新课标人教版选修3-1第一章静电场第四节电势能和电势

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名称 新课标人教版选修3-1第一章静电场第四节电势能和电势
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版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2015-09-16 11:46:01

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选修3-1第一章静电场第四节电势能和电势
第I卷(选择题)
评卷人
得分
一、选择题
1.如图所示的正四面体四个顶点固定有电荷量为q的点电荷,其中A、C两点为正电荷,B、D两点为负电荷,a、b、c三点分别是AB边、AC边、AD边的中点,则下列关于a、b、c三点电势和电场强度的判断中正确的是
A.a、b两点的电势相等 B.a、c两点的电势相等
C.a、c两点的场强相同 D.a、b两点的场强相同
2.如图所示,在两等量异种点电荷A、B的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a与c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。则以下判断正确的是
A.b点场强大于d点场强
B.b点电势高于d点电势
C.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能
D.a、b两点的电势差等于b、c两点的电势差
3.两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点在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
4.关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是
A.任一点的电场强度总是指向该点电势降落的方向
B.电场强度为零的地方,电势也为零
C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低
D.电场强度的方向处处与等电势面垂直
5.两点电荷q1、q2固定在x轴上,在+x轴上每一点的电势随x变化的关系如图所示,其中x=x0处的电势为零,x=x1处的电势最低。下列说法正确的是 ( )
A.x=x0处的电场强度为零 B.x=x1处的电场强度为零
C.q1带正电、q2带负电 D.q1的电荷量比q2的大
6.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好,其工作原理如图所示、Q是绝缘支架,薄金属膜肘和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电,当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,当膜片向右运动的过程中,则( )
A.M、N构成的电容器的电容减小
B.固定电极N上的电荷量保持不变
C.导线AB中有向左的电流
D.对R而言上端(即B端)电势高
7.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0V,点A处的电势为6V,点B处的电势为3V,则电场强度的大小为( )
A. B. C. D.
8.如图所示的情况中,A.b两点的电场强度和电势均相同的是 ( )
A.甲图:离点电荷等距的A.b两点
B.乙图:两个等量异种点电荷连线的中垂线上,与连线中点等距的A.b两点
C.丙图:两个等量同种点电荷连线上,与连线中点等距的A.b两点
D.丁图:带电平行金属板两板间分别靠近两板的A.b两点
9.空中有两个等量的正电荷q1和q2,分别固定于A、B两点,DC为AB连线的中垂线,C为A、B两点连线的中点,将一正电荷q3由C点沿着中垂线移至无穷远处的过程中,下列结论正确的有( )
A.电势能逐渐减小
B.电势能逐渐增大
C.q3受到的电场力先减小后增大
D.q3受到的电场力先增大后减小
10.一不计重力的带电粒子q从A点射入一正点电荷Q的电场中,运动轨迹如图所示,则( )
A.粒子q带负电
B.粒子q的加速度先变小后变大
C.粒子q的电势能先变小后变大
D.粒子q的动能一直变大
11.如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b.下列表述正确的是( )
A.该电场是匀强电场
B.a点的电场强度比b点的大
C.a点的电势比b点的高
D.正电荷在a、b两点受力方向相同
12.如图所示,一电荷量为+Q的点电荷甲固定在光滑绝缘的水平面上的O点,另一电荷量为+q、质量为m的点电荷乙从A点经C以v0=2 m/s的初速度沿它们的连线向甲运动,到达B点时的速度为零,已知AC=CB,φA=3 V,φB=5 V,静电力常量为k,则( )
A.φC>4V
B.φC=4 V
C.点电荷乙的比荷为1 C/kg
D.点电荷乙的比荷为2 C/kg
13.标有“8V 6.4 W”和“8 V 20 W”字样的L1、L2两只灯泡连接在如图所示的电路中,C点接地.如果将电路中L1、L2两灯泡的位置互换,则( )
A.B点电势升高 B.B点电势降低
B.两灯都变亮 D. L1灯变暗,L2灯变亮
14.如图所示,在绝缘水平面上固定两个等量同种电荷P、Q,在PQ连线上更靠近P的M点由静止释放一带电滑块,则滑块会由静止开始一直向右运动到PQ连线上的另一点N而停下。下述正确的是 ( )
A.滑块受到的电场力一定是先减小后增大
B.停下前滑块的加速度一定是先减小后增大
C.滑块的动能与电势能之和保持不变
D.PM间距一定小于QN间距
15.某静电场中的一条电场线与x轴重合,其电势的变化规律图像关于O点对称,如图所示。已知x轴上A、B两点中A到O点的距离更近。在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则下述正确的是 ( )
A.A、B两点的电场强度大小EA>EB
B.A、B两点的电场强度方向相反
C.电子运动的加速度逐渐减小
D.电子将在-x0 — +x0之间作往复运动
16.如图所示,Q1Q2为两个固定在绝缘水平面上的异性点电荷,其中Q1为负电荷,Q1的电荷量是Q2的四倍,它们相距L。在其连线上有一点P ,P离Q2的距离为L/2.下列说法正确的是 ( )
A.P右侧各点电场强度方向均向右
B.从P右侧到无穷远,各点电场强度依次是先变大后变小
C.从P右侧到无穷远,各点电势依次是先降低再升高
D.负电荷从P点沿两电荷连线向右移到无穷远,其电势能先增大后减小
17.如图所示为等量异性点电荷的电场,矩形abcd的中心正好与两电荷连线的中点o重合,ad边平行于点电荷连线,e、f、g、h分别为矩形各边与两电荷连线及中垂线的交点,取无穷远为零势。下述正确的是 ( )
A.ad两点电场强度大小相等,电势相等
B.ab两点电场强度相等,电势相等
C.ac两点电场强度相等,电势的绝对值相等
D.如果把-Q换成+Q,其它一切不变,则a c两点电场强度等大反向,电势相等
18.竖直放置的劲度系数为K的轻质弹簧上端与质量为m的小球连接,下端与水平桌面上的质量为M的绝缘物块相连,小球带正电,电量为q且与弹簧绝缘,物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态,现突然加一个竖直向上、大小为E的匀强电场,某时刻物块对水平面的压力为零,则从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中,小球电势能改变量大小为 ( )
A. B. C. D.
19.如图所示,固定的光滑绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物块P,将另一个带电小物块Q在斜面的某位置由静止释放,它将沿斜面向上运动.设斜面足够长,则在Q向上运动的过程中 ( )
A.物块P、Q的电势能和动能之和先增大后减小
B.物块P、Q的重力势能和电势能之和先减小后增大
C.物块P、Q的重力势能和电势能之和先增大后减小
D.物块P、Q的重力势能和动能之和先增大后减小
20.在电场中 ( )
A.某点的电场强度大,该点的电势一定高
B.某点的电势高,检验电荷在该点的电势能一定大
C.某点的场强为零,检验电荷在该点的电势能一定为零
D.某点的电势为零,检验电荷在该点的电势能一定为零
评卷人
得分
二、多选题
21.如图甲所示两平行金属板,B板接地。从t=0时刻起AB板接电源,A板电势随时间变化图象如图乙,板间一带正电粒子(不计重力)由静止开始在电场力作用下运动。板间距足够长,则下列说法正确的是( )
A.粒子在两板间往复运动
B.t=时粒子速度为零
C.t=到t=这段时间内粒子的电势能降低,电场力对粒子做正功
D.t=时与t=时粒子速度之比是1:4
22.如图所示,半圆槽光滑、绝缘、固定,圆心是O,最低点是P,直径MN水平,a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷),b固定在M点,a从N点静止释放,沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小球a
A.从N到Q的过程中,重力与库仑力的合力先增大后减小
B.从N到P的过程中,速率先增大后减小
C.从N到Q的过程中,电势能一直增加
D.从P到Q的过程中,动能减少量小于电势能增加量
第II卷(非选择题)
评卷人
得分
三、填空题
23.静电场是___________周围空间存在的一种物质;通常用___________来描述电场的能的性质。
24.倾角为30°的直角三角形底边长为2l,底边处在水平位置,斜边为光滑绝缘导轨。现在底边中点O处固定一正电荷Q,让一个质量为m、带正电的点电荷q沿斜边顶端A滑下(不脱离斜面)。测得它滑到斜边上的垂足D处时速度为υ,加速度为a,方向沿斜面向下。该点电荷滑到斜边底端C点时的速度υc=__________,加速度ac=__________ 。(重力加速度为g)

25.如图所示,带箭头的线表示某一电场的电场线.在电场力作用下,一带电粒子(不计重力)经A点飞向B点,径迹如图中虚线所示,试判断:
(1)粒子带________电;
(2)粒子在________点加速度大;
(3)粒子在________点动能大;
(4)A、B两点相比,________点电势高.
26.如图所示,在平行金属带电极板MN电场中将电荷量为-4×10-6C的点电荷从A点移到M板,电场力做负功8×10-4J,把该点电荷从A点移到N板,电场力做正功为4×10-4 J,N板接地。则
(1)A点的电势是
(2)M板的电势是
27.如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑,到达N点时速度为零,然后下滑回到M点,此时速度为v2(v2<v1)。若小物体电荷量保持不变,OM=ON,则小物体上升的最大高度为_________,从N到M的过程中,小物体的电势能________________(填变化情况)。
28.如图所示,在匀强电场中有A.B.c三点,A.b相距4 cm,B.c相距10 cm。将一个带电荷量为2×10-8 C 的电荷从a点移到b点时,电场力做功为4×10-6 J,将此电荷从b点移到c点时电场力做功为________ J,A.c间电势差为________V。
29.如图,匀强电场的场强为103V/m,a、b两点间的距离为0.1m,ab连线与电场方向的夹角为60o,则a、b两点间的电势差为 V,若将电量为+的点电荷从a点移到b点,电场力做功为 J.

30.将一个电荷量为1.0×10 -8C的正电电荷从电场中的A点移到B点,电场力做的功为2.4×10 -6J,则A.B间的电势差为U AB=________V,A.B两点中________点的电势高。
31.如图所示,a、b为电场中同一电场线上的两点,两点的电势分别为φa=8 V,φb=6 V.将一个带电量为1.6×10-19 C的质子放在电场中的a点.
(1) 该质子在a点具有的电势能为________J;
(2) 该质子从a点运动到b点,电场力做功为________J.
32.A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电热分别为UA=15V,UB=3V,UC=-3V。则D点的电势UD=
33.如图所示,a,b是匀强电场中的两点,已知两点间的距离为0.4m,两点的连线与电场线成37°角,两点间的电势差2.4×103V,则匀强电场的场强大小为 V/m,把电子从a点移动到b点,电子的电势能将增加
J.
34.在场强大小为E的匀强电场中,一质量为m、带电量为+q的物体以某一初速度沿电场的反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为0.8Eq/m,物体运动距离S时速度减小为零。则物体的电势能 了 ,机械能 了 。
35.如图所示。处于匀强电场中的正三角形的边长为Cm,电场的场强方向平行于三角形所在的平面。已知A、B、C三点的电势分别为20—10V、20+10V和20V。则该电场的场强大小为 V/m,方向为 。
评卷人
得分
四、实验题
36.(6分)图(a)为“用DIS描绘电场的等势线”的实验装置图,实验过程有如下操作步骤:
①将其中一个探针与导电纸上某一基准点接触,然后在导电纸上移动另一个探针,寻找若干个与此基准点的电势差为零的点,并将这些点压印在白纸上。

②在一块平整的木板上,自下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸,用图钉固定。
③取出白纸画出各条等势线。
④合上电键。
⑤在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极(图中A、B),并将两个电极分别与电源的正负极相连。
⑥重复步骤,找出其它4个基准点的等势点。
⑦用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。在两电极的连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置压印在白纸上。
(1)本实验的原理是利用导电纸上形成的_________场来模拟静电场;
(2)将每一步骤前的序号按正确的操作顺序填写:__________________;
(3)实验中,在两个电极的连线上选取间距相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,如图(b)所示,测得a、b两点间的电压为U1,b、c两点间的电压为U2,则U1______U2 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
参考答案
1.B
【解析】
试题分析:正四面体任意两条对边都是异面垂直,棱AB与棱CD就是异面垂直的;如果连接AB的中点b和AD的中点c,可得EF与AB垂直,同时bc与AB垂直.这两个中点连线的特殊性质决定了正四面体有对称面;其中A、C两点为正电荷,B、D两点为负电荷,所以此四面体中AD(以BD的中点E)关于面ACE对称,即a、c两点也对称,所以a、c两点的电势相等,场强大小相等,方向相反;同理可知,a、b两点形成的电场不对称,所以两点的电势不同,场强不同,故ACD错误,B正确.故选B.
考点:本题考查电势差与电场强度的关系、电场强度、电势。
2.D
【解析】
试题分析:A、由电场的分布规律可知,在两等量异号电荷连线上,中点的电场强度最小;在两等量异号电荷连线的中垂线上,中点的电场强度最大;所以b点场强小于d点场强,选项A错误;B、MN是一条等势线,与在两等量异号电荷连线上的点相比较,d点电势高于b点电势,选项B错误;C、因a点的电势高于c点的电势,故正的试探电荷+q在a点的电势能()大于在c点的电势能,选项C错误.D、由对称性可知,,故选项D正确;故选D.
考点:本题考查电场线、等势面、电势能、电场强度、电势.
3.ACD
【解析】
试题分析:因电场线的疏密反映场强的大小,故由电场线分布可知,a点的电场强度比b点的大,选项A正确;若过a点画出等势面,可知b点电势高于a点电势,选项B错误;由场强的叠加原理可知,d点的场强等于正电荷在d点的场强与两个负电荷在d点场强之差;而c点的场强等于正电荷在c点的场强,(两个负电荷在c点场强叠加为零),则c点的电场强度比d点的大,选项C正确;由电势的叠加原理可知,c点的电势比d点的低,选项D正确; 故选ACD。
考点:电场线;电场的叠加原理.
4.D
【解析】
试题分析:任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向,选项A错误;电场强度为零的地方,电势不一定为零,例如等量同种电荷连线的中点处场强为零,但是电势不为零,选项B错误;随着电场强度的大小逐渐减小,电势不一定降低,例如离负的点电荷电场越远的地方,场强逐渐减小,但是电势升高,选项C错误;电场强度的方向处处与等电势面垂直,选项D正确; 故选D.
考点:电场强度和电势.
5.BD
【解析】
试题分析:电势φ随x变化的关系图线上每点切线的斜率大小等于电场强度,x=x0处的电场强度不为零,x=x1处的电场强度为零,所以A错误,B正确;由于x1点的场强为0,所以两点的电荷在x1点产生的场强等大反向,两电荷为同种电荷,q1带负电、q2带正电,C错误;x1点的场强为0,故两点电荷在x1点产生的场强等大反向,所以q1的电荷量大于q2的电荷量,故D正确。
考点:电场强度、电场线等
6.C
【解析】
试题分析:当膜片向右运动的过程中,M、N构成的电容器极板间距离减小,电容C增大 ,由于始终和电源相连,电容器两端电压U不变,所以极板上电荷量增加,电容器充电,导线中有向左的电流,对R 而言下端电势高,所以A.B.D错误,C正确。
考点:电容器
7.A
【解析】
试题分析:
由题知,根据匀强电场特点可知OA中点C的电势为3 V,与B点电势相等,则BC连线为等势线,从原点O向BC连线引垂线,垂足为D,D点电势为3 V,根据图中几何关系得,OD=1.5 cm,场强为,故A正确。
考点:匀强电场的电场强度
8.B
【解析】
试题分析:甲、丙图中A.b两点电场强度方向不同,丁图中A.b两点电势不同。
考点:点电荷、等量同种和等量异种点电荷、匀强电场的电场线分布规律。
9.AD
【解析】
试题分析:根据电场的叠加,CD线上电场方向为沿CD方向向上,所以一正电荷q3由C点沿着中垂线移至无穷远处的过程中,电场力做正功,电势能减小,电场力A正确B错误;在C点电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,所以从C点到无穷远处,电场强度先增加后减小,故带电粒子受到的电场力先增加后减小,C错误D正确;
考点:考查了等量同种电荷电场规律
10.AC
【解析】
试题分析:从粒子的运动轨迹可以看出,粒子靠近正点电荷,故粒子带负电,A正确;先靠近后远离,而离点电荷近的地方电场强度大,所以粒子的加速度先变大后减小,而靠近过程中电场力做正功,远离过程中电场力做负功,则电势能先减小后增大,动能先增大后减小,故C正确BD错误;
考点:考查了带电粒子在电场中的运动
11.C
【解析】
试题分析:电场线的疏密程度不同,所以电场强度大小不同,故该电场不是匀强电场,电场线越密电场强度越大,故a点的电场强度小于b点的电场强度,AB错误;沿电场方向电势减小,故a点的电势比b点的高,C正确;正电荷受到的电场力方向沿电场方向,所以正电荷在a、b两点受力方向不相同,D错误;
考点:考查了电场线,电势,电场强度
12.C
【解析】
试题分析:因为该电场不是匀强电场,所以电势不是均匀降落,而电场强度大的地方,电势降落的快,故,AB错误;过程中只有电场力做功,根据动能定理可得,解得,故C正确D错误
考点:考查了电势差,动能定律
13.A
【解析】
试题分析:根据公式可得可得的电阻大,因为两者是串联的,所以两者的电流相同,故AB间的电压大与BC间的电压,当互换后BC间的电压大于AB间的电压,因为C点接地,所以C点的电势不变,而BC间的电势差增大,故B点的电势增大,互换为通过两灯的电流不变,所以亮暗程度不变,故A正确
考点:考查了电功率,欧姆定律的应用
14.BD
【解析】
试题分析:滑块受到的电场力是两个电荷对它作用力的合力.在PQ的中点,两个电荷对滑块作用力的合力为0,从M向右电场力先减小,过PQ的中点,电场力又增大.但不知道N点是否在中点右侧,故不能确定具体变化.故A错误;开始时电场力大于摩擦力,加速度向右,随着电场力的减小,加速度减小,当a=0时速度最大,然后继续运动时,电场力小于摩擦力,加速度向左,且随着向右的运动合外力逐渐变大,则加速度变大,选项B正确;因水平面不光滑,知内能增加,则动能与电势能之和减小.故C错误;因水平面不光滑,PN间距不等于QN间距,在水平方向上除了受电场力以外,还受摩擦力,则运动到速度为0的位置在M对称点的左侧,所以PM<QN.故D正确;故选BD.
考点:动能定理;电场力的功。
15.AC
【解析】
试题分析:因线的斜率等于电场强度,故由图线可知,A、B两点的电场强度大小EA>EB,选项A正确;A、B两点的切线的斜率符号相同,故电场强度方向相同,选项B错误;因从O点向右曲线的斜率逐渐减小,故场强减小,电子运动的加速度逐渐减小,选项C正确;电子将在-x0 — +x0之间运动时,由于场强的方向不变,则电场力方向不变,故一直向右运动,选项D错误;故选AC.
考点:电场强度;电势。
16.CD
【解析】
试题分析:设在+Q2右侧距离+Q2x处M点的场强为零,则,解得x=L,故PM之间的场强方向向右,M点右侧各点电场强度方向向左,选项A错误;从P右侧到无穷远,各点电场强度依次是先变小后变大,再减小,直到无穷远处减到零,选项B错误;因沿着电场线电势降低,故从P右侧到无穷远,各点电势依次是先降低再升高,选项C正确;因从P点向右电势先降低后升高,故负电荷从P点沿两电荷连线向右移到无穷远,其电势能先增大后减小,选项D正确;故选CD.
考点:电场的叠加;电势和电势能.
17.CD
【解析】
试题分析:由电场分布可知,ad两点电场强度大小相等,方向不同;a点电势高于b点的电势,选项A错误;ab两点电场强度大小相等,方向不同,但电势相等,选项B错误;ac两点电场强度大小和方向均相等,电势的绝对值相等,符号相反,选项C正确;如果把-Q换成+Q,其它一切不变,由电场的叠加原理可知,a c两点电场强度等大反向,电势相等,选项D正确;故选CD.
考点:电场强度;电势。
18.A
【解析】
试题分析:开始小球压着弹簧,则弹簧被压缩了,当加入一个竖直向上,大小为E的匀强电场后,弹簧又被物块M拉长了.小球电势能改变等于静电力做功,由于电场力恒定,则电场力做功为:W=Eq(x1+x2)=,故A正确,BCD错误;故选A。
考点:胡克定律;电场力做功与电势能变化的关系.
19.B
【解析】
试题分析:因物块Q向上运动的过程中,动能、重力势能和电势能之和为定值,则电势能和动能之和的变化与重力势能的变化情况相反,因向上运动则重力势能增加,则P、Q的电势能和动能之和减小.则A错误;因动能、重力势能和电势能之和为定值,则重力势能和电势能之和的变化与动能的变化情况相反,因向上运动先加速再减速,则动能先增加再减小,则块P、Q的重力势能和电势能之和先减小后增大,则B正确,C错误;因动能、重力势能和电势能之和为定值,重力势能和动能之和与电势能的变化情况相反,因向上运动电场力做正功电势能减小.则Q的重力势能和动能之和增加,则D错误;故选B。
考点:能量守恒定律。
20.D
【解析】
试题分析:电场强度大的点其电势不一定高,例如负的点电荷周围场强较大,但是电势为负值较低,选项A错误;某点的电势高,则正的检验电荷在该点的电势能一定大,选项B错误;电场中场强为零的点电势不一定为零,例如等量同种电荷连线的中点处场强为零,但是电势为正,则检验电荷在该点的电势能不为零,选项C错误;某点的电势为零,检验电荷在该点的电势能一定为零,选项D正确;故选D.
考点:电场强度;电势及电势能.
21.D
【解析】
试题分析:粒子在内粒子向下做加速运动,粒子向下做减速运动,后粒子接着向下做加速运动减速运动,粒子会一直向下运动,所以A项错误;粒子从先做加速度增大的加速运动后做加速度减小的加速运动,在时粒子的速度最大,所以B项错误;从,粒子在做减速运动,电场力做负功,电势能增大,所以C项错误;,根据动量定理,同理根据动量定理,力是均匀变化的取平均值,且,所以速度之比为1:4,D项正确。
考点:本题考查了电势差和电场强度
22.BC
【解析】a球从N点静止释放后,受重力mg、b球的库仑斥力FC和槽的弹力N作用,a球在从N到Q的过程中,mg与FC的夹角θ逐渐减小,不妨先假设FC的大小不变,随着θ的减小mg与FC的合力F将逐渐增大,况且,由库仑定律和图中几何关系可知,随着θ的减小FC逐渐增大,因此F一直增加,故选项A错误;在a球在从N到Q的过程中,a、b两小球距离逐渐变小,电场力一直做负功,电势能一直增加,故选项C正确;显然在从P到Q的过程中,根据能的转化与守恒可知,其电势能增加量等于其机械能的减少量,b球在Q点时的重力势能大于其在P点时的重力势能,因此该过程中动能一定在减少,且其减少量一定等于其电势能与重力势能增加量之和,故选项D错误;既然在从P到Q的过程中,b球的动能在减少,因此其速率也在减小,而开始在N点时速率为0,开始向下运动段中,其速率必先增大,故选项B正确。
【考点定位】孤立点电荷等势面特征、库仑定律、平行四边形定则、功能关系、能量守恒定律的应用。
【名师点睛】熟记合力大小与分力夹角间的关系、孤立点电荷等势面特征对正确求解本题帮助很大。
【方法技巧】本题运用假设法,假设出各个量采用定量计算很繁琐,因此宜选择定性分析法与半定量相结合。
【规律总结】能的转化与守恒,是普适规律,任何情况下都要遵循,重力、电场力属于保守力,保守力做功与路径无关,且相关力做正功,相关势能减少,相关力做负功,相关势能增加,做多少功就有多少能的变化。
23.静止电荷;电势
【解析】静止电荷是周围空间存在的一种物质;电势是表征电场的能的性质的物理量。
【考点定位】电场;电势
【名师点睛】 本题考查物理概念,意在考查考生的识记情况,属于是容易题。
24. ; g-a
【解析】
试题分析:由于地面为2l,则;由A到D由动能定理:;由A到C由动能定理:,解得;设在D点时库仑力在斜面方向的分量为F1,则在D点时:;在C点时:,解得:。
考点:动能定理及牛顿第二定律.
25.(1)负,(2) B,(3) A, (4) A
【解析】
试题分析:(1)由粒子运动轨迹可知,粒子带负电;(2)B点的电场线密集,故场强较大,粒子所受的电场力较大,故粒子在B点加速度大;(3)粒子从A到B电场力做负功,故动能减小,故在A点动能大;(4)顺着电场线电势降低,故A、B两点相比,A点电势高.
考点:电场线;电场力功;电势能的变化.
26.-100v -300v
【解析】
试题分析:(1)因为N板接地,所以,故根据把该点电荷从A点移到N板,电场力做正功,所以,由可得,因为,故
(2)根据A点移到M板,电场力做负功8×10-4 J,可得,而,故,
考点:考查了电场力做功,电势
27.;先减小后增大.
【解析】
试题分析:设斜面倾角为θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为L.因为OM=ON,则MN两点电势相等,小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0.上滑和下滑经过同一个位置时,垂直斜面方向上电场力的分力相等,则经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功,所以上滑和下滑过程克服电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为W1.在上滑和下滑过程,对小物体,摩擦力做功相等,则应用动能定理分别有:; ,上两式相减可得:小物体上升的最大高度:h=Lsinθ=;由OM=ON,可知电场力对小物体先作正功后作负功,电势能先减小后增大.
考点:动能定理;电势能
28.5×10-6 J ,450
【解析】
试题分析:由,可得(V/m),此电荷从b点移到c点时电场力做功为5×10-6(J),A.c间电势差为450(V)。
考点:本题考查了电场力做功、电势差的概念
29. 50 1×10-8J
【解析】
试题分析:a、b两点间的电势差为:50V;若将电量为+的点电荷从a点移到b点,电场力做功为W=Uq=50×2×10-10J=1×10-8J.
考点:匀强电场中电场强度与电势差的关系;电场力的功.
30.240V;A;
【解析】
试题分析:,A点电势高于B点.
考点:电势差及电势.
31. 1.2810-18J;3.210-19 J
【解析】
试题分析: 该质子在a点具有的电势能为;该质子从a点运动到b点,电场力做功。
考点: 电势;电势能
32.9V
【解析】
试题分析:匀强电场中,沿着任意方向每前进相同的距离,电势变化都相等,故连接AC,将AC三等分,标上三等分点E、F,则根据匀强电场中沿电场线方向相等距离,电势差相等可知,E点的电势为3V,F点的电势为9V.连接BE,则BE为一条等势线,根据几何知识可知,,则DF也是一条等势线,所以D点电势.
过A点作出垂直于BE的有向线段,由高电势点A直向BE,如图中红线所示,即为电场线.
考点:考查了电势,电势差,等势面
33.7.5×103,3.84×10﹣16
【解析】
试题分析:题中已知匀强电场中ab间的电势差和距离,根据电势差与场强的关系式U=Ed,d是两点沿场强方向的距离求解场强.由W=qU求出电场力做功,即可得到电势能的变化.
解:由Uab=Edabcos37°,则场强为:
E===7.5×103V/m;
把电子从a点移到b点,电场力对电子做功为:
W=﹣eUab=﹣1.6×10﹣19×2.4×103J=﹣3.84×10﹣16J
则电子的电势能将增加3.84×10﹣16J.
故答案为:7.5×103,3.84×10﹣16.
点评:解决本题的关键是掌握U=Ed和W=qU两个公式,知道d是两点沿场强方向的距离.
34.增大,,减小了
【解析】
试题分析:因为粒子带正电,受到的电场力方向和电场方向相同,所以粒子在运动过程中电场力做负功,电势能增大,电场力做功为,所以电势能增大,合外力做负功,动能减小,由动能定理得:,故机械能减小了
考点:考查了动能定理,功能关系
35.,电场方向由B指向A
【解析】
试题分析:电势在匀强电场中沿直线方向均匀减小,可知AB连线的中点D的电势为20V,连接CD,CD为电场中一条等势线,根据几何知识可知AB垂直CD,所以电场方向由B指向A,根据公式
考点:考查了匀强电场电场强度与电势关系
36.(1)稳恒电流场;(2)②⑤⑦④①⑥③;(3)大于
【解析】
试题分析:(1)本实验的原理是利用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场;
(2)正确的操作顺序:②⑤⑦④①⑥③;
(3)因ab段的电流大于bc段的电流,故a、b两点间的电压为U1大于b、c两点间的电压为U2。
考点:描绘电场的等势线。