广东省高考物理 能力突破 6.2电场能的性质的描述.doc

浙江2013年物理高考能力突破：6.2电场能的性质的描述(40分钟 100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分，每小题只有一个选项符合题意)1.(2012湖州模拟)一带电粒子沿图中ab曲线穿过一匀强电场中的等势面,且四个等势面的电势关系满足abcd,若不计粒子所受重力,则有( )a.粒子一定带正电b.粒子的运动是匀变速运动c.粒子从a点到b点运动的过程中动能先减小后增大d.粒子从a点到b点运动的过程中电势能增加2.(预测题)如图所示，ac、bd为圆的两条互相垂直的直径，圆心为o，半径为r，将带等电荷量的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于ac对称，+q与o点的连线和oc夹角为30，下列说法正确的是( ) a.a、c两点的电势关系是a=cb.b、d两点的电势关系是b=dc.a、o点的场强大小、方向相同d.b、d点的场强大小、方向相同3.(2012宜宾模拟)如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷q，从m点无初速释放一带有恒定负电荷的小物块，小物块在q的电场中运动到n点静止.则从m点运动到n点的过程中，下列说法中正确的是( )a.小物块所受电场力逐渐增大b.小物块具有的电势能逐渐增大c.q电场中m点的电势高于n点的电势d.小物块电势能的减少量等于克服摩擦力做的功4.(创新题)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，已知电场线平行于abc所在的平面，一个电荷量q=-210-6 c的点电荷由a移到b的过程中，电势能增加了1.210-5 j，由b移到c的过程中电场力做功610-6 j，下列说法正确的是( )a.b、c两点的电势差ubc=3 vb.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1 v/m二、不定项选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分，每小题至少一个选项符合题意)5.(2012长沙模拟)一点电荷仅受电场力作用，由a点无初速度释放，沿直线先后经过电场中的b点和c点.如图所示,点电荷在a、b、c三点的电势能分别用ea、eb和ec表示，则ea、eb、ec间的关系可能是( )a.eaebecb.eaebecc.eaececeb6.(2012沈阳模拟)真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示，分别标记为1、2、3、4、5，且1、2和5、4分别关于3对称.以电场线3上的某点为圆心画一个圆，圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e，则下列说法中正确的是( ) a.电场强度eaecb.电势bdc.将一正电荷由a点移到d点，电场力做正功d.将一负电荷由b点移到e点，电势能减小7.(创新题)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的o、m两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中a、n两点的电势为零，nd段中c点电势最高，则( )a.c点的电场强度大小为零b.a点的电场强度大小为零c.nc间场强方向沿x轴正方向d.将一负点电荷从n点移到d点，电场力先做正功后做负功三、计算题(本大题共3小题，共51分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)8.(易错题)(17分)如图所示，在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场，现有一个质量m=2.010-3 kg、电量q=2.010-6 c的带正电的物体(可视为质点)，从o点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为x=6.0t-10t2，式中x的单位为m，t的单位为s.不计空气阻力，取g=10 m/s2.(1)求匀强电场的场强大小和方向；(2)求带电物体在00.5 s内电势能的变化量.9.(易错题)(17分)如图所示，带电荷量为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：(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).10.(2012杭州模拟)(17分)如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为r,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场e中.一质量为m、带电量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的a点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点c,场强大小为e(e小于mg/q).(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.(2)证明物块离开轨道落回水平面时的水平距离与场强大小e无关,且为一常量.答案解析1. 【解析】选b.根据四个等势面电势的高低关系,得知匀强电场的电场强度的方向竖直向下,由粒子运动轨迹弯曲的方向,可知粒子受到的电场力的方向向上,粒子一定带负电,选项a错误;在匀强电场中粒子只受到电场力的作用,电场力恒定,故粒子做匀变速运动,选项b正确;粒子在运动过程中,在电场力方向上一直向上运动,电场力做正功,由动能定理(功能关系)知粒子的动能一直增大,选项c错误;电场力做正功,电势能减小,选项d错误.2.【解析】选a.根据等量异号点电荷电场中等势面的形状以及特点可知，由于a、c两点是两点电荷连线中垂线上的两点，即它们在同一等势面上，故a=c，a对；b、d两点的电势关系为bd，b错；根据等量异号点电荷电场中电场线的形状及特点可知，a、o点的场强方向相同、大小关系为eoea，c错；b、d两点场强方向不同，大小相同，d错.3. 【解析】选d.因小物块带负电荷，从m点释放后向n点运动，故小物块受到的库仑力水平向左，故q带负电荷，在由m到n的过程中，库仑力逐渐减小，电场力做正功，电势能减小，故a、b均错误；因电场方向由n指向m，故n点电势比m点电势高，c错误；由动能定理可知，w电-wf=0，故电场力对小物块所做的功等于小物块电势能的减少量，等于克服摩擦力做的功，故d正确.4. 【解析】选d.由w=qu和w=-ep(ep为电荷电势能的增量)得，a、b两点间电势差，a、b错；由uac=uab-ucb=uab+ubc得：uac=3 v，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=3 v，db=3 m，电场线垂直于等势面，因此电场线与ab平行，场强，d正确. 【变式备选】空间有平行于纸面的匀强电场.一电荷量为-q的质点(重力不计)，在恒定拉力f的作用下沿虚线由m匀速运动到n，如图所示，已知力f和mn间夹角为，mn间距离为d，则( )a.mn两点的电势差为b.匀强电场的电场强度大小为c.带电质点由m运动到n的过程中，电势能减少了fdcosd.若要使带电质点由n向m做匀速直线运动，则f必须反向【解析】选a.由于带电质点做匀速直线运动，故电场力与拉力f大小相等，方向相反，故场强大小.带电质点由m到n，电场力做功wmn=-fdcos.故电势差，而电势能是增加的，故a对,b、c错.若要使带电质点由n向m做匀速直线运动，f和电场力仍平衡，故d错.5.【解析】选a、d.若点电荷由静止释放后，由a经b到c的过程，电场力始终做正功，则点电荷的电势能始终减小，故有eaebec，a正确；若由a到b的过程，电场力做正功，而由b到c的过程，电场力做负功，则有可能出现eaeceb，由于动能和电势能之和保持不变，不可能出现eaec，a正确；b=d，b错误；uad0，正电荷由a点移到d点时，wad=uadq0，负电荷由b点移到e点时，wbe=ube(-q)0，即电场力做负功，电势能增大，d错误.7.【解析】选a、d.由题图可知，由o点到m点，电势一直降低，且图线在a点的斜率也不为零，故a点的电场强度大小不为零，而c点向n、向d两个方向电势均降低，说明c点两侧电场方向相反，且图线在c点的切线斜率为零，故c点电场强度大小为零，故a正确，b错误；由n到c电势升高，故nc间电场方向沿x轴负方向，c错误；wnc=uncq，unc0，q0，而wcd=ucdq，ucd0，q0，所以wcd0，d正确.【总结提升】由 -x图象分析场强、电势的大小关系 (1)在 -x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向.(2)电场强度的大小等于 -x图线的斜率大小，电场强度为零处， -x图线存在极值，其切线的斜率为零.(3)在 -x图象中分析移动电荷时电势能的变化，可用wab=quab，分析wab的正负，然后作出判断.8.【解析】(1)由x=6.0t-10t2得加速度大小为：a=20 m/s2(2分)根据牛顿第二定律：eq=ma(2分)解得场强大小为： e=2.0104 n/c(2分)电场强度方向水平向左(1分)(2)由x=6.0t-10t2得初速度大小为：v0=6.0 m/s减速时间： (2分)0.3 s内经过的路程 (2分)后0.2 s物体做反向匀加速直线运动，经过的路程 (2分)物体在0.5 s内发生的位移为x=0.9 m-0.4 m=0.5 m，方向向右.(2分)电场力做负功，电势能增加：ep=qex=210-2 j(2分)答案：(1)2.0104 n/c方向水平向左(2)电势能增加210-2 j9.【解析】(1)带电小球在a点时：.(3分)带电小球在b点时： 且(3分)可解