考前适应练十四 电场性质的综合应用-备战高考三轮复习专题-复习与训练
展开例1 如图所示为一匀强电场,某带电粒子从A点运动到B点,在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J,静电力做的功为1.5 J.下列说法中正确的是( )
A.粒子带负电
B.粒子在A点的电势能比在B点少1.5 J
C.粒子在A点的动能比在B点少0.5 J
D.粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J
变式训练1 如图所示,在空间中存在竖直向上的匀强电场,质量为m、电荷量为+q的物块从A点由静止开始下落,加速度为eq \f(1,3)g,下落高度H到B点后与一轻弹簧接触,又下落 h后到达最低点C,整个过程中不计空气阻力,且弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则带电物块在由A点运动到C点过程中,下列说法正确的是( )
A.该匀强电场的电场强度为eq \f(mg,3q)
B.带电物块和弹簧组成的系统机械能减少量为eq \f(mgH+h,3)
C.带电物块电势能的增加量为mg(H+h)
D.弹簧的弹性势能的增加量为eq \f(mgH+h,3)
变式训练2 如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为-q套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2eq \r(gR).求:
(1)小球滑到C点时的速度大小;
(2)若以C点作为零电势点,试确定A点的电势.
题型二 电场中的图像问题
考向1 电场中的v-t图像
例2 (多选)如图甲所示,有一绝缘圆环,圆环上均匀分布着正电荷,圆环平面与竖直平面重合.一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环,细杆上套有一个质量为m=10 g的带正电的小球,小球所带电荷量q=5.0×10-4 C.小球从C点由静止释放,其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示.小球运动到B点时,速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线).则下列说法正确的是( )
A.由C到A的过程中,小球的电势能先减小后变大
B.由C到A电势逐渐降低
C.C、B两点间的电势差 UCB=0.9 V
D.在O点右侧杆上,B点场强最大,场强大小为E=1.2 V/m
考向2 φ-x图像(电场方向与x轴平行)
例3 (多选)两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点,两点电荷连线上各点电势φ随坐标x变化的关系图像如图所示,其中P点电势最高,且xAP
B.q1的电荷量大于q2的电荷量
C.在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧,电势能先减小后增大
D.一点电荷只在静电力作用下沿x轴从P点运动到B点,加速度逐渐变小
考向3 E-x图像(电场方向与x轴平行)
例4 (多选)真空中相距为3a的两个点电荷M、N,分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点上,在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示,沿x轴正方向电场强度E为正,以下判断中正确的是( )
A.点电荷M、N一定为同种电荷
B.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1
C.把一个检验电荷由x1位置静止释放,其加速度一直减小
D.把一个正检验电荷由x3=a的位置静止释放,其电势能一直减小
考向4 Ep-x图像、Ek-x图像
例5 (多选)如图所示,空间中存在沿x轴的静电场,x1、x2、x3、x4是x轴上的四个点,质量为m、带电荷量为-q的粒子(不计重力),以初速度v0从O点沿x轴正方向进入电场,在粒子沿x轴运动的过程中,其电势能Ep沿x轴的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.粒子在x2点的速度为v0
B.从O点到x3点的过程中,电场的电势先升高再降低再升高
C.若粒子能到达x4处,则v0的大小至少应为eq \r(\f(2Ep0,m))
D.若v0=2eq \r(\f(Ep0,m)),则粒子在运动过程中的最大动能为2Ep0
课时精练
1.如图所示,在粗糙水平面上间隔一定距离放置两个带电的物体A、B,带电荷量分别为Q和—q(设两电荷间只有库仑力),开始时,A、B均处于静止状态,在物体B上施加一水平向右的恒力F,使物体 A、B向右运动.在此过程中,下列说法正确的是( )
A.力F、库仑力及摩擦力对物体A所做的功之和等于物体A的动能增量
B.力F做的功与摩擦力对物体B做的功之和等于物体B的动能增量
C.力F做的功加上摩擦力对物体B做的功等于物体B的动能增量
D.力F做的功及摩擦力对物体A和B做功的代数和等于物体A和B的动能增量及电势能增量之和
2.如图所示,一带电微粒沿与CD平行方向(垂直AD方向)射入倾角为θ的光滑斜面上,斜面所在区域存在和AD平行的匀强电场,微粒运动轨迹如图中虚线所示,则( )
A.若微粒带正电荷,则电场方向一定沿斜面向下
B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C.微粒从M点运动到N点动能一定增加
D.微粒从M点运动到N点机械能一定增加
3.(多选)沿电场中某条电场线方向建立x轴,该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示,x轴正方向为电场强度E的正方向,坐标轴上的点O、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应,相邻两点间距相等.一个带正电的粒子从O点由静止释放,运动到A点的动能为Ek,仅考虑静电力作用,则下列说法正确的是( )
A.从O点到C点,电势先升高后降低
B.粒子先做匀加速运动,后做变加速运动
C.粒子运动到C点时动能大于3Ek
D.粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量
4.(多选)空间有一电场,各点电势φ随位置的变化情况如图所示,图像关于O点中心对称.下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度一定为零
B.-x1与x1点沿x轴方向的电场强度相同
C.将负电荷从-x1移到x1电荷的电势能增大
D.-x1和x1两点在同一等势面上
5.(多选)如图,竖直平面内有a、b、c三个点,b点在a点正下方,b、c连线水平.第一次,将一质量为m的小球从a点以初动能Ek0水平抛出,经过c点时,小球的动能为5Ek0;第二次,使此小球带正电,电荷量为q,同时加一方向平行于abc所在平面、场强大小为eq \f(2mg,q)的匀强电场,仍从a点以初动能Ek0沿某一方向抛出小球,小球经过c点时的动能为13Ek0.下列说法正确的是(不计空气阻力,重力加速度大小为g)( )
A.a、b两点间的距离为eq \f(5Ek0,mg)
B.a、b两点间的距离为eq \f(4Ek0,mg)
C.a、c间的电势差为eq \f(8Ek0,q)
D.a、c间的电势差为eq \f(12Ek0,q)
6.(多选)如图甲所示,a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点,一个带电粒子在a点由静止释放,仅在静电力作用下从a点向b点运动,粒子的动能与位移之间的关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.带电粒子与场源电荷带异种电荷
B.a点电势比b点电势高
C.a点场强比b点场强大
D.带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能大
7.(多选)如图,圆心为O的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行,ab和cd为该圆直径.将电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,电场力做功为2W(W>0);若将该粒子从c点移动到d点,电场力做功为W.下列说法正确的是( )
A.该匀强电场的场强方向与ab平行
B.将该粒子从d点移动到b点,电场力做功为0.5W
C.a点电势低于c点电势
D.若只受电场力,从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
8.(多选)一带正电微粒只在静电力作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位移x变化的关系如图所示,其中O~x1段是曲线,x1~x2段是平行于x轴的直线,x2~x3段是倾斜直线,则下列说法正确的是( )
A.O~x1段电势逐渐升高
B.O~x1段微粒做加速度逐渐减小的加速运动
C.x1~x2段电场强度为零
D.x2~x3段的电势沿x轴均匀减小
9.竖直平面内有一匀强电场,电场方向与x轴负方向成37°角,x轴上各点的电势随坐标x的变化规律如图所示.现有一带负电小球以初速度0.5 m/s从x=-1 cm的P处沿直线运动到x=2 cm的Q处,已知小球的质量为3×10-4 kg,取g=10 m/s2,则( )
A.匀强电场的场强大小为400 V/m
B.带电小球的电荷量大小为1×10-5 C
C.带电小球从P点运动到Q点的过程中的加速度大小为40 m/s2
D.带电小球运动到Q点时动能可能为0
10.(多选)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点由静止释放,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
11.如图甲所示,边长为a的正方形,四个顶点上分别固定一个电荷量为+q的点电荷;在0≤x
B.Q=eq \f(\r(2)+1,2)q,释放后P将向左运动
C.Q=eq \f(2\r(2)+1,4)q,释放后P将向右运动
D.Q=eq \f(2\r(2)+1,4)q,释放后P将向左运动
12.(多选)如图所示,有一均匀对称带负电花环和一质量为m的带正电小球,小球由静止从花环正上方某一高处的A点落下,穿过花环中心又下落到与A对称的A′点.在这个过程中,若取花环中心为坐标原点且重力势能为零,无限远处电势为零,竖直向下为x轴正方向,则关于小球的加速度a、重力势能Ep、电势能εp、机械能E,这四个物理量与小球的位置坐标x的关系图像可能正确的是( )
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