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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 第2講電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述課時(shí)提升作業(yè) 教科版選修3-1 一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出,選不全得4分) 1.(xx濟(jì)南模擬)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說法正確的是 ( ) A.銅絲編織的衣服不易拉破 B.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢(shì)為零 C.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零 D.銅絲電阻小，能對(duì)人體起到保護(hù)作用 2.(xx福州模擬)如圖所示，虛線是某一靜電場(chǎng)的一簇等勢(shì)線及其電勢(shì)值，一帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下飛經(jīng)該電場(chǎng)時(shí)，恰能沿圖中的實(shí)線從A點(diǎn)飛到B點(diǎn)，則下列判斷正確的是( ) A.該粒子帶負(fù)電 B.A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) C.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能 D.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于在B點(diǎn)的動(dòng)能 3.(xx吉安模擬)空間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中建立如圖所示的直角坐標(biāo)系O-xyz,M、N、P為電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，a，0)，N點(diǎn)的坐標(biāo)為 (a，0，0)，P點(diǎn)的坐標(biāo)為(a，，)。已知電場(chǎng)方向平行于直線MN，M點(diǎn)電勢(shì)為0，N點(diǎn)電勢(shì)為1 V，則P點(diǎn)的電勢(shì)為( ) A. V B. V C. V D. V 4.(多選)(xx青島模擬)如圖所示，虛線所示的圓是某電場(chǎng)中某等勢(shì)面的截面。a、b兩個(gè)帶電粒子以相同的速度，從電場(chǎng)中P點(diǎn)沿等勢(shì)面的切線方向飛出，粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，則在開始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)(粒子在圖示區(qū)域內(nèi))，下列說法正確的是( ) A.a粒子所受電場(chǎng)力逐漸變小，b粒子所受電場(chǎng)力逐漸變大 B.a粒子的速度將逐漸減小，b粒子的速度將逐漸增大 C.a、b兩粒子所帶電荷的電性必定相反 D.a、b兩個(gè)粒子的電勢(shì)能均減小 5. (多選)真空中一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的部分電場(chǎng)線如圖所示，分別標(biāo)記為1、2、3、4、5，且1、2和5、4分別關(guān)于3對(duì)稱。以電場(chǎng)線3上的某點(diǎn)為圓心畫一個(gè)圓，圓與各電場(chǎng)線的交點(diǎn)分別為a、b、c、d、e，則下列說法中正確的是( ) A.電場(chǎng)強(qiáng)度Ea>Ec B.電勢(shì)φb>φd C.將一正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功 D.將一負(fù)電荷由b點(diǎn)移到e點(diǎn)，電勢(shì)能增大 6.(xx嘉定區(qū)模擬)如圖所示，在粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個(gè)帶同種電荷的小物塊。由靜止釋放后， 兩個(gè)物塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，并最終停止。在物塊運(yùn)動(dòng)過程中，下列表述正確的是( ) A.兩個(gè)物塊的機(jī)械能守恒 B.物塊受到的庫(kù)侖力不做功 C.兩個(gè)物塊的電勢(shì)能逐漸減少 D.物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫(kù)侖力 7.(多選)(xx廣東高考)如圖所示是靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后,分落在收集板中央的兩側(cè),對(duì)礦粉分離的過程,下列表述正確的有( ) A.帶正電的礦粉落在右側(cè) B.電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功 C.帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大 D.帶正電的礦粉電勢(shì)能變小 8.(多選)(2011山東高考)如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a與c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是( ) A.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) B.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) C.a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差 D.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能 9.如圖所示，AC、BD為圓的兩條互相垂直的直徑，圓心為O，半徑為r，將帶等量電荷的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱，+q與O點(diǎn)的連線和OC夾角為30，下列說法正確的是( ) A.A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φA=φC B.B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φB=φD C.A、O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小、方向相同 D.B、D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小、方向相同 10.(多選)如圖甲所示，一條電場(chǎng)線與Ox軸重合，取O點(diǎn)電勢(shì)為零，Ox方向上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x變化的情況如圖乙所示，若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子，電子僅受電場(chǎng)力的作用，則( ) A.電子將沿Ox方向運(yùn)動(dòng) B.電子的電勢(shì)能將增大 C.電子運(yùn)動(dòng)的加速度恒定 D.電子運(yùn)動(dòng)的加速度先減小后增大 二、計(jì)算題(本大題共2小題，共30分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11.(15分)如圖所示，帶電荷量為Q的正點(diǎn)電荷固定在傾角為30的光滑絕緣斜面底部的C點(diǎn)，斜面上有A、B兩點(diǎn)，且A、B和C在同一直線上，A和C相距為L(zhǎng)，B為AC中點(diǎn)?，F(xiàn)將一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)帶電小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又為零。已知帶電小球在A點(diǎn)處的加速度大小為，靜電力常量為k,求： (1)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的加速度大小。 (2)B和A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(用Q和L表示)。 12.(能力挑戰(zhàn)題)(15分)如圖所示，有三根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=0.3 m的不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線，其中兩根的一端分別固定在天花板上的P、Q點(diǎn)，另一端分別拴有質(zhì)量均為m=0.12 kg的帶電小球A和B，其中A球帶正電，電荷量為q=310-6 C。A、B之間用第三根線連接起來(lái)。在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E作用下，A、B保持靜止，懸線仍處于豎直方向，且A、B間細(xì)線恰好伸直。(靜電力常量k=9109 Nm2/C2，取g=10 m/s2) (1)此勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E為多大； (2)現(xiàn)將PA之間的線燒斷，由于有空氣阻力，A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。求此時(shí)細(xì)線QB所受的拉力FT的大小，并求出A、B間細(xì)線與豎直方向的夾角θ； (3)求A球的電勢(shì)能與燒斷前相比改變了多少(不計(jì)B球所帶電荷對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)的影響)。 答案解析 1.【解析】選C。金屬網(wǎng)能起到屏蔽外部電場(chǎng)的作用，網(wǎng)內(nèi)的人體相當(dāng)于一個(gè)等勢(shì)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，對(duì)電工起到安全保護(hù)作用，故本題選C。 2.【解析】選B。由于電場(chǎng)線是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，所以可以判斷出此電場(chǎng)是由負(fù)電荷所產(chǎn)生的，位置大約在A點(diǎn)左上方，由粒子軌跡的彎曲方向可判斷該粒子帶正電，由A到B電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，故本題只有B對(duì)。 【變式備選】如圖所示，一帶電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在電場(chǎng)力作用下形成圖中所示的運(yùn)動(dòng)軌跡。M和N是軌跡上的兩點(diǎn)，其中M點(diǎn)是軌跡的最右點(diǎn)。不計(jì)重力，下列表述正確的是( ) A.粒子在M點(diǎn)的速率最大 B.粒子所受電場(chǎng)力沿電場(chǎng)方向 C.粒子在電場(chǎng)中的加速度不變 D.粒子在電場(chǎng)中的電勢(shì)能始終在增加 【解析】選C。根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合力指向軌跡的凹側(cè)的特點(diǎn)，再結(jié)合電場(chǎng)力的特點(diǎn)可知粒子帶負(fù)電，即受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反，B錯(cuò)；從N點(diǎn)到M點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功，粒子做減速運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加，當(dāng)達(dá)到M點(diǎn)后電場(chǎng)力做正功，粒子做加速運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能減小，則粒子在M點(diǎn)的速度最小，A、D錯(cuò)；在整個(gè)過程中粒子只受電場(chǎng)力，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度不變，C正確。 3.【解析】選D。將立體圖畫成平面圖，如圖所示，P′為P在xOy平面上的投影，P″為P′在MN上的投影，P與P′、P″具有相等的電勢(shì)，可見P″點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向?yàn)镸N的四等分點(diǎn)，P″點(diǎn)的電勢(shì)為 V，故P點(diǎn)的電勢(shì)為 V，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 4.【解析】選A、C、D。電場(chǎng)線的疏密代表電場(chǎng)的強(qiáng)弱，由圖可知越靠近圓心電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大，故a出發(fā)后的一小段時(shí)間內(nèi)其所處的位置的場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越小，而b出發(fā)后的一小段時(shí)間內(nèi)其所處的位置場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大，所以出發(fā)后的一小段時(shí)間內(nèi)a受到的電場(chǎng)力變小，b受到的電場(chǎng)力變大，故A正確。由于出發(fā)后電場(chǎng)力始終對(duì)電荷做正功，所以兩電荷的電勢(shì)能均減小，動(dòng)能越來(lái)越大，故兩個(gè)電荷的速度都將越來(lái)越大，故B錯(cuò)誤D正確。由于兩電荷所受的電場(chǎng)力的方向相反，所以a、b兩粒子所帶的電荷的電性相反，故C正確。 5.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直，題圖中的圓不是等勢(shì)面。 (2)沿電場(chǎng)線方向，等勢(shì)面的電勢(shì)逐漸降低。 【解析】選A、D。由點(diǎn)電荷電場(chǎng)分布特點(diǎn)可知，以點(diǎn)電荷為圓心的圓上各點(diǎn)的電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)大小均相等，沿題圖所示的電場(chǎng)方向，等勢(shì)面的電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)線越來(lái)越密，故Ea>Ec，A正確；φb=φd，B錯(cuò)誤；Uad<0，正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)時(shí)，Wad=Uadq<0，C錯(cuò)誤；又Ube>0，負(fù)電荷由b點(diǎn)移到e點(diǎn)時(shí)，Wbe=Ube(-q)<0，即電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，D正確。 6.【解析】選C。物塊在運(yùn)動(dòng)過程中有電場(chǎng)力做功和克服摩擦力做功，故機(jī)械能不守恒，所以A、B均錯(cuò)誤。由于電場(chǎng)力對(duì)物塊均做正功，所以兩物塊的電勢(shì)能均減小，故C正確。開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，庫(kù)侖力大于摩擦力，隨著兩物塊距離的增大，庫(kù)侖力減小，之后摩擦力大于庫(kù)侖力，物塊靜止時(shí)庫(kù)侖力等于摩擦力，故D錯(cuò)誤。 7.【解題指南】本題需從正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中受力及電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能之間的關(guān)系中尋找解題依據(jù)。 【解析】選B、D。由圖可知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的方向水平向左，故帶正電的礦粉受水平向左的電場(chǎng)力作用而落在左側(cè)，A錯(cuò)。在帶正電的礦粉下落的過程中，由于受到向左的電場(chǎng)力作用而向左運(yùn)動(dòng)，故電場(chǎng)力對(duì)帶正電的礦粉做正功，該種礦粉的電勢(shì)能減小,D正確。對(duì)于帶負(fù)電的礦粉而言，由于受到水平向右的電場(chǎng)力作用而向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力對(duì)其做正功，電勢(shì)能減小，C錯(cuò),B正確。故B、D選項(xiàng)正確。 8.【解析】選B、C。對(duì)于等量異種點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)中每一個(gè)位置處的電場(chǎng)強(qiáng)度都是兩個(gè)電荷形成的電場(chǎng)相疊加的結(jié)果，在MN直線上在兩電荷中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)最大，在兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小(在電場(chǎng)線分布稠密的地方電場(chǎng)較強(qiáng))?？梢耘袛郆正確，A錯(cuò)誤。電勢(shì)差是電勢(shì)的差值，由題意可知MN是兩個(gè)電荷連線的中垂線，故C正確。把正電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤。 9.【解析】選A。根據(jù)等量異號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中等勢(shì)面的形狀以及特點(diǎn)可知，由于A、C兩點(diǎn)是兩點(diǎn)電荷連線中垂線上的兩點(diǎn)，即它們?cè)谕坏葎?shì)面上，故φA=φC，A對(duì)；B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB＞φD，B錯(cuò)；根據(jù)等量異號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中電場(chǎng)線的形狀及特點(diǎn)可知，A、O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同、大小關(guān)系為EO＞EA，C錯(cuò)；B、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不同，大小相同，D錯(cuò)。 10.【解析】選A、D。由題圖乙可知，沿x軸正方向電勢(shì)越來(lái)越高，故電場(chǎng)線方向沿x軸負(fù)方向，電子受到的電場(chǎng)力沿x軸正方向，故電子將沿Ox方向運(yùn)動(dòng)，電子的電勢(shì)能將減小，A正確,B錯(cuò)誤；因電勢(shì)φ隨x的增大，其變化率先減小后增大，故沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大，電子運(yùn)動(dòng)的加速度先減小后增大，D正確，C錯(cuò)誤。 【總結(jié)提升】由φ -x圖像分析場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)的大小關(guān)系 (1)在φ -x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小，并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。 (2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ -x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，φ -x圖線存在極值，其切線的斜率為零。 (3)在φ -x圖像中分析移動(dòng)電荷時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB=qUAB，分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷。 11.【解析】(1)帶電小球在A點(diǎn)時(shí)： mgsin30-。 (3分) 帶電小球在B點(diǎn)時(shí)： (3分) 且 可解得： (1分) (2)由A點(diǎn)到B點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理得： mgsin30-UBAq=0。 (3分) 由mgsin30-k=maA=m可得： (3分) 可求得： (2分) 答案：(1) (2) 12.【解析】(1)B球水平方向合力為零，則有 (2分) 所以 (2分) (2)兩球及細(xì)線最后位置如圖所示， QB的拉力FT=2mg=20.1210 N=2.4 N (2分) A球受力平衡，則有qE=mgtanθ, (2分) 所以，即θ=37 (2分) (3)A球克服電場(chǎng)力做功， W=-qEL(1-sinθ)=-310-631050.3(1-0.6) J=-0.108 J (3分) 所以A球的電勢(shì)能增加了ΔEp=0.108 J (2分) 答案：(1)3105 N/C (2)2.4 N 37 (3)增加0.108 J