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2、电场能性质(考点解读).docx

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资源描述
1 (2013·山东·19)如图1所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称.下列判断正确的是(  ) 图1 A.b、d两点处的电势相同 B.四个点中c点处的电势最低 C.b、d两点处的电场强度相同 D.将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减小 解析 在两等量异种电荷产生的电场中,根据电场分布规律和电场的对称性可以判断,b、d两点电势相同,均大于c点电势,b、d两点场强大小相同但方向不同,选项A、B正确,C错误.将+q沿圆周由a点移至c点,+Q对其不做功,-Q对其做正功,所以+q的电势能减小,选项D正确. 答案 ABD 2.[电场强度和电势的理解](2014·新课标Ⅱ·19)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是(  ) A.电场强度的方向处处与等电势面垂直 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.任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 答案 AD 解析 电场线与等势面垂直,而电场强度的方向为电场线的方向,故电场强度的方向与等势面垂直,选项A正确;场强为零的地方电势不一定为零,例如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零但是电势大于零,选项B错误;场强大小与电场线的疏密程度有关,而沿着电场线的方向电势逐渐降低,故随电场强度的大小逐渐减小,电势不一定降低,选项C错误;任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致,而电场线的方向是电势降落最快的方向,选项D正确. 3.[电场强度、电势、电势能的大小判断](2013·江苏·6)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近,所形成的电场线分布如图2所示,金属球表面的电势处处相等.a、b为电场中的两点,则(  ) 图2 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.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大 D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,电场力做负功 答案 ABD 解析 电场线的疏密程度表示场强的大小,A正确;沿电场线方向电势降低,B正确;负电荷在电势越高的位置电势能越小,C错误;因负电荷从a点移到b点的过程中电势能增大,由功能关系知电场力必做负功,D正确. 4 如图3所示,一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动,图中的实线为等势面,虚线ABC为粒子的运动轨迹,其中B点是两点电荷连线的中点,A、C位于同一等势面上.下列说法正确的是(  ) 图3 A.该粒子可能带正电 B.该粒子经过B点时的速度最大 C.该粒子经过B点时的加速度一定为零 D.该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能 解析 从该带电粒子的运动轨迹看,固定电荷对它有吸引力,由固定电荷带正电可知,该粒子一定带负电,故A错误;因为粒子从A运动到B的过程中,只受电场力且电场力先做正功后做负功,由动能定理知,动能先增加后减小,故B点的动能不是最大,则经过B点时的速度不是最大,故B错误;B点是两点电荷连线的中点,合场强为零,故粒子受力为零,则加速度为零,C正确;因为离正电荷越远,电势越低,即φA<φB,因粒子带负电,由Ep=φq得,EpA>EpB,故D项正确. 答案 CD 5.[电场线与运动轨迹]如图4所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子,运动轨迹如图中虚线所示.则(  ) 图4 A.a一定带正电,b一定带负电 B.a的速度将减小,b的速度将增大 C.a的加速度将减小,b的加速度将增大 D.两个粒子的电势能一个增大,另一个减小 答案 C 解析 物体做曲线运动,所受力的方向指向运动轨迹的内侧,由于电场线的方向不知,所以粒子带电性质不定,故A错误;物体做曲线运动,所受力的方向指向运动轨迹的内侧,从图中运动轨迹的变化来看速度与力的方向的夹角小于90°,所以电场力都做正功,动能都增大,速度都增大,故B错误,D错误.电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,所以a受力减小,加速度减小,b受力增大,加速度增大,故C正确. 6.[等势面与运动轨迹]图5中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷.一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点.则该粒子(  ) 图5 A.带负电 B.在c点受力最大 C.在b点的电势能大于在c点的电势能 D.由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量 答案 CD 解析 物体做曲线运动时,合力方向指向轨迹的凹侧,说明粒子带正电,A错误;由库仑定律F=k知,离圆心越远,粒子所受的力越小,B错误;粒子从b点运动到c点过程中,静电力做正功,电势能减小,C正确;点电荷的等势面与虚线重合,依题意得Uab>Ubc,又电场力做功W=qU,则Wab>Wbc,由动能定理得粒子由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量,D正确. 7 两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线所在水平面的中垂线上有A、B、C三点,如图6甲所示,一个电荷量为2 C、质量为1 kg的小物块从C点静止释放,其运动的v-t图象如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法正确的是(  ) 图6 A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=2 V/m B.由C点到A点的过程中物块的电势能先减小后变大 C.由C点到A点的过程中,电势逐渐升高 D.AB两点电势差UAB=-5 V 解析 小物块在B点加速度最大,故B点场强最大,由v-t图线知B点加速度为2 m/s2,根据qE=ma,得E=1 V/m,选项A错误;由C点到A点的过程中小物块动能一直增大,电势能始终在减小,故电势逐渐降低,选项B、C错误;根据动能定理有qUAB=mv-mv,解得UAB=-5 V,选项D正确. 答案 D 8.[对E-x图象的理解]空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图7所示,下列说法正确的是(  ) 图7 A.O点的电势最低 B.x1和x3两点的电势相等 C.x2和-x2两点的电势相等 D.x2的电势最高 答案 C 解析 在坐标原点O右侧,沿x轴正方向,电场强度先变大后变小,电势一直降低,故O点电势不是最低;x1和x3两点的电势不相等,故A、B错误;电场关于坐标原点O对称分布,则x2和-x2两点的电势相等,C正确. 9.[对φ-x图象的理解]两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图8所示,其中C为ND段电势最低的点,则下列说法正确的是(  ) 图8 A.q1、q2为等量异种电荷 B.N、C两点间场强方向沿x轴负方向 C.N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大 D.将一正点电荷从N点移到D点,电势能先增大后减小 答案 C 解析 根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷,A错.N、C间的电场方向沿x轴正方向,C点场强为0,B错.根据N→D间图线的斜率大小先减小后增大可知,场强先减小到零后反向增大,C正确;正电荷从N移到D,由Ep=qφ知,电势能先减小后增大,D错. 10 如图9所示,虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场,一带电粒子 图9 质量为m=2.0×10-11 kg、电荷量为q=+1.0×10-5 C,从a点由静止开始经电压为U=100 V的电场加速后,垂直于匀强电场方向进入匀强电场中,从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角.已知PQ、MN间距离为20 cm,带电粒子的重力忽略不计.求: (1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度v1; (2)匀强电场的场强大小; (3)ab两点间的电势差. 解析 (1)由动能定理得:qU=mv 代入数据得v1=104 m/s (2)因带电粒子重力不计,则进入PQ、MN间电场中后,做类平抛运动,粒子沿初速度方向做匀速直线运动:d=v1t. 粒子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动:vy=at. 由题意得:tan 30°= 由牛顿第二定律得qE=ma 联立以上相关各式并代入数据得: E=×103 N/C≈1.73×103 N/C (3)由动能定律得:qUab=mv2=m(v+v) 联立以上相关各式代入数据得:Uab=400 V 答案 (1)104 m/s (2)1.73×103 N/C (3)400 V 11.[电场中带电粒子的能量问题] 两个带等量正电的点电荷,固定在图10中P、Q两点,MN为PQ连线的中垂线,交PQ于O点,A为MN上的一点.一带负电的试探电荷q,从A点由静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则(  ) 图10 A.q由A向O的运动是匀加速直线运动 B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小 C.q运动到O点时的动能最大 D.q运动到O点时电势能为零 答案 BC 解析 根据等量同种电荷形成的电场的特点、力与运动的关系、功能关系解决问题.等量同种电荷的电场线如图所示, 负试探电荷q在A点由静止释放,在电场力的作用下从A向O做变加速直线运动,且电场力做正功,电势能减小,A错误,B正确;负试探电荷q通过O点后在电场力的作用下向下做变减速运动,因此q运动到O点时的速度最大,动能最大,选项C正确;因无限远处的电势为零,则O点的电势φ≠0,所以q在O点的电势能不为零,选项D错误. 12.[电场中功能关系问题]如图11所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力F将小球向 图11 下压至某位置静止.现撤去F,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中(  ) A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒 B.小球的重力势能增加-W1 C.小球的机械能增加W1+mv2 D.小球的电势能减少W2 答案 BD 解析 本题考查势能大小的计算和机械能守恒定律.由于电场力做正功,故小球与弹簧组成的系统机械能增加,机械能不守恒,故A选项错误;重力做功是重力势能变化的量度,由题意知重力做负功,重力势能增加,增加量为-W1,故B选项正确;小球增加的机械能等于重力势能的增加量与小球动能的增加量之和,即-W1+mv2,故C选项错误;根据电场力做功是电势能变化的量度,电场力做正功电势能减少,减少量为W2,故D选项正确. 13.(2014·北京·15)如图12所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面.下列判断正确的是(  ) 图12 A.1、2两点的场强相等 B.1、3两点的场强相等 C.1、2两点的电势相等 D.2、3两点的电势相等 答案 D 解析 本题考查电场线与等势面的特点,根据电场线的疏密程度判断场强大小,电场线越密,场强越强,则E1>E2,E1>E3,所以选项A、B错;同一等势面上的电势是相等的,选项D正确. 14.(2014·江苏·4)如图13所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是(  ) 图13 A.O点的电场强度为零,电势最低 B.O点的电场强度为零,电势最高 C.从O点沿x轴正方向,电场强度减小,电势升高 D.从O点沿x轴正方向,电场强度增大,电势降低 答案 B 解析 根据电场的叠加原理和电场线的性质解题,根据电场的对称性和电场的叠加原理知,O点的电场强度为零.在x轴上,电场强度的方向自O点分别指向x轴正方向和x轴负方向,且沿电场线方向电势越来越低,所以O点电势最高.在x轴上离O点无限远处的电场强度为零,故沿x轴正方向和x轴负方向的电场强度先增大后减小,选项B正确. 15.(2014·山东·19)如图14所示,半径为R的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A.已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样.一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出.下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是(  ) 图14 答案 A 解析 根据力与运动的关系和库仑定律解决问题,当试探电荷在球壳内部运动时,不受静电力作用,做匀速直线运动,故动能Ek不变.当试探电荷在球壳外部运动时,根据库仑定律,试探电荷受到的库仑斥力越来越小,故试探电荷做加速度减小的加速运动,试探电荷的动能越来越大,但增大得越来越慢.选项A正确,选项B、C、D错误. 16.(2014·新课标Ⅰ·21)如图15所示,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN,φP=φF;点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则(  ) 图15 A.点电荷Q一定在MP的连线上 B.连接PF的线段一定在同一等势面上 C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功 D.φP大于φM 答案 AD 解析 本题根据点电荷形成电场中等势面的特点及在任何电场中电场线与等势面垂直的特性进行解题,电场是由正点电荷产生的,所以电场线由正点电荷指向无穷远处,并且跟点电荷距离相等的点,电势相等,场强大小相等.由于φM=φN,φP=φF,所以点电荷Q到M和N的距离相等,到P和F的距离相等,即过F作MN的中垂线,然后作FP的中垂线,两中垂线的交点为点电荷Q所在的位置,由几何知识得Q在MP上,如图所示,故选项A正确;点电荷形成的电场中等势面是球面,故选项B错误;正试探电荷与Q同号,所以受斥力作用,故将其从P点搬运到N点时,电场力做正功,故选项C错误;由几何关系知点电荷Q距M的距离大,距P的距离小,所以φM<φP,故选项D正确. 17.如图16所示,一电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C点,斜面上有A、B两点,且A、B和C在同一直线上,A和C相距为L,B为AC中点.现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度正好又为零,已知带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k,求: 图16 (1)小球运动到B点时的加速度大小. (2)B和A两点间的电势差(用Q和L表示) 答案 (1) (2) 解析 (1)设带电小球所带电荷量为q,带电小球在A点时,mgsin 30°-k=maA 带电小球在B点时,-mgsin 30°=maB 且aA=,可解得aB= (2)带电小球由A点运动到B点应用动能定理,得 mgsin 30°·-qUBA=0 由mgsin 30°-k=maA=m 可得mg=k,可求得UBA= 18. (2012·海南·3)如图1所示,直线上有O、a、b、c四点,ab间的距离与bc间的距离相等.在O点处有固定点电荷.已知b点电势高于c点电势.若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点,再从b点运动到a点,则(  ) 图1 A.两过程中电场力做的功相等 B.前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功 C.前一过程中,粒子电势能不断减小 D.后一过程中,粒子动能不断减小 答案 C 解析 由题意知O点点电荷带正电,其周围部分电场线分布如图所示,负电荷由c到b再到a的过程中,电场强度不断变大,又=,故Wab>Wbc,故A、B项均错误;负电荷由cba过程中,电场力做正功,电势能不断减小,动能不断增加,故C项正确,D项错误. 19.将两金属球P、Q固定,让球P带上正电后,形成稳定的电场如图2所示,已知实线为电场线,虚线为等势面,其中A、B、C、D为静电场中的四点,则(  ) 图2 A.C、D两点的电场强度相同,电势相等 B.A、B两点的电势相同,电场强度不同 C.将电子从A点移至B点,电场力做负功 D.将电子从A点移至D点,电势能增大 答案 C 解析 C、D两点在同一等势面上,电势相等,但场强方向不同,故电场强度不相同,则A选项错误;A、B两点不在同一等势面上,电势不相同,场强方向相反,电场强度不同,故B选项错误;由题图可知从A点移至B点电势降低,故将电子从A点移至B点,电场力做负功,则C选项正确;A点、D点在同一等势面上,故将电子从A点移至D点,电场力不做功,电势能不变,故D选项错误. 20.如图3甲所示,Q1、Q2是两个固定的点电荷,其中Q1带正电.在它们连线的延长线上有a、b两点,一带正电的试探电荷以一定的初速度从a点沿直线经b点向远处运动,其v-t图象如图乙所示.若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放,则该试探电荷(  ) 图3 A.一定做加速运动 B.可能先做加速运动,后做减速运动 C.电势能可能增加 D.运动过程中所在位置的电势逐渐升高 答案 A 解析 根据试探电荷的速度—时间图象可知,b点的加速度为零,正电荷在ab上做减速运动,所以Q2带负电,且电荷量小于Q1所带的电荷量.因此在Q1左侧的合电场方向向左,若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放,则该试探电荷一定向左做加速运动,电场力做正功,电势能减小,电势降低,A正确,B、C、D错误. 21.某区域的电场线分布如图4所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点.取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计.在O到A运动过程中,下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是(  ) 图4 答案 B 解析 由题图可知,从O到A点,电场线先由密到疏,再由疏到密,电场强度先减小后增大,方向不变,因此粒子受到的电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,故A错误,B正确;沿着电场线方向电势降低,而电势与位移的图象的斜率表示电场强度,因此C错误;由于电场力做正功,导致粒子电势能减小,则动能增加,且图象的斜率先减小后增大,故D错误. 22.如图5所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F,以下说法正确的是(  ) 图5 A.E、F两点电势相等 B.B、D两点电场强度相同 C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能增加 D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同 答案 ABD 解析 等量异种点电荷+Q、-Q连线的垂直平分线是一条等势线,所以y轴是一条等势线,E、F的电势相等,故A正确.根据电场线的分布情况和对称性可知,B、D两点电场强度相同,故B正确.根据顺着电场线电势降低可知,B点的电势高于D点的电势,而正电荷在电势高处电势能大,所以试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小,故C错误.由以上分析可知,B、E间的电势差等于F、D间的电势差,根据电场力做功公式W=qU得知+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同,故D正确. 23.如图6所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹.粒子先经过M点,再经过N点.可以判定(  ) 图6 A.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 B.M点的电势高于N点的电势 C.粒子带正电 D.粒子在M点的动能大于在N点的动能 答案 BC 解析 电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密集,场强越大.M点所在区域电场线比N点所在区域电场线疏,所以M点的场强小,粒子在M点受到的电场力小,故A错误.沿电场线方向,电势逐渐降低.从总的趋势看,电场线的方向是从M到N的,所以M点的电势高于N点的电势,故B正确.如图所示,用“速度线与力线”的方法,即在粒子运动的始点M作上述两条线,显然电场力的方向与电场线的方向基本一致,所以粒子带正电,C正确.由于粒子的速度方向与电场力方向的夹角为锐角,所以电场力做正功,粒子的电势能减小,由能量守恒知其动能增加,故D错误. 24.两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图7中虚线所示,一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场,其运动轨迹为图中实线所示,若粒子只受静电力作用,则下列关于带电粒子的判断正确的是 图7 A.带正电 B.速度先增大后减小 C.电势能先增大后减小 D.经过b点和d点时的速度大小相同 答案 CD 解析 根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知,粒子带负电,选项A错误;粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功,速度先减小后增大,电势能先增大后减小,选项B错误,C正确;因为b、d两点在同一等势面上,所以在b、d两点的电势能相同,所以粒子经过b点和d点时的速度大小相同,选项D正确. 25.如图8所示,虚线a、b、c代表电场中一簇等势线,相邻等势线之间的电势差相等,实线为一带正电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,质点先后通过这条轨迹上的P、Q两点,对同一带电质点,据此可知(  ) 图8 A.三个等势线中,a的电势最高 B.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大 C.带电质点通过P点时的电场力比通过Q点时大 D.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大 答案 BC 解析 根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直,画出P、Q两点处场强的方向如图所示.则可知,三个等势线中a的电势最低,故A错误.质点从P到Q的过程,电场力做负功,质点的电势能增大,动能减小,则质点通过P点时的动能比通过Q点时大,在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小,故B正确,D错误;根据电场线的疏密程度可知,P点的电场强度大于Q点,则带电质点在P点受到的电场力大于Q点,故C正确. 26.如图9甲所示,真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴.理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示,则(  ) (右侧面积表示电势) 图9 A.x2处场强和x1处的场强大小相等、方向相同 B.球内部的电场为匀强电场 C.x1、x2两点处的电势相同 D.假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动,则从x1移到R处电场力做的功大于从R移到x2处电场力做的功 答案 AD 解析 根据题图乙所示的x轴上各点的电场强度随x变化关系,x2处场强和x1处场强大小相等、方向相同,球内部的电场为非匀强电场,选项A正确,B错误.易判断x1点处的电势大于x2点处的电势,选项C错误.由电场力做功的公式及题图乙可知,假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动,则从x1移到R处电场力做的功大于从R移到x2处电场力做的功,选项D正确. 27.如图10所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,轨道半径为R,A、B为圆水平直径的两个端点,AC为圆弧.一个质量为m、电荷量为-q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道.不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是(  ) 图10 A.小球一定能从B点离开轨道 B.小球在AC部分可能做匀速圆周运动 C.若小球能从B点离开,上升的高度一定小于H D.小球到达C点的速度可能为零 答案 BC 解析 本题考查学生对复合场问题、功能关系、圆周运动等知识综合运用分析的能力.若电场力大于重力,则小球有可能不从B点离开轨道,A错.若电场力等于重力,小球在AC部分做匀速圆周运动,B正确.因电场力做负功,有机械能损失,上升的高度一定小于H,C正确.由圆周运动知识可知若小球到达C点的速度为零,则在此之前就已脱轨了,D错. 28.在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0×105 N/C,方向与x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8 C、质量m=1.0×10-2 kg的绝缘物块,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0 m/s,如图11所示,求物块最终停止时的位置.(g取10 m/s2) 图11 答案 在O点左侧距O点0.2 m处 解析 物块先在电场中向右减速,设运动的位移为x1,由动能定理得 -(qE+μmg)x1=0-mv, 所以x1=, 代入数据得x1=0.4 m 可知,当物块向右运动0.4 m时速度减为零,因物块所受的静电力F=qE=0.03 N>Ff=μmg=0.02 N,所以物块将沿x轴负方向加速,跨过O点之后在摩擦力作用下减速,最终停止在O点左侧某处,设该点距O点距离为x2,则对全过程由动能定理得 -μmg(2x1+x2)=0-mv, 解得x2=0.2 m. 29.如图12所示,在O点放置一个正电荷,在过O点的竖直平面内的A点,自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°,A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v,试求: 图12 (1)小球通过C点的速度大小; (2)小球由A运动到C的过程中电势能的增加量. 答案 (1) (2)mgh-mv2-mgR 解析 (1)因B、C两点电势相等,小球由B到C只有重力做功,由动能定理得: mgR·sin 30°=mv-mv2 得:vC=. (2)小球由A运动到C应用动能定理得: WAC+mgh=mv-0 得WAC=mv-mgh=mv2+mgR-mgh. 由电势能变化与电场力做功的关系得: ΔEp=-WAC=mgh-mv2-mgR. - 22 - / 22
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