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文檔簡介

第4節(jié)電勢能和電勢課時訓(xùn)練夯實(shí)基礎(chǔ)1.在靜電場中下列說法正確的是()A.電場強(qiáng)度處處為零的區(qū)域內(nèi),電勢也一定處處為零B.電場強(qiáng)度處處相同的區(qū)域內(nèi),電勢也一定處處相同C.電場強(qiáng)度的方向總是跟等勢面垂直D.沿著電場強(qiáng)度的方向,電勢總是不斷降低的2.如圖所示,在點(diǎn)電荷的電場中的一條電場線上依次有A、B、C三點(diǎn),先把+q的試探電荷依次放在三點(diǎn)上,然后把-q的試探電荷依次放在三點(diǎn)上,關(guān)于電荷的電勢能的說法正確的是()A.放上+q時,EpA>EpB>EpCB.放上+q時,EpA<EpB<EpCC.放上-q時,EpA>EpB>EpCD.無論放+q,還是-q,EpA<EpB<EpC3.如圖所示,實(shí)線是一個電場中的電場線,虛線是一個負(fù)試探電荷在這個電場中的軌跡,若電荷是從a處運(yùn)動到b處,以下判斷正確的是()A.電荷從a到b加速度減小B.b處電勢能大C.b處電勢高D.電荷在b處速度小4.如圖所示,虛線表示電場的一族等勢面且相鄰等勢面電勢差相等,一個帶正電的粒子以一定的初速度進(jìn)入電場后,只在電場力作用下沿實(shí)線軌跡運(yùn)動,粒子先后通過M點(diǎn)和N點(diǎn).在這一過程中,電場力做負(fù)功,由此可判斷出()A.N點(diǎn)的電勢高于M點(diǎn)的電勢B.粒子在N點(diǎn)的電勢能比在M點(diǎn)的電勢能大C.粒子在M點(diǎn)的速率小于在N點(diǎn)的速率D.粒子在M點(diǎn)受到的電場力比在N點(diǎn)受到的電場力大5.如圖所示,虛線為某電場的等勢面,今有兩個帶電粒子(重力不計(jì)),以不同的速率,沿不同的方向,從A點(diǎn)飛入電場后,沿不同的軌跡1和2運(yùn)動,由軌跡可以斷定()A.兩個粒子帶電量一定不同B.兩個粒子的電性一定不同C.粒子1的動能和粒子2的電勢能都是先減少后增大D.經(jīng)過B、C兩點(diǎn),兩粒子的速度可能不等6.如圖所示,在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中有相距為L的A、B兩點(diǎn),連線AB與電場線的夾角為θ,將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),若沿直線AB移動該電荷,電場力做的功W1=________;若沿路徑ACB移動該電荷,電場力做的功W2=________;若沿曲線ADB移動該電荷,電場力做功W3=______.由此可知電荷在電場中移動時,電場力做功的特點(diǎn)是________.7.在場強(qiáng)為4×105V/m的勻強(qiáng)電場中,一質(zhì)子從A點(diǎn)移動到B點(diǎn),如圖所示.已知AB間距離為20cm,AB連線與電場線成30°夾角,求電場力做的功以及質(zhì)子電勢能的變化.8.某實(shí)驗(yàn)小組在研究檢驗(yàn)電荷所受電場力跟所帶電荷量的關(guān)系時,利用測得的數(shù)據(jù)畫出A、B兩點(diǎn)的F-q圖象如圖乙所示,O、A、B為x軸上的三點(diǎn),位置關(guān)系如圖甲所示,電場力的正方向與x軸正方向一致,但實(shí)驗(yàn)時忘記了驗(yàn)證場源電荷的電性,也忘記了記下場源電荷在x軸上的具體位置.請分析能否判斷場源電荷的電性、大致位置及A、B兩點(diǎn)電勢高低.能力提升1.如圖所示,一帶正電的粒子進(jìn)入一點(diǎn)電荷+Q的電場中,初速度為v0,軌跡如圖所示,則()A.N點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢B.N點(diǎn)電勢低于M點(diǎn)電勢C.該粒子在M點(diǎn)動能比在N點(diǎn)動能大D.該粒子在M點(diǎn)電勢能比在N點(diǎn)電勢能大2.如圖所示某區(qū)域電場線關(guān)于O1、O2對稱,正方形ABCD也關(guān)于O1O2對稱.關(guān)于A、B、C、D四點(diǎn)場強(qiáng)的大小和電勢的高低關(guān)系中,正確的是()A.EA=EB=EC=EDB.EA=EB>EC=EDC.φA=φD>φB=φCD.φA>φD>φC>φB3.在真空中A、B兩點(diǎn)分別放有等量異號點(diǎn)電荷+q和-q,在電場中通過A、B兩點(diǎn)的豎直平面內(nèi),于對稱位置取一個矩形路徑abcd,如圖所示,現(xiàn)將一個電子沿abcd移動一周,則正確的結(jié)論是()A.由a→b,電勢降低,電子的電勢能減小B.由b→c,電場力對電子先做正功,后做負(fù)功總功為零C.由c→d,電子電勢能增大D.由d→a,電子電勢能先減小,后增大,電勢能總增量為零4.如下圖所示,甲是某電場中的一條電場線,A、B是這條電場線上的兩點(diǎn),若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)自由釋放,負(fù)電荷沿電場線從A到B運(yùn)動過程中的速度圖線如圖乙所示,比較A、B兩點(diǎn)電勢φ的高低和場強(qiáng)E的大小,可得()A.φA>φBB.φA<φBC.EA>EBD.EA=EB5.在一些電磁現(xiàn)象中會產(chǎn)生一種特殊的電場,其電場線為一個個同心圓,沒有起點(diǎn)和終點(diǎn),如下圖所示,實(shí)線為電場線,方向?yàn)轫槙r針,虛線MN為經(jīng)過圓心的一條直線.已知該電場的電場線和靜電場的電場線在描述某一點(diǎn)的場強(qiáng)時具有相同規(guī)律,則()A.M點(diǎn)的場強(qiáng)比N點(diǎn)的場強(qiáng)大B.M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)電勢高C.將一點(diǎn)電荷沿直線從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電勢能不變D.將一點(diǎn)電荷從M點(diǎn)由靜止釋放,點(diǎn)電荷會沿電場線做圓周運(yùn)動6.如圖所示,一質(zhì)量為m的塑料球形容器放在桌面上,它的內(nèi)部有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,彈簧直立地固定于容器內(nèi)壁的底部,彈簧上端經(jīng)絕緣體系住一只帶正電q、質(zhì)量也為m的小球.從加一個豎直向上的場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場起,到容器對桌面壓力減為零時為止,求:(1)小球的電勢能改變量;(2)容器對桌面壓力減為零時小球的速度大?。?.如圖所示,直角三角形ABC的斜邊傾角為30°,底邊BC長2L,處在水平位置,斜邊AC是光滑絕緣的,在底邊中點(diǎn)O處放置一正電荷Q,一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)從斜面頂端A沿斜邊滑下,滑到斜邊的垂足D時速度為v(1)在質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動中不發(fā)生變化的是()①動能②電勢能與重力勢能之和③動能與重力勢能之和④動能、電勢能、重力勢能之和A.①②B.②③C.④D.②(2)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是()A.勻加速運(yùn)動B.勻減速運(yùn)動C.先勻加速后勻減速的運(yùn)動D.加速度隨時間變化的運(yùn)動(3)該質(zhì)點(diǎn)滑到非常接近斜邊底端C點(diǎn)時速率vc為多少?此時沿斜面向下的加速度aC為多少?第4節(jié)電勢能和電勢課時訓(xùn)練答案夯實(shí)基礎(chǔ)1.答案:CD解析:針對A:當(dāng)靜電場中的導(dǎo)體處于靜電平衡時,其內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零,但該導(dǎo)體為等勢體,其電勢不為零,故A錯.針對B:在勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度處處相等,但電勢沿電場線方向降低,故B錯.針對C:電場線方向處處與等勢面垂直,即電場線上各點(diǎn)的切線方向與等勢面垂直,各點(diǎn)電場強(qiáng)度方向就是電場線各點(diǎn)切線方向,故C正確.針對D:電場強(qiáng)度方向是電勢降落最快的方向,故D正確.2.答案:A3.答案:BD解析:由題圖可知b處的電場線比a處的電場線密,說明b處的場強(qiáng)大于a處的場強(qiáng).根據(jù)牛頓第二定律,試探電荷在b處的加速度大于在a處的加速度,A選項(xiàng)錯.由題圖可知,電荷做曲線運(yùn)動,必受到不等于零的合外力,即F≠0,且F的方向應(yīng)指向運(yùn)動軌跡的凹向.因?yàn)樵囂诫姾蓭ж?fù)電,所以電場線指向是從疏到密.再利用“電場線方向?yàn)殡妱萁档妥羁斓姆较颉迸袛郺、b處電勢高低關(guān)系是φa>φb,C選項(xiàng)不正確.根據(jù)試探電荷的位移與所受電場力的夾角大于90°,可知電場力對試探電荷做負(fù)功.功是能量變化的量度,可判斷由a→b電勢能增加,B選項(xiàng)正確.又因電場力做功與路徑無關(guān),系統(tǒng)的能量守恒,電勢能增加則動能減小,即速度減小,D選項(xiàng)正確.4.答案:AB5.答案:BCD解析:由等勢線的形狀知,這是一個位于圓心的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場,兩個粒子與點(diǎn)電荷的作用情況是相反的,所以兩個粒子電性一定不同.粒子1的動能先減小后增大,粒子2的電勢能先減小后增大.到B、C兩點(diǎn)時兩個粒子的速度可能相同也可能不同,無法確定.6.答案:qElcosθqELcosθqELcosθ電場力做功的大小與路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān)解析:路徑AB、ACB、曲線ADB在電場線方向上的投影都是BC=Lcosθ,因此沿這三條路徑電荷由A運(yùn)動到B,電場力做的功都是qELcosθ,因此電場力做功的特點(diǎn)是:與路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān).7.答案:1.1×10-14J,減小了1.1×10-14J解析:電場力對質(zhì)子做的功為W=qEdcosθ=1.6×10-19×4×105×0.2×eq\f(\r(3),2)J=1.1×10-14J質(zhì)子電勢能減小了1.1×10-14J.8.解析:由圖乙可知,正的檢驗(yàn)電荷放在A點(diǎn)負(fù)的檢驗(yàn)電荷放在B點(diǎn)所受電場力方向均沿x軸正方向,說明場源電荷為負(fù)電荷,且放在AB之間,由F-q圖線的斜率可知A點(diǎn)場強(qiáng)EA=2×103N/C,B點(diǎn)場強(qiáng)EB=5×102N/C,說明場源電荷離A點(diǎn)較近,所以A點(diǎn)的電勢低于B點(diǎn)的電勢.能力提升1.答案:AC解析:由于帶正電的粒子,進(jìn)入+Q的點(diǎn)電荷所形成的電場中,粒子受到的排斥力一定指向軌跡的凹側(cè).從曲線的彎曲情況看,M點(diǎn)曲率半徑大,N點(diǎn)曲率半徑小,說明N點(diǎn)更接近形成電場的點(diǎn)電荷+Q,因此,N點(diǎn)電勢高,粒子由M到N電場力做負(fù)功,電勢能增大,動能減?。?.答案:BD解析:根據(jù)電場線的分布情況可知,該區(qū)域的電場是等量異種點(diǎn)電荷形成的電場,由對稱性可知:EA=EB,EC=ED,由電場線的疏密程度可知:EA>ED,EB>EC,故A錯B對,根據(jù)沿電場線電勢降低得φA>φB,φD>φC,又由等勢面與電場線垂直得:φA>φD,φC>φB.所以C錯D對.3.答案:D4.答案:BC解析:由乙圖可看出,電荷運(yùn)動過程中,加速度越來越小,所以電荷所受的靜電力越來越小,所以可判定EA>EB,故C對D錯.因?yàn)樨?fù)電荷自由釋放后,沿AB運(yùn)動所以電場方向從B指向A,由此可判定B對A錯.5.答案:C解析:據(jù)電場線疏密N點(diǎn)場強(qiáng)比M點(diǎn)場強(qiáng)大,N和M應(yīng)在同一等勢面上,電勢應(yīng)相等,A、B錯,C正確.將一點(diǎn)電荷從M點(diǎn)由靜止釋放,點(diǎn)電荷會運(yùn)動,但不會沿電場線做圓周運(yùn)動,假設(shè)這樣運(yùn)動,沒有力充當(dāng)向心力,所以D錯誤.6.答案:(1)eq\f(2Eqmg,k)(2)2eq\r(\f(g(Eq-mg),k))解析:(1)初狀態(tài),對小球進(jìn)行受力分析,得彈簧壓縮量:mg=kx1,x1=eq\f(mg,k);當(dāng)容器對桌面壓力為零時,對容器受力分析,說明彈簧伸長且拉力為mg,彈簧伸長量x2=x1=eq\f(mg,k);該過程電場力做功:W=Eq(x1+x2)=eq\f(2Eqmg,k),所以小球電勢能減少eq\f(2Eqmg,k);(2)對小球用動能定理,該過程彈簧做功是零:(Eq-mg)(x1+x2)=eq\f(1,2)mv2,v=2eq\r(\f(g(Eq-mg),k)).7.答案:(1)C(2)D(3)vc=eq\r(v+\r(3)gl);ac=eq\f(1,2)g-eq\f(\r(3),2)eq\f(kQq,mL2)解析:(1)C;(2)D;(3)因BD=eq\f(BC,2)=OC=OD,則B、C、D三點(diǎn)在以O(shè)為圓心的同一圓周上,是O點(diǎn)處點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中的等勢點(diǎn),所以,q由D到C的過程中電場力做功為零,由機(jī)械能守恒定律:mgh=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)-eq\f(1,2)mv2①其中h=eq\x\to(BD)sin60°=eq\x\to(BC)sin30°sin60°=2L×eq\f(1,2)×eq\f(\r(3),2)=eq\f(\r(3)L,2),得:vc=eq\r(v2+\r(3)gl)②質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)受三個力的作用:電場力F=eq\f(kQq,L2),方向由C指向O點(diǎn);重

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