新版高中物理人教版必修練習(xí)習(xí)題課電場能的性質(zhì)的理解與應(yīng)用word版含答案

習(xí)題課:電場能的性質(zhì)的理解與應(yīng)用課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)等量異種點電荷的連線和中垂線如圖所示,現(xiàn)將一個帶負電的試探電荷先從圖中的a點沿直線移動到b點,再從b點沿直線移動到c點,則試探電荷在此全過程中()A.所受靜電力的方向不變B.所受靜電力的大小恒定C.電勢能一直減小D.電勢能先不變后減小解析ab線是等量異種點電荷電場的等勢線,而ab和bc上合電場的電場強度方向都是垂直ab線向下的,試探電荷在a→b過程中靜電力方向始終豎直向上,與在c點相同,A對;沿ab方向越靠近兩點電荷的連線,電場線越密,電場強度越大,所受靜電力越大,B錯;從a→b靜電力不做功,從b→c靜電力做正功,電勢能先不變后減小,C錯,D對。答案AD2.(多選)如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后,分落在收集板中央的兩側(cè)。對礦粉分離的過程,下列表述正確的有()A.帶正電的礦粉落在右側(cè)B.靜電力對礦粉做正功C.帶負電的礦粉電勢能變大D.帶正電的礦粉電勢能變小解析由題圖可知,電場方向水平向左,帶正電的礦粉所受靜電力方向與電場方向相同,所以落在左側(cè);帶負電的礦粉所受靜電力方向與電場方向相反,所以落在右側(cè),選項A錯誤。無論礦粉所帶電性如何,礦粉均向所受靜電力方向偏轉(zhuǎn),靜電力均做正功,選項B正確。電勢能均減少,選項C錯誤,選項D正確。答案BD3.一帶電粒子沿圖中曲線穿過一勻強電場中的等勢面,且四個等勢面的電勢關(guān)系滿足φa>φb>φc>φd,若不計粒子所受重力,則()A.粒子一定帶正電B.粒子的運動是勻變速運動C.粒子從A點到B點運動的過程中動能先減小后增大D.粒子從A點到B點運動的過程中電勢能增大解析由于φa>φb>φc>φd,所以電場線垂直于等勢面由a指向d,根據(jù)電荷運動規(guī)律可知其受力由d指向a,即該粒子帶負電,從A點到B點的運動過程中,粒子的動能增大,電勢能減小。答案B4.(多選)如圖所示,在a點由靜止釋放一個質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子,粒子到達b點時速度恰好為零,設(shè)ab所在的電場線豎直向下,a、b間的高度差為h,則()A.帶電粒子帶負電、b兩點間的電勢差Uab=mg點電場強度大于a點電場強度點電場強度大于b點電場強度解析帶電粒子由a到b的過程中,重力做正功,而粒子運動到b點時動能沒有增大,說明靜電力做負功。根據(jù)動能定理有:mgh-qUab=0,解得a、b兩點間電勢差為Uab=mghq。因為a點電勢高于b點電勢,Uab>0,所以粒子帶負電,選項A、B正確。帶電粒子由a運動到b過程中,在重力和靜電力的共同作用下,先加速運動后減速運動。因為重力為恒力,所以靜電力為變力且b點電場強度大于a點電場強度。選項C正確答案ABC5.(多選)如圖所示,虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面,實線為一帶正電的質(zhì)點僅在靜電力的作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P、Q為這條軌跡上先后經(jīng)過的兩個點,由此可知()A.三個等勢面中,a電勢最高B.質(zhì)點在Q點時,加速度較大C.帶電質(zhì)點通過P點時動能較大D.質(zhì)點通過Q時電勢能較小解析根據(jù)等勢線與電場線的關(guān)系,可知電場線必處處與等勢線垂直;由帶正電質(zhì)點的軌跡的彎曲方向,可知電場線方向如圖所示。由圖可知,電場強度EQ>EP,電勢φc>φb>φa,EpQ>EpP。因此A、D錯誤,B正確。由能量守恒可知,當(dāng)質(zhì)點通過P點時,動能較大,所以C正確。答案BC6.如圖所示,虛線表示某點電荷Q所激發(fā)電場的等勢面,已知a、b兩點在同一等勢面上,c、d兩點在另一個等勢面上,甲、乙兩個帶電粒子以相同的速率,沿不同的方向從同一點a射入電場,在電場中沿不同的軌跡adb曲線、acb曲線運動,則()A.兩粒子所帶的電荷為同種電荷B.甲粒子經(jīng)過c點時的速度大于乙粒子經(jīng)過d點時的速度C.兩個粒子的電勢能都是先減小后增大D.經(jīng)過b點時,兩粒子的電勢能相等解析根據(jù)曲線運動時,質(zhì)點所受的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)可知,甲受到引力,乙受到斥力,則甲與Q是異種電荷,而乙與Q是同種電荷,故兩粒子所帶的電荷為異種電荷,故A錯誤;甲粒子從a到c過程,靜電力做正功,動能增加,而乙從a到d過程,靜電力做負功,動能減小,兩粒子初動能相等,則知甲粒子經(jīng)過c點時的速度大于乙粒子經(jīng)過d點時的速度,故B正確;甲粒子從a到b過程,靜電力先做正功后做負功,電勢能先減小后增大,靜電力對乙粒子先做負功后做正功,電勢能先增大后減小,故C錯誤;經(jīng)過b點時,兩粒子的電勢相等,而電荷量關(guān)系未知,不能確定電勢能的關(guān)系,故D錯誤。答案B能力提升1.如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點,四點處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,靜電力所做的負功相等,則()A.直線a位于某一等勢面內(nèi),φM>φQB.直線c位于某一等勢面內(nèi),φM>φNC.若電子由M點運動到Q點,靜電力做正功D.若電子由P點運動到Q點,靜電力做負功解析電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,靜電力做的負功相等,則電勢能增加量相等,電勢降低相等,N、P兩點的電勢相等,直線d位于某一等勢面內(nèi),根據(jù)勻強電場的等勢面分布情況知,直線a不是位于同一等勢面內(nèi),直線c位于某一等勢面內(nèi),且φM>φN,故A錯誤,B正確。直線c位于某一等勢面內(nèi),則M、Q的電勢相等,若電子由M點運動到Q點,則靜電力不做功,故C錯誤。電子由P點運動到Q點與電子由P點運動到M點靜電力做功相等,所以靜電力做正功,故D錯誤。答案B2.(多選)如圖所示,MN是一負點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示。下列結(jié)論正確的是()A.粒子從a到b過程中動能逐漸減小B.負點電荷一定位于M點左側(cè)C.粒子在a點時具有的電勢能大于在b點時具有的電勢能D.粒子在a點的加速度小于在b點的加速度解析在虛線和電場線的交點處畫出此位置的速度方向,再由軌跡的彎曲方向可判斷出帶正電的粒子受到的靜電力方向由M指向N,故負點電荷的位置在N點的右側(cè),B錯誤。離負點電荷越近,帶正電的粒子受到的靜電力越大,加速度越大,D正確。從a到b,靜電力做正功,粒子的動能變大,電勢能變小,A錯誤,C正確。答案CD3.如圖所示,真空中直線MN上固定電荷量分別為-9Q和+Q的兩個點電荷A、B,兩者相距為L,在同一平面內(nèi),以B為圓心、L2為半徑畫圓,a、b、c、d是圓周上四點,其中a、b在MN直線上,c、d兩點連線垂直于MN。一電荷量為+q的試探電荷C在圓周上運動,則下列判斷錯誤的是(A.電荷C在a處所受到的靜電力最大B.電荷C在a處的電勢能最大C.電荷C在b處的電勢能最大D.電荷C在c、d兩處的電勢能相等解析在a、b、c、d四點,B對C的靜電力大小相等,在a點,A對C的靜電力最大,而且方向與B對C的靜電力方向相同,根據(jù)矢量合成可知,C在a處所受到的靜電力最大,故A正確;a、b、c、d四點在以點電荷B為圓心的圓上,由B產(chǎn)生的電場在a、b、c、d四點的電勢是相等的,所以a、b、c、d四點的總電勢大小關(guān)系可以通過A產(chǎn)生的電場的電勢確定,根據(jù)沿著電場線方向電勢降低可知,b點電勢最高,c、d兩點電勢相等,a點電勢最低,根據(jù)正電荷在電勢高處電勢能大,可知C在a處的電勢能最小,在b處的電勢能最大,在c、d兩處的電勢能相等,故B錯誤,C、D正確。答案B4.如圖所示的電場,等勢面是一簇互相平行的豎直平面,間隔均為d,各平面電勢已在圖中標(biāo)出,現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45°角斜向上射入電場,要使小球做直線運動,求:(1)小球應(yīng)帶何種電荷及其電荷量。(2)小球受到的合外力的大小。(3)在入射方向上小球運動的最大位移xm。(電場足夠大)解析(1)作電場線如圖(a)所示。由題意知,只有小球受到向左的靜電力,靜電力和重力的合力與初速