参考答案
一、1.A 2.C?
3.A 只有一条电场线,不能确定具体的电场,无法比较电场强弱及两点间的电势差.?
4.ABD 5.C 6.A?
7.C 正电荷从A点移到B点,动能减少,电场力做负功,电势能增加,电势升高,UBA=V=10 V=φB-φA.得φB=0.电荷所受电场力方向向左,轨迹为曲线①.?
8.B 完全相同的两金属球初动能、动量大小相同,则初速度大小相同,于M、N中点相碰时速度均减为零,之后由于库仑斥力变大,同时返回M、N两点时速度大小同时变大但彼此相等,方向相反.?
二、9.1.2×109 V;2.4×1010 J?
10.垂直于A、B线斜向下;1000 V/m
11.9?
12.0; A、B位于同一条等势圆弧线上,圆弧线上每一点场强大小相同,由牛顿运动定律及圆的有关知识即可求解.?
三、13.Em=E+ 由动量守恒定律可得两球最接近,即电势能最大时二者的共同速度,再由能量守恒定律可求得电势能的最大值.?
14.vC=,aC=g-a 在D点:mgsin30°-FDsin30°=ma,在C点:mgsin30°+FDcos30°=maC,D和C在同一等势面上,FD=FC,得aC=2gsin30°-a=g-a.质点从D到C的过程中运用动能定理可得:mgLsin60°=m(vC2-v2),从而得出结论.?
15.(1) (2),由动量守恒定律和能的转化和守恒定律求解.?
电场能的性质?
(时间60分钟,赋分100分)?
训练指要?
用能量的观点来研究问题,是现代物理学中更重要更普遍的方法.本训练点侧重于训练和考查描述电场能的性质的基本概念:电势、电势差、等势面等.不仅能深刻理解这些概念,还会用这些概念及有关规律分析解决带电体运动问题.第9题属电场能的知识在实际中的应用.
一、选择题(每小题5分,共40分)?
1.电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8 J,在B点的电势能为0.80×10-8 J.已知A、B两点在同一条电场线上,如图1—25—1所示,该点电荷的电荷量为1.0×10-9C,那么?
A.该电荷为负电荷?
B.该电荷为正电荷?
C.A、B两点的电势差UAB=4.0 V?
D.把电荷从A移到B,电场力做功为W=4.0 J?
2.某电场中等势面分布如图1—25—2所示,图中虚线表示等势面,过a、b两点的等势面电势分别为40 V和10 V,则a、b连线的中点C处的电势应?
图1—25—2
A.肯定等于25 V?
B.大于25 V?
C.小于25 V?
D.可能等于25 V?
3.如图1—25—3所示,a、b、c是一条电场线的三点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c间距离,用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强,可以判定?
A.φa>φb>φc?
B.Ea>Eb>Ec?
C.φa –φb=φb –φa?
D. Ea = Eb = Ec?
4.(2002年上海高考试题)如图1—25—4所示,在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中?
A.小物块所受电场力逐渐减小?
B.小物块具有的电势能逐渐减小?
C.M点的电势一定高于N点的电势?
D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功?
5.如图1—25—5所示,M、N两点分别放置两个等量种异电荷,A为它们连线的中点,B为连线上靠近N的一点,C为连线中垂线上处于A点上方的一点,在A、B、C三点中?
图1—25—5
A.场强最小的点是A点,电势最高的点是B点?
B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点?
C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点?
D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点
6.AB连线是某电场中的一条电场线,一正电荷从A点处自由释放,电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图1—25—6所示,比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小,下列说法中正确的是?
图1—25—6
A.φA>φB,EA>EB?
B.φA>φB,EA<EB?
C.φA<φB,EA>EB?
D.φA<φB,EA<EB?
7.如图1—25—7所示,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用,该电荷由A点移到B点,动能损失了0.1 J,若A点电势为-10 V,则?
图1—25—7
①B点电势为零?
②电场线方向向左?
③电荷运动的轨迹可能是图中曲线①?
④电荷运动的轨迹可能是图中曲线②?
A.① B.①② C.①②③ D.①②④
8.如图1—25—8所示,光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一电荷量分别为+q和+2q,完全相同的金属球A和B,给A和B以大小相等的初动能E0(此时动量大小均为p0)使其相向运动刚好能发生碰撞,碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2,动量大小分别为p1和p2,则?
A.E1=E2=E0 p1=p2=p0?
B.E1=E2>E0 p1=p2>p0?
C.碰撞发生在M、N中点的左侧?
D.两球不同时返回M、N两点?
二、填空题(每小题6分,共24分)?
9.已知空气的击穿电场强度为2×106 V/m,测得某次闪电火花长为600 m,则发生这次闪电时放电路径两端的电势差U=_______.若这次闪电通过的电荷量为20 C,则释放的能量为_______.(设闪电的火花路径为直径)?
10.如图1—25—9所示,在匀强电场中分布着A、B、C三点,且BC=20 cm.当把一个电荷量q=10-5 C的正电荷从A点沿AB线移到B点时,电场力做功为零.从B点移到C点时,电场力做功为-1.73×10-3J,则电场的方向为_______,场强的大小为______.?
图1—25—9 图1—25—10
11.如图1—25—10所示中,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=15 V,φB =3 V,φC=-3 V,由此可得D点的电势φD=_______ V.
12.质量为m、电荷量为q的质点,在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点,其速度方向改变的角度为θ(rad),AB弧长为s,则A、B两点间的电势差φA- φB=_______,AB弧中点的场强大小E=_______.?
三、计算题(共36分)?
13.(12分)有两个带电小球m1与m2,分别带电+Q1和+Q2,在绝缘光滑水平面上,沿同一直线相向运动,当它们相距r时,速率分别为v1与v2,电势能为E,在整个运动过程中(不相碰)电势能的最大值为多少??
14.(12分)倾角为30°的直角三角形底边长为2 L,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的带正电质点q从斜面顶端A沿斜边滑下(不脱离斜面),如图1—25—11所示,已测得它滑到B在斜面上的垂足D处时速度为v,加速度为a,方向沿斜面向下,问该质点滑到斜边底端C点时的速度和加速度各为多大??
15.(12分)如图1—25—12所示,小平板车B静止在光滑水平面上,一可以忽略大小的小物块A静止在小车B的左端,已知物块A的质量为m,电荷量为+Q;小车B的质量为M,电荷量为-Q,上表面绝缘,长度足够长;A、B间的动摩擦因数为μ,A、B间的库仑力不计,A、B始终都处在场强大小为E、方向水平向左的匀强电场中.在t=0时刻物块A受到一大小为I,方向水平向右的冲量作用开始向小车B的右端滑行.求:?
图1—25—12
(1)物块A的最终速度大小;?
(2)物块A距小车B左端的最大距离.?