2013届高考物理一轮复习知能演练 6.2 电势差 电势 电势能 沪科版

1 20132013 届高考物理一轮复习知能演练届高考物理一轮复习知能演练 6 26 2 电势差电势差 电势电势 电势能电势能 沪科版沪科版 1 2010 高考全国卷 关于静电场 下列结论普遍成立的是 A 电场强度大的地方电势高 电场强度小的地方电势低 B 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 C 在正电荷或负电荷产生的静电场中 场强方向都指向电势降低最快的方向 D 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点 电场力做功为零 解析 选 C 在静电场中 电势沿着电场线逐渐降低 场强方向是电势降低最快的方向 场强 的大小与电场线分布疏密有关 故 A 项错误 C 项正确 电场中两点间的电势差既与场强有 关又与距离有关 B 项错误 场强为零的一点到场强为零的另一点间的电势差不一定为零 故电场力做功不一定为零 比如 在两个等量同种点电荷形成的电场中 电场的中心点与边 缘点之间 2 图 6 2 6 2011 高考上海单科卷 电场线分布如图 6 2 6 所示 电场中a b两点的电场强度大小 分别为Ea和Eb 电势分别为 a和 b 则 A Ea Eb a b B Ea Eb a b C Ea Eb a b D Ea Eb a b 解析 选 C 电场线的疏密表示电场强度的大小 得Ea Eb 所以 A B 错误 沿着电场线方 向电势降低 所以 C 正确 D 错误 3 图 6 2 7 如图 6 2 7 所示 xOy平面内有一匀强电场 场强为E 方向未知 电场线跟x轴的负方 向夹角为 电子在坐标平面xOy内 从原点O以大小为v0沿x正方向的初速度射入电场 最后打在y轴上的M点 电子的质量为m 电荷量为e 重力不计 则 A O点电势高于M点电势 B 运动过程中电子在M点电势能最小 C 运动过程中 电子的电势能先减少后增加 D 电场对电子先做负功 后做正功 解析 选 B D 由电子的运动轨迹知 电子受到的电场力方向斜向上 故电场方向斜向下 M 点电势高于O点 A 错误 电子在M点电势能最小 B 正确 运动过程中 电子先克服电场 力做功 后电场力对电子做正功 故 C 错误 D 正确 4 2 图 6 2 8 如图 6 2 8 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将小球向下压至某位置静止 现撤 去力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 小球与弹簧组成的系统的机械能增加W1 mv2 1 2 D 小球的电势能减少W2 解析 选 D 本题考查势能大小和机械能守恒 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 W1 故 B 选项错误 小球与弹簧组成的系统增加的机械能在数 值上等于除重力和弹力外 外力所做的功即W2 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 电场力做负功电势能增加 故 D 选项正确 5 图 6 2 9 如图 6 2 9 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 若该带电小球在A点 处的加速度大小为 求 g 4 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 解析 1 物体在A点时mgsin30 k maA Qq L2 物体在B点时k mgsin30 maB Qq L 2 2 把aA 代入得aB g 4 g 2 2 由 1 过程可得k mg Qq L2 1 4 或q mgL2 4kQ 从A到B由动能定理可得mg sin30 qUAB 0 L 2 由以上二式得UAB UBA kQ L kQ L 3 答案 1 2 g 2 kQ L 一 选择题 1 2010 高考天津理综卷 在静电场中 将一正电荷从a点移到b点 电场力做了负功 则 A b点的电场强度一定比a点大 B 电场线方向一定从b指向a C b点的电势一定比a点高 D 该电荷的动能一定减小 解析 选 C 在静电场中 正电荷从a点移到b点 电场力做负功 是从低电势移到高电势处 电势能增加 但不知道是否有其他力做功 故无法判断动能的变化 AD 错误 C 正确 但电 场线方向不一定从b点指向a点 B 错误 2 图 6 2 10 2012 安徽省示范高中皖北协作区高三联考 如图 6 2 10 所示 在两点电荷 Q1和 Q2 的连线上有a b c三点 测得b点的场强为零 现将一个检验电荷 q从a点沿此直线经 过b点移到c点 在此过程中检验电荷 q的电势能变化情况为 A 不断增加 B 先增加后减少 C 不断减少 D 先减少后增加 解析 选 D 从a到b电场力做正功 电势能减少 从b到c电场力做负功 电势能增加 所以 D 项正确 3 2012 延安高三调研 如图 6 2 11 所示 实线是一个电场中的电场线 虚线是一带电 粒子在此电场中运动的轨迹 若带电粒子是从a处运动到b处的 以下有关a b两处的比 较正确的是 图 6 2 11 A 运动到a处的加速度较大 B b处的电势较高 C 带电粒子在b处时电势能较小 D 带电粒子在a处时速度较小 解析 选 A 根据电场线越密处场强越强的特点 粒子在a处的场强较强 由a 知a处的 Eq m 加速度较大 A 正确 由于沿电场线方向电势降低 则b处的电势较低 B 错 由粒子的运 动轨迹知 粒子所受电场力向右 所以粒子由a处运动到b处 电场力做负功 粒子的电势 能增加 动能减小 故 C D 错 4 4 图 6 2 12 2012 陕西名校高考冲刺卷 如图 6 2 12 所示 在一匀强电场区域中 有A B C D四 点恰好位于同一平行四边形的四个顶点 已知A B C三点电势分别为 A 1 V B 4 V C 0 则D点电势 D大小为 A 3 V B 2 V C 0 D 1 V 解析 选 A 根据UAB UDC 即 A B D C 可知 D 3 V A 正确 5 图 6 2 13 2012 西安市八校联考 如图 6 2 13 所示 在匀强电场中有一半径为R的圆O 场强方向 与圆O所在平面平行 场强大小为E 电荷量为q的带正电微粒以相同的初动能沿着各个方 向从A点进入圆形区域 只在电场力作用下运动 从圆周上不同点离开圆形区域 其中从C 点离开圆形区域的带电微粒的动能最大 图中O是圆心 AB是圆的直径 AC是与AB成 角的弦 则 A 匀强电场的方向沿AC方向 B 匀强电场的方向沿CO方向 C 从A到C电场力做功为 2qERcos D 从A到C电场力做功为 2qERcos2 解析 选 D 从C点离开的粒子动能最大 说明从A到C电场力做正功 A电势高于C 且AC 两点间电势差最大 所以C是圆周上电势最低的点 匀强电场中的等势线是直线 圆上没有 C的等势点 也就是过C点的等势线为圆上过C点的切线 由于电场线与等势线垂直 由电 势高的点指向电势低的点 所以 电场方向沿OC方向 A B 错 电场力做功 W qE AC cos qE 2Rcos cos 2qERcos2 C 错 D 对 本题选 D 6 图 6 2 14 2012 上海静安高三期末 一带电粒子射入一固定的点电荷Q的电场中 沿如图 6 2 14 所示的虚线由A点运动到B点 A B两点到点电荷Q的距离分别为rA和rB 且rA r B 若 不计重力 则 A 带电粒子一定带正电 B 带电粒子所受电场力先做正功后做负功 C 带电粒子在B点的动能大于在A点的动能 D 带电粒子在B点的电势能大于在A点的电势能 解析 选 D 根据轨迹应弯向合力指的那一侧可知电子所受的电场力为斥力 故粒子与电荷 Q带同种电荷 但不能确定正负 A 错 由粒子受斥力和粒子的运动轨迹可知 电场力先做 负功后做正功 B 错 因rA rB 故粒子从A点到B点 电场力做负功 动能减小 电势能 5 增加 选项 C 错 D 对 7 图 6 2 15 2012 盐城 泰州联考 如图 6 2 15 所示 虚线a b c代表电场中的三个等势面 相 邻等势面之间的电势差相等 即Uab Ubc 实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该 区域时的运动轨迹 P Q是这条轨迹上的两点 据此可知 下列说法正确的是 A 三个等势面中 c的电势最高 B 带电质点通过P点时的电势能较Q点大 C 带电质点通过P点时的动能较Q点大 D 带电质点通过P点时的加速度较Q点大 解析 选 ABD 等差等势面密集的地方场强大 稀疏的地方场强小 由题 图知P点的场强大 则质点通过P点时的加速度大 故选项 D 对 根据电场线与等势面垂直 定性画出P Q两点的电场线 假设质点从Q向P运动 根据初速度的方向和轨迹偏转方向 可判定质点在Q点所受电场力F的方向如图所示 可以得出等势面c的电势最高 选项 A 正 确 由Q向P运动过程中 电场力做负功 动能减少 电势能增加 故选项 B 对 C 错 若质 点从P向Q运动 也可得出选项 B 正确 8 图 6 2 16 2012 陕西长安一中高三质检 如图 6 2 16 所示 虚线a b c为三个同心圆面 圆心 处为一个点电荷 现从b c之间一点P以相同的速率发射两个电荷量 质量都相同的带电 粒子 分别沿PM PN运动到M N M N两点都处于圆周c上 以下判断正确的是 A 两粒子带同种电荷 B 两粒子带异种电荷 C 到达M N时两粒子速率仍相等 D 到达M N时两粒子速率vM vN 解析 选 B D 根据轨迹可以判断沿PM运动的粒子与点电荷电性相同 沿PN运动的粒子与点 电荷电性相反 所以 B 项正确 假设点电荷为正电荷 电场力对沿PM运动的粒子做正功 大小为W 对沿PN运动的粒子做负功 大小为W 由于两粒子初速率相同 根据动能定理有 vM vN 9 6 图 6 2 17 2012 陕西商南高中质检 如图 6 2 17 所示 匀强电场场强大小为E 方向与水平方向夹 角为 45 场中有一质量为m 电荷量为q的带电小球 用长为L的细线悬挂于O 点 当小球静止时 细线恰好水平 现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点 小 球电荷量不变 则在此过程中 A 外力所做的功为mgLcot B 带电小球的电势能增加qEL sin cos C 带电小球的电势能增加 2mgLcot D 合外力所做的功为 0 解析 选 ABD 带电小球拉到最低点的过程中 重力做功为WG mgL 电 场力做功为WE qEL sin cos 根据动能定理 动能变化为零 所以合外力做功为 零 即WG WE WF 0 得外力做功为WF qEL sin cos mgL 因小球静止时 细线恰 好水平 根据力的平衡 有qEsin mg 所以qE 解得WF mgLcot 因为电场力 mg sin 做负功 所以电势能增加qEL sin cos 10 如图 6 2 18 所示 实线为方向未知的三条电场线 虚线分别为等势线 1 2 3 已知 MN NQ 电荷量相等的a b两带电粒子从等势线 2 上的O点以相同的初速度飞出 仅在电 场力作用下 两粒子的运动轨迹如图所示 则 图 6 2 18 A a一定带正电 b一定带负电 B a加速度减小 b加速度增大 C M N两点的电势差 UMN 等于N Q两点的电势差 UNQ D a粒子到达等势线 3 的动能变化量比b粒子到达等势线 1 的动能变化量小 解析 选 B D 由带电粒子的运动轨迹 结合曲线运动的特点可知带电粒子所受的电场力方向 但因为电场线的方向不确定 故不能判断带电粒子带电的性质 A 错 由电场线的疏密可知 a的加速度将减小 b的加速度将增大 B 正确 因为等势线 1 与 2 之间的电场强度比 2 与 3 之间的电场强度要大 故 1 2 之间的电势差要大于 2 3 之间的电势差 所以a从等势线 2 到 3 的动能变化量要小于b从等势线 2 到 1 的动能变化量 C 错 D 正确 二 非选择题 11 有一带电荷量q 3 10 6C 的点电荷 从电场中的A点移到B点时 克服静电力做功 6 10 4J 从B点移到C点时静电力做功 9 10 4J 求 1 AB BC CA间电势差各为多少 2 若以B点为电势零点 则A C两点的电势各为多少 点电荷在A C两点的电势能各为 多少 解析 1 由题知WAB 6 10 4J UAB V 200 V WAB q 6 10 4 3 10 6 7 UBC V 300 V WBC q 9 10 4 3 10 6 UCA UCB UBA UBC UAB 300 V 200 V 100 V 2 若 B 0 则 A UAB B 200 V C B UBC 300 V 点电荷在A点的电势能 EpA q A 3 10 6 200 J 6 10 4J 点电荷在C点的电势能 EpC q C 3 10 6 300 J 9 10 4J 答案 1 200 V 300 V 100