直导线为 r 处的场 强大小为 E 2, E2 RUR则E1=r ,解得 E 2=Hr故与直导线越近处,电场强度越大.设灰尘颗粒运动到与直导线距离为r 时的速 度为 v ,则 kv = qE 2解得 v =qUR kHr上式表明,灰尘微粒在向圆桶内壁运动过程中,速度是逐渐减小的.11②以 r 为横轴,以v 为纵轴,作出v -r 的图象如图所示.谢谢聆听在 r 到 r + r 微小距离内,电场强度可视为相同,其速度v 可视为相同,对应于11rr 的一段v -r 的图线下的面积为v r =v ,显然,这个小矩形的面积等于灰尘r微粒通过r 的时间 t =v .所以,灰尘微粒从保护管外壁运动到圆桶内壁所需1的总时间 t 等于从 R 0到 R 一段v -r 的图线下的面积. 所以灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的时间t =kH R2-R022qUR11 .(1)2 5 m/s (2)5 ×10 3 N/C 水平向右(3)0.225 J 解析(1)小球平抛运动过程水平方向做匀速直线运动, v x = v 0=4 m/s竖直方向做自由落体运动, h =12gt 12,v y = gt 1=2 m/s 解得: v B = vx2 +vy2 = 2 5 m/svy 1tan θ=vx =2(θ为速度方向与水平方向的夹角 )(2)小球进入电场后,沿直线运动到 C 点,所以重力与电场力的合力沿该直线方 向,mg 1则 tan θ= qE =2 解得: E =2mg =5×103 N/C ,方向水平向右. q (3)进入电场后,小球受到的合外力F 合 =mg2qE 2= 5mgdqE2 B 、 C 两点间的距离 s =cos θ,cos θ=F合 = 51 2从 B 到 C 由动能定理得: F 合 s =E kC -2 mv B解得: E kC =0.225 J.谢谢聆听。
2019版高考物理一轮复习 第七章 静电场 课后分级演练20 库仑定律 电场力的性质

课后分级演练(二十) 库仑定律 电场力的性质【A 级——基础练】1.如图所示,两个不带电的导体A 和B ,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C 置于A 附近,贴在A 、B 下部的金属箔都张开( )A .此时A 带正电,B 带负电 B .此时A 电势低,B 电势高C .移去C ,贴在A 、B 下部的金属箔都闭合D .先把A 和B 分开,然后移去C ,贴在A 、B 下部的金属箔都闭合解析:C 由于静电感应,A 带负电,B 带等量正电,若移去C ,A 、B 所带等量正负电荷中和,金属箔闭合,所以C 正确,A 错误;处于电场中的导体是等势体,B 错误;若先把A 、B 分开,然后移去C ,A 、B 所带电荷就不能中和,金属箔不再闭合,D 错误.2.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的带电荷量为q ,球2的带电荷量为nq ,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F .现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F ,方向不变.由此可知( )A .n =3B .n =4C .n =5D .n =6解析:D 设球1、2之间的距离为r ,球3和它们没有接触前,由库仑定律有kq ×nqr 2=F ,接触后,球2带电荷量为n 2q ,球1带电荷量为n +24q ,由库仑定律有n +2nq 2k8r2=F ,联立上面两式解得n =6,D 项对.3.(多选)在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球构成菱形,其带电量如图所示.图中-q 与-q 的连线跟-q 与+Q 的连线之间夹角为α,若该系统处于平衡状态,则正确的关系式为( )A .cos 3α=q 8QB .cos 3α=q 2Q2C .sin 3α=Q8qD .sin 3α=Q 2q2解析:AC 设菱形的边长为L ,对下方的电荷由力的平衡条件得:2kQqL 2cos α=kq 22L cos α2,解得:cos 3α=q8Q,A 正确,B 错误;对左边电荷分析由力的平衡条件得:2k Qq L 2sin α=k Q 22L sin α2,解得:sin 3α=Q8q,C 正确,D 错误.4.(多选)(2017·广东第二次大联考)如图所示,A 、B 两球所带电荷量均为2×10-5C ,质量均为0.72 kg ,其中A 球带正电荷,B 球带负电荷,A 球通过绝缘细线吊在天花板上,B 球一端固定绝缘棒,现将B 球放在某一位置,能使绝缘细线伸直,A 球静止且与竖直方向的夹角为30°,则B 球距离A 球的距离可能为( )A .0.5 mB .0.8 mC .1.2 mD .2.5 m解析:AB 对A 受力分析,受重力mg 、绳的拉力F T 、B 对A 的吸引力F ,由分析知,A平衡时,F 的最小值为F =mg sin 30°=kq 2r2,解得r =1 m ,所以两球的距离d ≤1 m,A 、B正确.5.如图所示,在正方形四个顶点分别放置一个点电荷,所带电荷量已在图中标出,则下列四个选项中,正方形中心处场强最大的是( )解析:B 根据点电荷电场强度公式E =k Qr2,结合矢量合成法则求解.设正方形顶点到中心的距离为r ,则A 选项中电场强度E A =0,B 选项中电场强度E B =22k Q r2,C 选项中电场强度E C =k Q r 2,D 选项中电场强度E D =2k Q r2,所以B 正确.6.(多选)如图所示,在绝缘水平面上固定着一光滑绝缘的圆形槽,在某一过直径的直线上有O 、A 、B 三点,其中O 为圆心.A 点固定电荷量为Q 的正电荷,B 点固定一个未知电荷,且圆周上各点电势相等,AB =L .有一个可视为质点的质量为m 、电荷量为-q 的带电小球正在滑槽中运动,在C 点受到的电场力指向圆心,C 点所处的位置如图所示,根据题干和图示信息可知( )A .B 点的电荷带正电 B .B 点处电荷的电荷量为3QC .B 点处电荷的电荷量为3QD .小球在滑槽内做的是匀速圆周运动解析:CD 小球在C 点的合力方向一定沿CO ,且指向O 点.A 点电荷对小球吸引,B 点电荷对小球排斥,因为小球带负电,则B 点电荷带负电.由∠ABC =∠ACB =30°知,∠ACO =30°,AC =AB =L ,BC=2AB cos 30°=3L .由力的合成得F 1=3F 2,即kQqL 2=3kQ B q 3L2,解得Q B =3Q ,故A 、B 错误,C 正确.已知圆周上各点电势相等,小球在运动过程中电势能不变,根据能量守恒得知,小球的动能不变,小球做匀速圆周运动,故D 正确.7.如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a 、b 和c 分别位于边长为l 的正三角形的三个顶点上;a 、b 带正电,电荷量均为q ,c 带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k .若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为( )A.3kq 3l 2 B.3kq l2C.3kq l2D.23kql 2解析:B 设小球c 带电荷量为Q ,由库仑定律可知小球a 对小球c 的库仑引力为F =k qQl2,小球b 对小球c 的库仑引力为F =k qQ l2,二力合力为2F cos 30°.设水平匀强电场场强的大小为E ,对c 球,由平衡条件可得QE =2F cos 30°,解得E =3kql 2,选项B 正确.8.图中实线是一簇未标明方向的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a 、b 是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受电场力的作用,根据此图可做出正确判断的是( )A .带电粒子所带电荷的符号B .场强的方向C .带电粒子在a 、b 两点的受力方向D .带电粒子在a 、b 两点的加速度何处较大解析:CD 由轨迹的弯曲情况,可知电场力应沿电场线向左,但因不知电场线的方向,故带电粒子所带电荷的符号不能确定.由电场线的疏密程度知a 点场强大于b 点场强,带电粒子在a 点所受电场力较大,从而在a 点时加速度较大,综上所述C 、D 正确.9.如图所示,把一带正电的小球a 放在光滑绝缘面上,欲使球a 能静止在斜面上,需在MN 间放一带电小球b ,则b 应( )A .带负电,放在A 点B .带正电,放在B点C .带负电,放在C 点D .带正电,放在C 点解析:C a 受到重力、支持力和库仑力的作用处于平衡状态,对a 球受力分析可知,只有在C 处放上负电荷,才可使a 受力平衡,故选C.10.如图所示,在水平向右、大小为E 的匀强电场中,在O 点固定一电荷量为Q 的正电荷,A 、B 、C 、D 为以O 为圆心、半径为r 的同一圆周上的四点,B 、D 连线与电场线平行,A 、C 连线与电场线垂直.则( )A .A 点的场强大小为E 2+k 2Q 2r4B .B 点的场强大小为E -k Qr2 C .D 点的场强大小不可能为0 D .A 、C 两点的场强相同解析:A 正点电荷Q 在A 的电场强度大小E ′=kQ r2,而匀强电场在A 点的场强大小为E ;因方向互相垂直,由平行四边形法则知A 点的合场强大小为E 2+k2Q2r 4,A 正确;同理,点电荷Q 在B 点的电场强度的方向与匀强电场方向相同,因此B 点的场强大小为E +k Q r2,故B 错误;同理知D 点的合场强为0,C 错误;A 、C 两点场强大小相等,方向不同,故A 、C 两点场强不相同,D 错误.【B 级——提升练】11.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面AB 上均匀分布正电荷,总电荷量为q ,球面半径为R ,CD 为通过半球顶点与球心O 的轴线,在轴线上有M 、N 两点,OM =ON =2R ,已知M 点的场强大小为E ,则N 点的场强大小为( )A.kq 4R 2B.kq2R 2-E C.kq4R2-E D.kq2R2+E 解析:B 本题考查点电荷的场强、场强的叠加,意在考查考生对场强矢量性的理解能力和构建物理模型的能力.将半圆球面补全成为一个带电球面,带电荷量为2q ,由题中信息可知,整个带电球面在N 点产生的场强等效于电荷集中于球心处产生的场强,即E整=k2q 2R =k q2R2,方向水平向右;由对称性可知,补上的右半带电球面在N 点产生的场强的大小等于左半带电球面在M 点产生的场强E ,方向水平向右,故左半带电球面在N 点产生的场强为E 左=k q2R2-E ,B 项正确.12.已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为σ2ε0,其中σ为平面上单位面积所带的电荷量,ε0为常量.如图所示的平行板电容器,极板正对面积为S ,其间为真空,带电荷量为Q .不计边缘效应时,极板可看做无穷大导体板,则极板间的电场强度大小和两板极间相互的静电引力大小分别为( )A.Q ε0S 和Q 2ε0S B.Q 2ε0S 和Q 2ε0SC.Q 2ε0S 和Q 3ε0SD.Q ε0S 和Q 22ε0S解析:D 由题知,σ=Q S,故电场强度E =σ2ε0=Q 2ε0S.带电荷量为Q 的平板在与另一平板产生的电场中受力F =QE =Q 22ε0S.两板之间的场强为两板各自场强叠加的合场强,E 合=2E =Qε0S,D 正确. 13.(多选)(2017·河北廊坊质量监测)如图甲所示,Q 1、Q 2为两个被固定的点电荷,其中Q 1为正点电荷,在它们连线的延长线上有a 、b 两点,现有一检验电荷q (电性未知)以一定的初速度沿直线从b 点开始经a 点向远处运动(检验电荷只受电场力作用),q 运动的速度图象如图乙所示,则( )A .Q 2必定是负电荷B .可以确定检验电荷的带电性质C .Q 2的电荷量必定大于Q 1的电荷量D .从b 点经a 点向远处运动的过程中电荷q 所受电场力先增大后减小解析:AB 本题考查库仑定律、速度图象、共点力平衡等,意在考查考生对运动图象的理解能力、对库仑力作用下的平衡问题的分析计算能力.由速度图象可知,检验电荷在a 点加速度为零,即两固定点电荷对检验电荷的电场力矢量和为零,所以Q 2一定是负电荷,A 项正确;Q 1的电荷量一定大于Q 2的电荷量,C 项错;从b 点开始运动时,q 做减速运动,所受电场力向左,可知检验电荷带正电,B 项正确;从b 经a 向远处运动过程中,加速度先减小后增大再减小,由牛顿第二定律可知,检验电荷所受电场力先减小后增大再减小,D 项错.14.N (N >1)个电荷量均为q (q >0)的小球,均匀分布在半径为R 的圆周上,示意如图.如移去位于圆周上P 点的一个小球,则圆心O 点处的电场强度大小为______,方向______.(已知静电力常量为k )解析:均匀分布在圆周上的带电小球在O 点处产生的合电场强度为零;位于P 点的小球在O 点处产生的电场强度E =kq R2,方向沿PO 指向O 点;移去P 点小球,其余小球在O 点处产生的电场强度与E 大小相等,方向相反.答案:k q R2 沿OP 指向P 点15.如图所示,空间存在着强度E =2.5×102N/C ,方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L =0.5 m 的绝缘细线,一端固定在O 点,另一端拴着质量m =0.5 kg 、电荷量q =4×10-2C 的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g =10 m/s 2.求:(1)小球的电性.(2)细线能承受的最大拉力.(3)当小球继续运动后与O 点水平方向距离为L 时,小球距O 点的高度. 解析:(1)由小球运动到最高点可知,小球带正电.(2)设小球运动到最高点时速度为v ,对该过程由动能定理有,(qE -mg )L =12mv 2①在最高点对小球由牛顿第二定律得,F T +mg -qE =m v 2L②由①②式解得,F T =15 N(3)小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a , 则a =qE -mgm③ 设小球在水平方向运动L 的过程中,历时t ,则L =vt ④ 设竖直方向上的位移为x , 则x =12at 2⑤由①③④⑤解得x =0.125 m所以小球距O 点高度为x +L =0.625 m 答案:(1)正电 (2)15 N (5)0.625 m。
高考物理一轮复习 第七章 静电场 课时 电场能的性质加练半小时

权掇市安稳阳光实验学校53 电场能的性质[方法点拨] (1)电势能、电势、电势差、电场力的功及电荷量是标量,但都有正负.涉及到它们的计算要注意正负号问题.(2)电场中某一点的电势等于各点电荷在该点产生的电势的代数和.1.(多选)(2017·重点中学盟校第一次联考)如图1所示,在一个匀强电场中有一个三角形ABC,AC的中点为M,BC的中点为N.将一个带正电的粒子从A点移动到B点,电场力做功为W AB=6.0×10-9 J.则以下分析正确的是( )图1A.若将该粒子从M点移动到N点,电场力做功W MN可能小于3.0×10-9 JB.若将该粒子从M点移动到N点,电势能减少3.0×10-9 JC.若将该粒子由B点移动到N点,电场力做功为-3.0×10-9 JD.若被移动的粒子的电荷量为+2×10-9C,可求得A、B之间的电势差U AB为3 V2.(多选)(2017·天津五区县模拟)空间有一与纸面平行的匀强电场,纸面内的A、B、C三点位于以O点为圆心,半径为10 cm的圆周上,并且∠AOC=90°,∠BOC=120°,如图2所示.现把一个电荷量q=1×10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功-1×10-4 J;从B移到C,电场力做功为3×10-4 J,则该匀强电场的场强方向和大小是( )图2A.场强大小为200 V/mB.场强大小为200 3 V/mC.场强方向垂直OA向右D.场强方向垂直OC向下3.(2018·四川成都模拟)如图3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3A.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4.(2017·皖南八校第二次联考)如图4所示,竖直线OO′是等量异种电荷+Q 和-Q连线的中垂线,A、B、C的位置如图所示,且都处于一矩形金属空腔内.下列说法正确的是( )图4A.A、B、C三点电势大小关系是φA=φC<φBB.A、B、C三点电势大小关系是φA=φC>φBC.金属空腔上的感应电荷在A、B、C三点形成的场强方向均水平向右D.金属空腔上的感应电荷在A、B、C三点形成的场强大小关系是E B>E C>E A 5.(2018·陕西商洛模拟)如图5所示,虚线a、b、c代表电场中一簇等势面.相邻等势面之间的电势差相等,实线为一带电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知( )图5A.a、b、c三个等势面中,a的电势最高B.电场中Q点处的电场强度大小比P点处大C.该带电质点在P点处受到的电场力比在Q点处大D.该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大6.(多选)(2018·吉林公主岭一中模拟)位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图6所示,ab、cd分别是正方形两条边的中垂线,O点为中垂线的交点,P、Q分别为cd、ab上的点,则下列说法正确的是( )图6A.P、O两点的电势关系为φP=φOB.P、Q两点电场强度的大小关系为E Q>E PC.若在O点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力不为零D.若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点,电场力做功为零7.(2017·山东滨州一模)一带电粒子在匀强电场中仅在电场力作用下运动轨迹如图7虚线所示,在粒子运动过程中,下列说法中正确的是( )图7A.粒子带负电B.粒子的速度一定减小C.任意相等时间内,初末两位置电势差相等D.任意相等时间内速度变化量相同8.(多选)如图8所示,匀强电场中的A、B、C、D点构成一位于纸面内的平行四边形,电场强度的方向与纸面平行,已知A、B两点的电势分别为φA=12 V,φB=6 V,则C、D两点的电势可能分别为( )图8A.9 V、18 V B.9 V、15 VC.0 V、6 V D.6 V、0 V9.(多选)(2017·九校联考)如图9所示,已知某匀强电场方向平行正六边形ABCDEF所在平面,若规定D点电势为零,则A、B、C的电势分别为8 V、6 V、2 V,初动能为16 eV、电荷量大小为3e(e为元电荷)的带电粒子从A沿着AC 方向射入电场,恰好经过BC的中点G.不计粒子的重力,下列说法正确的是( )图9A.该粒子一定带正电B.该粒子达到G点时的动能为4 eVC.若该粒子以不同速率从D点沿DF方向入射,该粒子可能垂直经过CED.只改变粒子在A点初速度的方向,该粒子不可能经过C点10.(2017·山东烟台一模)直线mn是某电场中的一条电场线,方向如图10所示.一带正电的粒子只在电场力的作用下由a点运动到b点,轨迹为一抛物线,φa、φb分别为a、b两点的电势.下列说法中正确的是( )图10A.可能有φa<φbB.该电场可能为点电荷产生的电场C.带电粒子在b点的动能一定大于在a点的动能D.带电粒子由a运动到b的过程中电势能一定一直减小11.(2017·福建龙岩3月质检)以无穷远处的电势为零,在电荷量为q的点电荷周围某点的电势可用φ=kqr计算,式中r为该点到点电荷的距离,k为静电力常量.两电荷量大小均为Q的异种点电荷固定在相距为L的两点,如图11所示.现将一质子(电荷量为e)从两点电荷连线上的A点沿以电荷+Q为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点,质子从A移到C的过程中电势能的变化情况为( )图11A.增加2kQeL2-R2B.增加2kQeRL2-R2C.减少2kQeRL2+R2D.减少2kQeL2+R212.(2017·山东泰安一模)如图12所示,+Q为固定的正点电荷,虚线圆是其一条等势线.两电荷量相同、但质量不相等的粒子,分别从同一点A以相同的速度v0射入,轨迹如图中曲线,B、C为两曲线与圆的交点.a B、a C表示两粒子经过B、C时的加速度大小,v B、v C表示两粒子经过B、C时的速度大小.不计粒子重力,以下判断正确的是( )图12A.a B=a C v B=v C B.a B>a C v B=v CC.a B>a C v B<v C D.a B<a C v B>v C13.(2017·山东临沂一模)A、B为两等量异种电荷,图13中水平虚线为A、B 连线的中垂线.现将另两个等量异种的检验电荷a、b用绝缘细杆连接后,从离AB无穷远处沿中垂线平移到AB的连线上,平移过程中两检验电荷位置始终关于中垂线对称.若规定离AB无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是( )图13A.在AB的连线上a所处的位置电势φa<0B.a、b整体在AB连线处具有的电势能E p>0C.整个移动过程中,静电力对a做正功D.整个移动过程中,静电力对a、b整体做正功14.(多选)如图14所示电场,实线表示电场线.一个初速度为v的带电粒子仅在电场力的作用下从a点运动到b点,虚线表示其运动的轨迹.则( )图14A.粒子带正电B.粒子受到的电场力不断减小C.a点电势高于b点电势D.电场力一直做正功,动能增加15.(多选)如图15所示,a、b、c、d是某匀强电场中的四个点,它们是一个四边形的四个顶点,ab∥cd,ab⊥bc,2ab=cd=bc=2l,电场方向与四边形所在平面平行.已知a点电势为24 V,b点电势为28 V,d点电势为12 V.一个质子(不计重力)经过b点的速度大小为v0,方向与bc成45°,一段时间后经过c点,则下列说法正确的是( )图15A.c点电势为20 VB.质子从b运动到c所用的时间为2l v0C.场强的方向由a指向cD.质子从b运动到c电场力做功为8 eV答案精析1.BD2.AC [U AB =W AB q =-1×10-410-5 V =-10 V ;U BC=W BCq=3×10-410-5 V =30 V ;则U AC =U AB +U BC =20 V ,若设φC =0,则φA=20 V ,φB=30 V ,由几何知识得若延长AO 则与BC 的连线交于BC 的三等分点D 点,D 点的电势应为20 V ,则AD 为电势为20 V 的等势面,故场强方向垂直OA 向右,大小为E =U OC R =200.1V/m =200 V/m ,故选A 、C.]3.B4.D [空腔体内部各点的电势相同,选项A 、B 错误;金属空腔内部各点的合场强为零,即两个点电荷的场强与感应电荷的场强等大反向,因两电荷在A 、B 、C 三点形成的场强方向向右,故金属空腔上的感应电荷在A 、B 、C 三点场强方向均水平向左,选项C 错误;两电荷在A 、B 、C 三点形成的场强大小关系是E B ′>E C ′>E A ′;则金属空腔上的感应电荷在A 、B 、C 三点形成的场强大小关系是E B >E C >E A ,选项D 正确.]5.C [根据题图可知,P 点处等差等势面比Q 点处密,由电势差与电场强度的关系可知,P 点处的电场强度大小比Q 点处大,带电质点在P 点处所受的电场力比Q 点处大,选项B 错误,C 正确;根据带电质点的运动轨迹可知,带电质点所受电场力方向指向轨迹弯曲的方向,即由c 等势面指向a 等势面,由于题中没有给出带电质点所带电荷的电性,无法判断出a 、b 、c 三个等势面中哪个等势面电势最高,选项A 错误;若质点由Q 向P 运动,由题图可知质点所受电场力方向与运动方向的夹角为锐角,电场力做正功,带电质点电势能减小,故带电质点在P 点具有的电势能比在Q 点的小,若带电质点由P 向Q 运动,同理可知带电质点在P 点具有的电势能比在Q 点的小,故D 错误.]6.AD [根据等量异种电荷的电场线的特点:两点电荷连线的中垂线为等势面,由对称性知,ab 和cd 都是等势面,它们都过O 点,所以ab 上的电势和cd 上的电势相等,即P 、O 两点的电势关系为φP =φO ,A 项正确;由题图电场线的疏密程度可看出P 点电场线更密集,E Q <E P ,B 项错误;根据电场的矢量合成,O点场强为零,不管放什么电荷受到的电场力都是零,C 项错误;由于φP =φO=φQ ,故U PQ =0,若将负电荷由P 点沿曲线移到Q 点,电场力做功为零,D 项正确.]7.D 8.BC 9.BD 10.C 11.B 12.C 13.B14.BC [由轨迹弯曲方向可判断出电场力方向,电场力方向指向弧内,则粒子带负电荷,A 项错误;电场线的疏密代表电场的强弱,从a 到b ,电场强度减小,则粒子受到的电场力不断减小,B 项正确;沿着电场线方向电势降低,则a 点电势高于b 点电势,C 项正确;电场力方向与速度方向夹角大于90°,一直做负功,动能减小,D 项错误.]15.ABD [三角形bcd 是等腰直角三角形,具有对称性,如图所示,bM =12bN =14bd ,已知a 点电势为24 V ,b 点电势为28V ,d 点电势为12 V ,且ab ∥cd ,ab ⊥bc,2ab =cd =bc =2l ,因此根据几何关系,可得M 点的电势为24 V ,与a 点电势相等,从而连接aM ,即为等势面;三角形bcd 是等腰直角三角形,具有对称性,bd 连线中点N 的电势与c 相等,为20 V ,A 项正确;质子从b 运动到c 做类平抛运动,沿初速度方向分位移为2l ,此方向做匀速直线运动,则t =2lv 0,B 项正确;Nc 为等势线,其垂线bd 为场强方向,场强方向由b 指向d ,C 项错误;电势差U bc =8 V ,则质子从b 运动到c 电场力做功为8 eV ,D 项正确.]。
新课标2019届高考物理一轮复习第7章静电场第二节电场能的性质达标诊断高效训练word版本

第二节电场能的性质(建议用时:60分钟)一、单项选择题1.(2018·山东青岛模拟)如图所示,实线表示等量异种点电荷的等势线,过O点的虚线MN与等势线垂直,两个相同的带正电的粒子分别从A、B两点以相同的初速度v0开始运动,速度方向水平向右,且都能从PQ左侧经过O点,AB连线与PQ平行.设粒子在A、B两点的加速度大小分别为a1和a2,电势能分别为E p1和E p2,通过O点时的速度大小分别为v1和v2.粒子的重力不计,则( )A.A点的电势高于B点的电势B.a1<a2C.E p1>E p2D.v1<v2解析:选D.根据等势面和电场线的疏密可知A点的电场强度大于B点,所以a1>a2,B错误;带正电的粒子从B点出发,能经过O点,说明在B点所受的电场力方向垂直于等势面斜向左下,说明M处电荷带负电,N处电荷带正电,沿电场线方向电势逐渐降低,则A点电势低于B点电势,A错误;E p=φq,由于φA<φB,所以E p1<E p2,C错误;运动过程应用动能定理U AO q=12mv21-12mv20,U BO q=12mv2-12mv20,电场力均做负功,且|U AO|>|U BO|,v1<v2,D正确.2.(2018·福建师大附中考试)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等差等势面,ab的间距大于bc的间距.实线为一带电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、M为轨迹上的两个点,由此可知( )A.粒子在M点受到的电场力比在P点受到的电场力大B.粒子在P、M两点间的运动过程,电场力一定做正功C.粒子在M点的电势能一定比在P点的电势能大D .三个等势面中,a 的电势一定最高解析:选C.因等势面中ab 的间距大于bc 的间距,可知M 点的电场线较P 点稀疏,粒子在M 点受到的电场力比在P 点受到的电场力小,选项A 错误;由粒子的运动轨迹可知,若粒子从M 向P 点运动时,电场力做正功,电势能减小,即粒子在M 点的电势能比在P 点的电势能大;若粒子从P 向M 点运动时,电场力做负功,电势能增加,即粒子在M 点的电势能比在P 点的电势能大,故选项B 错误,C 正确;因不知道粒子的电性,故不能判断等势面中电势的高低,选项D 错误.3.(2018·河南鹤壁中学模拟)如图所示,AB 为均匀带有电荷量为+Q 的细棒,C 为AB 棒附近的一点,CB 垂直于AB .AB 棒上电荷形成的电场中C 点的电势为φ0,φ0可以等效成AB 棒上电荷集中于AB 上某点P (未画出)处、带电量为+Q 的点电荷所形成的电场在C 点的电势.若PC 的距离为r ,由点电荷电势的知识可知φ0=k Q r.若某点处在多个点电荷形成的电场中,则电势为每一个点电荷在该点所产生的电势的代数和.根据题中提供的知识与方法,我们可将AB 棒均分成两段,并看成两个点电荷,就可以求得AC 连线中点C ′处的电势为( )A .φ0B .2φ0C .2φ0D .4φ0解析:选C.设φ0等效成AB 棒上的电荷集中于AB 中点处,即AB 的中点D 到C 的距离DC 等于AD 的中点E 到C ′的距离的2倍;带电量为+Q 的点电荷所形成的电场在C 点的电势,将AB 棒均分成两段,并看成两个点电荷,每个点电荷的电荷量为Q 2,由φ0=k Q r 可知,每个电荷量为Q 2的点电荷在C ′点产生电势为φ0,两个点电荷在AC 连线中点C ′处的电势为2φ0,故C 正确,4. (2018·河南六市第二次联考)如图所示,矩形的四个顶点a 、b 、c 、d 是匀强电场中的四个点,ab =2bc =2L ,电场线与矩形所在的平面平行,已知a 点电势为18 V ,b 点电势为10 V ,c 点电势为6 V .一质子从a 点以速度v 0射入电场,v 0与ab 边的夹角为45°,一段时间后质子经过ab 的中点e .不计质子重力,下列判断正确的是( )A .d 点电势为12 VB .质子从a 到b 电势能增加了6 eVC .电场强度大小为4LD .质子从a 到e 所用时间为2L 2v0解析:选D.匀强电场中平行的等间距的两点间的电势差相等,故U ad =U bc ,可得d 点电势为14 V ,故A 错误;U ab =8 V ,故质子从a 到b 电场力做的功W =eU =8 eV ,电场力做正功,电势能减小了8 eV ,故B 错误;经计算可知,d 点和e 点的电势相同,故de 连线为等势线,由于ab =2bc =2L ,故Δade 为等腰三角形,a 点到直线de 的距离为22L ,由电场强度与电势差的关系可得,电场强度大小为42L,故C 错误;de 连线为等势线,故质子抛出后做类平抛运动,落到e 点时,垂直于电场线方向的位移为22L ,所需时间t =22×L v0=2L 2v0,故D 正确. 5.(2018·河南鹤壁中学模拟)已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似,如图所示MN 为无限大的不带电的金属平板,且与大地连接.现将一个带电量为+Q 的点电荷置于板的右侧,图中A 、B 、C 、D 是以点电荷+Q 为中线的正方形的四个顶点,已知正方形ABCD 所在平面与金属板MN 垂直,取大地电势为零.则下列说法正确的是( )A .B 点电势与C 点电势相等B .A 点的电场强度小于D 点的电场强度C.A、B两点间的电势差U AB大于D、C两点间的电势差U DCD.将一带正电的试探电荷从A点沿AB边移动到B点的过程中,电场力先做负功,后做正功解析:选D.画出电场线如图所示:对于正电荷Q的分电场,B点电势等于C点的电势,对于负极板的电场,C点的电势大于B点的电势,故合电场在C点的电势大于B点的电势,故A错误;正电荷Q在A、D两点产生的场强是等大的,而负极板在A、D点产生的场强均向左且A点场强大于D点场强,根据矢量合成,A点的场强大,故B错误;根据对称性可知,A、B电势相等,C、D电势相等,则A、B两点间的电势差U AB等于D、C两点间的电势差U DC,都为零,故C错误;电场线的切线方向为该点场强方向,正电荷所受力的方向与电场强度方向相同,则从A到AB中点的过程中,电场力方向与位移方向夹角大于90°,电场力做负功,从AB中点到B 点的过程中,电场力方向与位移方向夹角小于90°,电场力做正功,故D正确.二、多项选择题6.(2018·黑龙江大庆中学模拟)如图所示,在一匀强电场区域中,A、B、C、D四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上,BD是对角线,∠A小于90°,则下列说法正确的是( )A.如果D、B两点电势相等,则A、C两点电势一定相等B.如果A、D两点电势相等,则B、C两点电势一定相等C.如果U AD=U DC,则D、B两点电势一定相等D.如果A、B、D三点的电势均为零,则C点电势一定为零解析:选BCD.如果B、D两点电势相等,则BD连线就是等势线,如果电场方向与四边形平面平行,由于电场线垂直于等势面,因此A、C两点不可能等势,A项错误;如果A、D 两点电势相等,则AD就是等势线,由于匀强电场中等势线互相平行,因此BC也是等势线,B项正确;如果U AD=U DC,则AC连线的中点与D等势,即BD是等势线,因此C项正确;如果A、B、D三点的电势均为零,则平行四边形所在的平面为等势面,因此C点的电势一定为零,D项正确.7.(2018·牡丹江一中模拟)如图所示,纸面内有一匀强电场,带正电的小球(重力不计)在恒力F 的作用下沿图中虚线由A 匀速运动至B ,已知力F 和AB 间夹角为θ,AB 间距离为d ,小球带电量为q ,则下列结论正确的是( )A .电场强度的大小为E =F cos θ/qB .AB 两点的电势差为U AB =-Fd cos θ/qC .带电小球由A 运动至B 过程中电势能增加了Fd cos θD .带电小球若由B 匀速运动至A ,则恒力F 必须反向解析:选BC.由题,小球的重力不计,只受到电场力与恒力F 而做匀速直线运动,则有,qE =F ,则得场强E =F q ,故A 错误;A 、B 两点的电势差为U =-Ed cos θ=-Fdcos θq,故B 正确;带电小球由A 运动至B 过程中恒力做功为W =Fd cos θ,根据功能关系可知,电势能增加了Fd cos θ,故C 正确;小球所受的电场力恒定不变,若带电小球由B 向A 做匀速直线运动时,F 大小、方向不变.故D 错误.8.(2018·山东冠县一中月考)如图所示,长为L 、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中,一电荷量为+q 、质量为m 的小球,以初速度v 0由斜面底端的M 点沿斜面上滑,到达斜面顶端N 的速度仍为v 0,则( )A .电场强度等于mgsin θq B .电场强度等于mgtan θqC .M 、N 两点间的电势差为mgLsin θq D .小球在N 点的电势能小于在M 点的电势能解析:选BCD.由M 到N 应用动能定理得U MN q -mgL sin θ=0,解得M 、N 两点间的电势差U MN =mgLsin θq ,C 正确;U MN =EL cos θ,可得E =mgtan θq,A 错误,B 正确;从M 到N 电场力做正功,电势能减小,D 正确.9.(2018·江西赣中南五校联考)A 、B 为两等量异种电荷,图中水平虚线为A 、B 连线的中垂线.现将另两个等量异种的检验电荷a 、b ,如图用绝缘细杆连接后从离AB 无穷远处沿中垂线平移到AB 的连线,平移过程中两检验电荷位置始终关于中垂线对称.若规定离AB 无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是( )A .在AB 的连线上a 所处的位置电势φa <0B .a 、b 整体在AB 连线处具有的电势能E p >0C .整个移动过程中,静电力对a 做正功D .整个移动过程中,静电力对a 、b 整体做功为零解析:选BD.设AB 连线的中点为O .由于AB 连线的垂直平分线是一条等势线,且一直延伸到无穷远处,所以O 点的电势为零.AO 间的电场线方向由A →O ,而顺着电场线方向电势逐渐降低,可知,a 所处的位置电势φa >0,故A 错误;a 所处的位置电势φa >0,b 所处的位置电势φb <0,由E p =q φ知,a 、b 在AB 连线处的电势能均大于零,则整体的电势能E p >0.故B 正确;在平移过程中,a 所受的静电力与其位移方向的夹角为钝角,则静电力对a 做负功,故C 错误;a 、b 看成一个整体,总电量为零,所以整个移动过程中,静电力对a 、b 整体做功为零,故D 正确.三、非选择题10.(2015·高考全国卷Ⅱ)如图,一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子在匀强电场中运动,A 、B 为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在A 点的速度大小为v 0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B 点时速度方向与电场方向的夹角为30°.不计重力.求A 、B 两点间的电势差.解析:设带电粒子在B 点的速度大小为v B .粒子在垂直于电场方向的速度分量不变,即 v B sin 30°=v 0sin 60°① 由此得v B =3v 0②设A 、B 两点间的电势差为U AB ,由动能定理有qU AB =12m (v 2B -v 20)③ 联立②③式得U AB =mv20q. 答案:mv20q11.在光滑绝缘的水平面上,用长为2L 的绝缘轻杆连接两个质量均为m 的带电小球A 和B .A 球的带电荷量为+2q ,B 球的带电荷量为-3q ,组成一带电系统,如图所示,虚线MP 为A 、B 两球连线的垂直平分线,虚线NQ 与MP 平行且相距5L .最初A 和B 分别静止于虚线MP 的两侧,距MP 的距离均为L ,且A 球距虚线NQ 的距离为4L .若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MP 、NQ 间加上水平向右的匀强电场E 后,试求:(1)B 球刚进入电场时,带电系统的速度大小;(2)带电系统向右运动的最大距离;(3)带电系统从开始运动到速度第一次为零时,B 球电势能的变化量.解析:(1)设B 球刚进入电场时,系统的速度为v 1,对A 、B 系统应用动能定理:2qEL =12×2mv 21,则v 1= 2qEL m. (2)设球A 向右运动s 时,系统速度为零,由动能定理,得:2qEs =3qE (s -L ),则s =3L .(3)带电系统的速度第一次为零时,B 球克服电场力做功W FB =6qEL ,则B 球电势能增加了6qEL .答案:(1)2qEL m (2)3L (3)增加6qEL。
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2019高考物理一轮复习第七章静电场课时52电场力的性质
加练半小时
[方法点拨] 电场叠加问题要注意矢量性与对称性.1.(2017·山东济南一中模拟)如图1所示,a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点,∠abc=120°.现将三个等量的正点电荷+Q分别固定在a、b、c三个顶点上,下列说法正确的是( )
图1
A.d点电场强度的方向由d指向O
B.O点电场强度的方向由d指向O
C.d点的电场强度大于O点的电场强度
D.d点的电场强度小于O点的电场强度
2.空间某区域有一个正三角形ABC,其三个顶点处分别固定有三个等量正点电荷,如图2所示,D点为正三角形的中心,E、G、H点分别为正三角形三边的中点,F点为E关于C点的对称点.取无限远处的电势为0,下列说法中正确的是( )
图2
A.根据对称性,D点的电场强度必为0
B.根据对称性,D点的电势必为0
C.根据对称性,E、F两点的电场强度等大反向
D.E、G、H三点的电场强度和电势均相同
3.(2018·河南郑州期中)如图3甲、乙所示,两个带电荷量均为q 的点电荷分别位于带电荷量线密度相同、半径相同的半圆环和圆环的圆心,环的粗细可忽略不计.若图甲中环对圆心点电荷的库仑力大小为F,则图乙中环对圆心点电荷的库仑力大小为( )
图3
A.F
B.F
C.F
D.F 4.(2018·四川成都第七中学月考)一个正点电荷Q固定在正方形的一个角上,另一个带电粒子射入该区域时,恰好能经过正方形的另
外三个角a、b、c,如图4所示,则有( )
图4
A.根据轨迹可判断该带电粒子带正电
B.a、b、c三点场强大小之比是1∶2∶1 C.粒子在a、b、c三点的加速度大小之比是2∶1∶2
D.a、c两点的电场强度相同5.(多选)如图5是密立根油滴实验的示意图.油滴从喷雾器的喷嘴喷出,落到匀强电场中,调节两板间的电压,通过显微镜观察到某
一油滴静止在电场中,下列说法正确的是( )
图5
A.油滴带正电
B.油滴带负电C.只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴的电荷量D.该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍6.(多选)(2017·山东济宁模拟)如图6甲所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a、b两点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度—时间图象如图乙所示.以下说法中正确的是
( )
图6
A.Q2一定带正电。