金板学案高考物理一轮复习 第7章 第2课 电场的能的性质练习.doc

第2课电场的能的性质1静电力做功 (1)特点：静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关 (2)计算方法： wqed，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离 wabquab，适用于任何电场2电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功 (2)静电力做功与电势能变化的关系： 静电力做的功等于电势能的减少量，即wabepaepbep. (3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零3电势 (1)定义：电场中任意一点a的电势，数值上等于把单位正电荷从a点移到参考点p时电场力所做的功 (2)定义式：a (3)矢标性：电势是标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低) (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同4等势面 (1)定义：电场中电势相等的各点组成的面 (2)特点： 等势面一定与电场线垂直在同一等势面上移动电荷时电场力不做功电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面等势面越密的地方电场强度越大，反之越小1电势差(1)定义：电荷在电场中，由一点a移到另一点b时，电场力做的功wab与移动的电荷的电荷量q的比值(2)定义式：uab(3)电势差与电势的关系：uabab，uabuba.(4)影响因素：电势差uab由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功wab无关，与零电势点的选取无关1电势差与场强的关系式uabed，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离2电场强度的另一种表达式：(1)表达式：e.(2)意义：电场中，场强方向是指电势降低最快的方向在匀强电场中，场强在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势 1如图所示，a、c是以正点电荷q为圆心的某一圆周上的两点，b是线段ac的中点现将一正电荷从a经b移到c，则(cd)a从a到c，电场力对该电荷一直做正功b从a到c，电场力对该电荷一直不做功c该电荷在a、b、c三点时的电势能大小关系是epbepaepcd该电荷在a、b、c三点时所受电场力的大小关系是fbfafc解析：从a到c，电场力对该正电荷先做负功，后做正功，其电势能先增加后减少，而a与c在同一等势面上，所以a、b错误，c正确；又根据库仑定律可知d正确2如图所示，虚线表示等势面，相邻两等势面间的电势差相等，有一带正电的小球在电场中运动，实线表示该小球的运动轨迹小球在a点的动能等于20 ev，运动到b点时的动能等于2 ev.若取c点为零势点，则当这个带电小球的电势能等于6 ev时(不计重力和空气阻力)，它的动能等于(b)a16 ev b14 evc6 ev d4 ev解析：从a到b由动能定理可知，电场力做功wab18 ev，则从a到b电势能增加量epab18 ev，则由等势面特点及c点为零势点可知：a点电势能epa12 ev，又由动能和电势能之和不变可判断b正确3如图所示，在xoy平面内有一个以o为圆心、半径r0.1 m的圆，p为圆周上的一点，o、p两点连线与x轴正方向的夹角为.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小e100 v/m，则o、p两点的电势差可表示为(a)auop10sin (v) buop10sin (v)cuop10cos (v)duop10cos (v)解析：在匀强电场中，两点间的电势差ued，而d是沿场强方向上的距离，所以doprsin ，故uop100(0.1sin )10sin (v)，所以选项a正确4某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是(bd) ac点场强大于b点场强ba点电势高于b点电势c若将一试探电荷q由a点释放，它将沿电场线运动到b点d若在d点再固定一点电荷q，将一试探电荷q由a移至b的过程中，电势能减小解析：根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小可知c点的电场强度小于b点的电场强度，选项a错误；根据沿电场线方向电势逐渐降低可知a点电势高于b点电势，选项b正确；只有当电场线为直线时，试探电荷静止释放，才能沿电场线运动，所以选项c错误；若在d点再固定一点电荷q，将一试探电荷q由a移至b过程中，电场力做正功，电势能减小，选项d正确课时作业一、单项选择题 1在静电场中(c)a电场强度处处为零的区域内，电势一定也处处为零b电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同c电场强度的方向总是跟等势面垂直d电势降低的方向就是电场强度的方向解析：电场强度的大小和电势的高低没有直接关系，不能根据电场强度的大小判断电势的高低，也不能根据电势的高低判断电场强度的大小，a、b均错电场强度的方向一定跟等势面垂直，c对沿电场强度的方向电势降低，但电势降低的方向不一定是电场强度的方向，电势降低最快的方向才是电场强度的方向，d错2将一正电荷从无限远处移入电场中m点，静电力做功w16109 j，若将一个等量的负电荷从电场中n点移向无限远处，静电力做功w27109 j，则m、n两点的电势m、n，有如下关系(c)amnm0cnmn0解析：对正电荷m；对负电荷n.即n.而w2w1，0，且和均大于0，则nmc，b项正确；正电荷在高电势处电势能大，c项正确；将正电荷由o移到b，电场力与运动方向垂直，电场力不做功，d项错误8如图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子m、n质量相等，所带电荷的绝对值也相等现将m、n从虚线上的o点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示点a、b、c为实线与虚线的交点，已知o点电势高于c点若不计重力，则(abd)am带正电荷，n带负电荷bn在a点的速度与m在c点的速度大小相同cn在从o点运动至a点的过程中克服电场力做功dm在从o点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零解析：由o点电势高于c点电势知，场强方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向可知n粒子所受电场力方向向上，m粒子所受电场力方向向下，故m粒子带正电、n粒子带负电，a正确在匀强电场中相邻等势线间的电势差相等，故电场力对m、n做的功相等，b正确因o点电势低于a点电势，且n粒子带负电，故n粒子运动中电势能减少，电场力做正功，c错误o、b两点位于同一等势线上，d正确9如图所示的匀强电场e的区域内，由a、b、c、d、a、b、c、d作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面abcd垂直下列说法正确的是(bd)aa、d两点间电势差uad与a、a两点间电势差uaa相等b带正电的粒子从a点沿路径add移到d点，电场力做正功c带负电的粒子从a点沿路径add移到d点，电势能减小d带电粒子从a点移到c点，沿对角线ac与沿路径abbc电场力做功相同解析：在匀强电场中，因ad垂直于电场线方向，则ad，uad0，而uaa0，故a错；因dd，则从add移动正电荷电场力做正功，b对；从add移动负电荷，电场力做负功，电势能增加，c错；电场力做功与路径无关，只与两点间电势差有关，故d正确10如图所示，真空中存在范围足够大的匀强电场，虚线a、b为该匀强电场的两个等势面现有三个完全相同的带等量正电荷的小球a、b、c，从等势面a上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始运动，其中a的初速度方向垂直指向等势面b；b的初速度方向平行于等势面b；c的初速度方向与a相反经过一段时间，三个小球先后通过等势面b，已知三个小球始终在该匀强电场中运动，不计重力，则下列判断正确的是(ab)a等势面a的电势高于等势面b的电势ba、c两小球通过等势面b时的速度相同c开始运动后的任一时刻，a、b两小球的动能总是相同d开始运动后的任一时刻，三个小球电势能总是相等解析：由a、b、c三球经过一段时间后均通过等势面b，可知它们所受的电场力向下，则电场方向竖直向下，故a正确；由动能定理得，三个小球通过等势面b时，电场力做功相等，三球的速度大小相同，且a、c方向相同，b正确；对a、b两球，由于运动方向不同，同一时间，电场力做功不同，因此同一时刻的动能不相同，c错误；三个小球运动的方向不同，大小也不相同，不可能在同一时刻位于同一等势面上，故电势能不可能相等，d错误三、非选择题11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e6.0105 n/c，方向与x轴正方向相同在o处放一个电荷量q5.0108 c、质量m1.0102 kg的绝缘物块物块与水平面间的动摩擦因数0.2，沿x轴正方向给物块一个初速度v02.0 m/s，如图所示求物块最终停止时的位置(g取10 m/s2)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：(qemg)x10mv，所以x1，代入数据得：x10.4 m可知，当物块向右运动0.4 m时速度减为零，因物块所受的电场力fqe0.03 nffmg0.02 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：mg(2x1x2)0mv.解之得：x20.2 m.答案：在o点左侧距o点0.2 m处12如图所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球用绝缘轻绳(不伸缩)悬于o点，平衡时小球位于a点，此时绳与竖直方向的夹角53，绳长为l，b、c、d到o点的距离均为l，bd水平，oc竖直bocodol.(1)将小球移到b点，给小球一竖直向下的初速度vb，小球到达悬点正下方c点时绳中拉力恰等于小球重力，求vb的大小(2)当小球移到d点后，让小球由静止自由释放，求：小球首次经过悬点o正下方时的速率(计算结果可带根号，取sin 530.8)解析：(1)小球由b点到c点的过程中：(mgeq)lmvmv，由在c点绳中的拉力恰等于小球重力知：fcmgm，则vc0.由在a点小球处于平衡知：eqmgtan 53mg，所以vb.(2)小球由d点静止释放后沿与竖直方向夹角53的方向做匀加速直线运动，直至运动到o点正下方的p点，op距离hlcot 53l.在此过程中，绳中张力始终为零，故此过程中的加速度a和位移x分别为ag，xl，所以小球到达悬点正下方时的速率v.答案：(1)(2)13如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的p点，固定电荷量为q的点电荷一质量为m、电荷量为q的物块(可视为质点)，从轨道上的a点以初速度v0沿轨道向右运动，当运动到p点正下方b点时速度为v.已知点电荷产生的电场在a点的电势为(取无穷远处电势为零)，pa连线与水平轨道的夹角为60.试求：