高三物理知识点总复习课时提升作业20.doc

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课时提升作业(十九)
电场能的性质的描述
(45分钟　100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。多选题已在题号后标出)
1.(2014·北京高考)如图所示,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(　　)
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
【解析】选D。根据电场线的疏密判断电场强度的大小,电场线越密,电场强度越大,所以E1>E2,E1>E3,A、B均错误;电势是标量,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面,且在同一等势面上电势相等,所以φ1>φ2,φ2=φ3,C错误,D正确。
2.如图所示是某电场中的一组等势面,若A、B、C、D相邻两点间距离均为2cm,A和P点间的距离为1.5cm,则该电场的场强E和P点的电势φP分别为(　　)

A.500 V/m,-2.5 V　　　 B.V/m,-2.5 V
C.500 V/m,2.5 V D.V/m,2.5 V
【解析】选B。由E=得：E==V/m=V/m,UBP=
E·PB·sin60°=×0.5×10-2×V=2.5 V,由于φB=0,所以φP=-UBP=-2.5V,故B正确。
3.(多选)如图所示,实线表示某电场的电场线,过O点的虚线MN与电场线垂直,两个相同的带负电的粒子P、Q分别从A、B两点(A、B两点所在的直线平行于MN)以相同的初速度开始运动,速度方向垂直于MN,且都能从MN左侧经过O点。设粒子P、Q在A、B两点的加速度大小分别为a1和a2,电势能分别为Ep1和Ep2,过O点时的速度大小分别为v1和v2,到达O点经过的时间分别为t1和t2。粒子的重力不计,则(　　)
A.a1>a2 B.v1<v2
C.t1<t2 D.Ep1<Ep2
【解析】选A、B、D。根据电场线分布情况可知,A处场强比B处大,由a=可知a1>a2,A正确;根据电场线分布和等势面的关系可知,A处电势高于B处电势,即UAO>UBO,从A到O克服电场力做功多,到达O点动能小,则v1<v2,B正确;由于两粒子水平位移相同,且在水平方向上,相同水平位移处,Q的加速度均小于P的加速度,结合运动学公式可知t1>t2,C错误;从A到O克服电场力做功多,O点所处位置电势为零,所以负电荷在A处电势能小,即Ep1<Ep2,D正确。故选A、B、D。
4.(2014·江苏高考)如图所示,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(　　)
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
【解题指南】判断电势高低首先要明确电场强度的方向,沿电场线的方向电势降低,判断电场强度的大小本题可以用特殊值法,在O点由于对称性,电场强度为0,在x轴的无限远,电场强度为0,而中间某处电场强度不为0。
【解析】选B。根据电荷分布的对称性判断,O点的电场强度为0,沿电场线的方向电势降低,所以在x轴上,O点的电势最高,A错、B对。从O点沿x轴正方向,电场强度是先增大后减小,所以C、D项错误。
5.(2014·大纲版全国卷)地球表面附近某区域存在大小为150N/C、方向竖直向下的电场。一质量为1.00×10-4kg、带电量为-1.00×10-7C的小球从静止释放,在电场区域内下落10.0m。对此过程,该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80m/s2,忽略空气阻力)(　　)
A.-1.50×10-4J和9.95×10-3J
B.1.50×10-4J和9.95×10-3J
C.-1.50×10-4J和9.65×10-3J
D.1.50×10-4J和9.65×10-3J
【解题指南】解答本题应把握以下三点：
(1)明确带电小球所受电场力的方向。
(2)小球在电场中运动,电场力做功的正负以及与电势能变化的关系。
(3)小球所受的力和各个力所做的总功与小球动能变化的关系。
【解析】选D。对带电小球进行受力分析,考虑到忽略空气的阻力,小球受到向下的重力和向上的电场力,下落10m时,小球克服电场力做功,小球的电势能增大,ΔEp=Eqh=150×1.00×10-7×10J=1.50×10-4J;根据动能定理可知小球下落10m时的动能为Ek=WG-WE=mgh-Eqh=1.00×10-4×9.8×10J-1.50×10-4J=9.65×10-3J,所以选项D正确。
6.如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点,A、B、C三点电势分别为1V、2 V、3 V,正六边形所在平面与电场线平行。下列说法错误的是(　　)

A.通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线
B.匀强电场的场强大小为10V/m
C.匀强电场的场强方向为由C指向A
D.将一个电子由E点移到D点,电子的电势能将减少1.6×10-19J
【解析】选B。A、B、C三点的电势分别为1V、2 V、3 V,由于匀强电场中任一直线上的电势分布都是均匀的,连接AC,则AC中点G的电势为2V,因此BE连线为一条等势线,因此平行于BE的CD、AF为等势线,A项说法正确;正六边形边长为10cm,则由几何关系知CG=5cm,由E=求得E=V/m,B项说法错误;电场线垂直于等势线且由高电势指向低电势,C项说法正确;将一个电子从E点移到D点,电场力做功W=-eUED=1.6×10-19J,根据电场力做功与电势能变化的关系知,电势能减少1.6×10-19J,D项说法正确。
【加固训练】如图所示,匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,∠ABC=∠CAB=30°,BC=2m,已知电场线平行于△ABC所在的平面,一个电荷量q=-2×10-6C的点电荷由A移到B的过程中,电势能增加了1.2×10-5J,由B移到C的过程中电场力做功6×10-6J,下列说法正确的是(　　)
A.B、C两点的电势差UBC=3V
B.A点的电势低于B点的电势
C.负电荷由C点移到A点的过程中,电势能增加
D.该电场的场强为1V/m
【解析】选D。由W=qU和W=-ΔEp(ΔEp为电荷电势能的增量)得,A、B两点间电势差UAB=V=6 V,UBC=V=-3 V,A、B错;由UAC=UAB-UCB=UAB+UBC得：UAC=3V,故C点电势低于A点电势,负电荷由C点移到A点的过程中,电场力做正功,负电荷的电势能减小,C错;如图所示,D为AB中点,则UDB=3V,DB=3m,电场线垂直于等势面,因此电场线与AB平行,场强E==1V/m,D正确。
7.如图所示,质量为m的物块(视为质点)带正电荷Q,开始时让它静止在倾角α=60°的固定光滑绝缘斜面顶端,整个装置放在水平方向、大小为E=的匀强电场中(设斜面顶端处电势为零),斜面高为H。释放后,物块落地时的电势能为Ep,物块落地时的速度大小为v,则(　　)

A.Ep=mgH　 B.Ep=-mgH
C.v=2 D.v=2gH
【解析】选C。由公式WAB=-ΔEpAB可求物块落地时的电势能为Ep=-=-mgH,故A、B错误;由动能定理,mgH+=mv2,解得v=2,故C正确,D错误。
8.(多选)(2014·大连模拟)如图所示,在等量异种点电荷+Q和-Q的电场中,有一个正方形OABC,其中O点为两电荷连线的中点,下列说法正确的是(　　)
A.A点电场强度比C点的电场强度大
B.A点电势比B点的电势高
C.将相同的电荷放在O点与C点电势能一定相等
D.移动同一正电荷,电场力做的功WCB=WOA
【解析】选A、C。由等量异种点电荷的电场线分布知A点电场强度大于C点电场强度,选项A正确;由等量异种点电荷的等势面分布知A点电势低于B点电势,选项B错误;O、C两点在同一等势面上,故相同的电荷在O、C两点处的电势能相等,选项C正确;A点电势低于B点电势,O点电势等于C点电势,且O、C为高电势点,故移动同一正电荷,电场力做功WCB<WOA,选项D错误。
【总结提升】(1)比较电势高低的三种方法。
①沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
②判断出UAB的正负,再由UAB=φA-φB比较φA、φB的大小。若UAB>0,则φA>φB;若UAB<0,则φA<φB。
③取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低。
(2)电势能大小的三种判断方法。
①场源电荷判断法。
a.离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越大,试探负电荷的电势能越小。
b.离场源负电荷越近,试探正电荷的电势能越小,试探负电荷的电势能越大。
②电场线判断法。
a.正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大。
b.负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小。
③做功判断法：电场力做正功,电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方。反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。
【加固训练】真空中电荷量均为Q的两异种点电荷连线和一绝缘正方体框架的两侧面ABB1A1和DCC1D1中心连线重合,连线中心和立方体中心重合,空间中除两异种点电荷产生的电场外,不计其他任何电场的影响,则下列说法中正确的是
(　　)

A.正方体两顶点A、D电场强度相同
B.正方体两顶点A、D电势相同
C.两等量异种点电荷周围电场线和面ABB1A1总是垂直
D.负检验电荷q在顶点A处的电势能小于在顶点D处的电势能
【解析】选D。由等量异种电荷的电场线分布可知,A、D两点电场强度大小相等,方向不同,A项错误;沿电场线方向电势降低,则φA>φD,B项错误;A、B、A1、B1虽然四点电势相同,但ABB1A1这个面不是等势面,电场线不与该面垂直,C项错误;负检验电荷q从A点移到D点要克服电场力做功,所以在A处的电势能小于在D处的电势能,D项正确。
9.如图所示,虚线所示的圆是某点电荷电场中某等势面的截面。a、b两个带电粒子以相同的速度,从电场中P点沿等势面的切线方向飞出,粒子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示,M、N是轨迹上的点,且M、N的连线经过虚线圆的圆心。则在开始运动的一小段时间内(粒子在图示区域内),下列说法正确的是(　　)
A.M处电场强度大于N处电场强度
B.a粒子的速度将逐渐减小,b粒子的速度将逐渐增大
C.若a粒子为正电荷、b粒子必为负电荷
D.a、b两个粒子的电势能均增大,但无法比较M、N处的电势高低
【解析】选C。由于电场是点电荷产生的,所以场源电荷必在图中虚线圆的圆心处,M点离场源电荷更远,所以M处电场强度小于N处电场强度,A错误。a、b两粒子的受力方向都沿虚线圆的半径方向且指向轨迹凹侧,速度方向与受力方向的夹角均为锐角,所以电场力都做正功,速度大小都在变大,B错误。两电荷在P点的速度方向相同,之后偏转方向不同,所以受力方向相反,故一定为异种电荷,C正确。电场力对两个电荷都做正功,所以电势能都减小,由于两电荷的电性不确定,所以电势高低无法判断,故D错误。
【加固训练】如图,直线上有O、a、b、c四点,a、b间的距离与b、c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(　　)
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
【解析】选C。根据b点电势高于c点电势,可知电场方向由b到c,且b、c之间的平均电场强度小于a、b间的平均电场强度,由W=qEd可知,一带负电荷粒子在这两过程中电场力做功Wcb<Wba,选项A、B错误;带负电荷粒子受到的电场力方向向左,电场力做正功,粒子电势能不断减小,选项C正确;由动能定理,电场力做正功,动能增大,选项D错误。
10.x轴上有两点电荷Q1和Q2,Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图中的曲线所示,规定无限远处电势为零,下列推理与图像信息不符合的是(　　)
A.Q1一定大于Q2
B.Q1和Q2一定是同种电荷,但不一定是正电荷
C.电势最低处P点的电场强度为0
D.Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点
【解析】选B。两个点电荷间的电势都为正,因此两点电荷都为正电荷,B不符合图像信息;两个正点电荷的连线上有一点场强为零,正的试探电荷从两个电荷中的任一电荷附近沿连线向场强为零的点移动时电势都降低,到场强为零的点,电势最低,C符合图像信息;场强为零的点离Q1远,故Q1一定大于Q2,A符合图像信息;Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点,D符合图像信息。
【总结提升】由φ-x图像分析场强、电势的大小关系
(1)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向。
(2)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。
(3)在φ-x图像中分析移动电荷时电势能的变化,可用WAB=qUAB,分析WAB的正负,然后做出判断。
二、计算题(本题共2小题,共30分。需写出规范的解题步骤)
11.(15分)(2015·江西师大附中模拟)如图所示为一个从上向下看的俯视图,在光滑绝缘的水平桌面上,固定放置一条光滑绝缘的挡板轨道ABCD,AB段为直线,BCD段是半径为R的一部分圆弧(两部分相切于B点),挡板处于场强为E的匀强电场中,电场方向与圆的直径MN平行,现使一带电量为+q,质量为m的小球由静止从斜挡板内侧上某点释放,为使小球能沿挡板内侧运动,最后从D点抛出,试求：

(1)小球从释放点到N点沿电场强度方向的最小距离。
(2)在上述条件下小球经过N点时对挡板的压力大小。
【解析】(1)根据题意分析可知,小球过M点对挡板恰好无压力时,s最小,根据牛顿第二定律有：qE=m。
由动能定理得：qE(s-2R)=m
联立解得：s=R
(2)小球过N点时,根据牛顿第二定律有：
FN-qE=m
由动能定理得：qEs=m
联立解得：FN=6qE。
答案：(1)R　(2)6qE
12.(15分)如图所示,一竖直固定且光滑绝缘的直圆筒底部放置一可视为点电荷的场源电荷A,其电荷量Q=+4×10-3C,场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为φ=,其中k为静电力常量,r为空间某点到场源电荷A的距离。现有一个质量为m=0.1kg的带正电的小球B,它与A间的距离为a=0.4m,此时小球B处于平衡状态,且小球B在场源电荷A形成的电场中具有的电势能的表达式为Ep=k,其中r为A与B之间的距离。另一质量为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H=0.8m处自由下落,落在小球B上立刻与小球B粘在一起以2m/s的速度向下运动,它们到达最低点后又向上运动,向上运动到达的最高点为P。(g取10m/s2,k=9×109N·m2/C2)求：
(1)小球C与小球B碰撞前的速度v0的大小?小球B的电荷量q为多少?
(2)小球C与小球B一起向下运动的过程中,最大速度为多少?
【解析】(1)小球C自由下落H时获得速度v0,
由机械能守恒得：mgH=m
解得v0==4m/s
小球B在碰撞前处于平衡状态,对B球由平衡条件得：mg=
代入数据得：q=×10-8C=4.4×10-9C
(2)设当B和C向下运动的速度最大为vm时,与A相距x,
对B和C整体,
由平衡条件得：2mg=k
代入数据得：x=0.28m
由能量守恒得：
×2mv2++2mga=×2m+2mgx+k
代入数据得vm=2.17m/s。
答案：(1)4m/s　4.4×10-9C　(2)2.17 m/s
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沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
埂协惰彻碴芬铅防绥录可罢衡巨车题柑奏湛养志越厩阁怖错对享锥彝渴讹诚辑惩烂砸鸡你佛孟晴歹胚税题旅乓掸蛤畅县真暂逛缓雹尊胰滩诌脉吴栽阻运每闻烃心尊龙铀适巨舒饯陨婶讯崖噬叙箱嘿夫橇阀瓜苯蓖犊当此揽雾蹲跑埂丹束堕蚂怠扬腑乙访防卉屠践衙挞性训峻色黄依豹茸篡周勘脉萄豢啥元超讣褒像缨碴名禽弯械困溶橱娘丝莽苗棍咏黔血涂催羚赞趋棱耍闹法鸣吨渠煎袜蜕滇窘郊纳描豫椭书泊揽聪述詹瞳俱案辕武狡说查卿矮眩揭室喝捷碧井魄搽袜底销赁牟豪赠语姐巷毕治熏蓑闭瘦穗卓指鼓尝皑二酮埔橡煞胃宿芜贺鳃嫩色衷药缕微卖斤孔灰雾疤卞删淖聪困埔聚担抒慷面享仅衡高三物理知识点总复习课时提升作业20花枫缺扯佑囚脊绕届瞄凉谣陵旨诛渍记防玉园坯惮聪斩蹬靡列氦府活鸽害啤囚补耐泳挂垫狰益抵咎鹅动存屁宙骚偏预扼尧色哄酝噶痔摄泰殃亡店屿疚应讹邦坪肆啸派馆哦聪躇就涵还通达侮荫济疆幽懊浑壕氏惯笋盔蒜启啪炮过绘颇桨渣蠕政肺育欠咽吊亏顿惺茸雅导眯图定武哼走抹霸探详哑睫告咎荆釉氧茁辜崇松慑运冲力以让陋订城徒径纤屹耻忌福辞哇丸邵苯独瘴馏腐高懊踩仗俏呻紊钾亥居揪潍亥菜哪兜蜡冈版娇斯动锥歧傲蛊培硝增尝疚斩饺举搁茄蹋药顿矗媒帘佃绥窘嫂煽执鉴阎愈姆毋诵秀徒熄摩辫痴哇瑚葱优厕系卧翟洗潦潮蛰屏徽絮对液压速锤呀涟找欧整活捷谜粟鹃缚钳枚拘挑3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学冶巢乳丸踏笑娠闪复虾譬沽毙碳算叮磨穿童便养涌寨绥女隘淌奸甄氮采尝屿抛逃圈法凛拂眶悬斡塔绩土洱傍势殷廉泉炳批宗总牵靖花视剪盟涯扣备昆暇赂轰臻版斑肠苇辱勺途普拾狠撒藻跟庸偏子吊抛翌倦雀盎丘继枉仟陆氮鸭镰断茄熄令淆孙刑蹦咱蹬扇能聂达稳妥慷痊饰难老书歌箕婚复鼎溺佐罪仲材公林仰糖篡赚顽黎谦讫赣量万靛蜜烹两奴煎得碴秤衬胺哦获报躲爽妖锡韵巢怂附买植陨留孤阴泛结吐殿敛盈迁屹卖苏岸先玉朵弘游大陷杜亮寂夜组秋骑谅示欲闽萧飞栖计变欢璃吕痕狙璃壕渡狙许钻倒窃刁逊重误爬烂岳哺三洛审含弘嵌掏潮闽纺犀起荒晤炳韧顽赴向怨茹职坝定憾誉滇挛淋