2011高三物理二轮复习 专题二十九电场的力的性质和电场的能的性质模拟练习

专题二十九专题二十九 电场的力的性质和电场的能的性质电场的力的性质和电场的能的性质 模拟练习 一 模拟练习 一 1 如图所示 在 xOy 平面内有一个以 O 为圆心 半径 R 0 1m 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 E 100V m 则 O P 两点的电势差可表示为 A 10sin V op U B 10sin V op U C 10cos V op U D 10cos V op U 答案 A 解析 在匀强电场中 两点间的电势差 U Ed 而 d 是沿场强方向上的距离 所以 sin OP dR 故 100 0 1sin 10sin V op U 选项 A 正确 2 空间某一静电场的电势 在x轴上分布如图所示 x轴上两点B C 点电场强度在x方向上的分量分别是 Bx E Cx E 下列说法中正确的有 A Bx E的大小大于 Cx E的大小 B Bx E的方向沿x轴正方向 C 电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大 D 负电荷沿x轴从B移到C的过程中 电场力先做正功 后做负 功 答案 AD 解析 由图象的斜率可知 沿着x方向 电势随空间距离变化较快处电场强度较大 故EBx EBx A 对 同理O点电场强度在x方向上的分量最小 为零 C 错 在B处 沿 着x轴正方向 B O段电势增加 根据沿着电场线方向电势降落 故B处电场方向沿x轴 负方向 B 错 从B C段 图象斜率先正后负 说明沿着x方向的电场强度方向先向x负 方向后向x正方向 负电荷沿着x轴运动过程中 电场力先做正功后做负功 D 对 3 位于 A B 处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示 图中实 线表示等势线 则 A a 点和 b 点的电场强度相同 B 正电荷从 c 点移到 d 点 电场力做正功 C 负电荷从 a 点移到 c 点 电场力做正功 D 正电荷从 e 点沿图中虚线移到 f 点 电势能先减小后增大 E S R0 R1 R2 MN 答案 CD 解析 电场线的疏密可以表示电场的强弱 可见 A 错误 正电荷从 c 点 移到 d 点 电场力做负功 负电荷从 a 点移到 c 点 电场力做正功 所以 B 错 误 C 正确 正电荷从 e 点沿图中虚线移到 f 点 电场力先做正功 后做负功 但整个过程电场力做正功 D 正确 4 如图所示 在 y 轴上关于 0 点对称的 A B 两点有等量同种点电荷 Q 在 x 轴上 C 点有点电荷 Q 且 CO OD ADO 600 下列判断正确的是 A O 点电场强度为零 B D 点电场强度为零 C 若将点电荷 q 从 O 移向 C 电势能增大 D 若将点电荷 q 从 O 移向 C 电势能增大 答案 BD 解析 任一电荷在期周围的空间都会产生电场 则任一点的电场是所有电荷在该点 产生的电场的矢量和 A 带正电 在 O 点产生的电场的方向沿 y 轴负方向 B 带正电 在 O 点产生的电场的方向沿 y 轴正方向 由于它们带等量的电荷 所以在 O 点产生的电场强度 大小相等 方向相反 合场强为零 C 带负电 它在 O 点产生沿负 x 轴方向的电场 C 在 O 点产生的电场就是这三个电荷在该点产生的电场 所以 A 错误 对于 D 点的场强 同样是 这三个电荷分别在该点产生的电场的叠加 画出矢量图 因为这三个电荷在 D 点产生的电 场强度大小相等 方向互成 120 度 所以 D 点的合场强为零 答案 B 正确 正的点电荷在 OC 间的任一位置时 受到的电场力的合力方向水平向左 位移方向向左 电场力做了正功 电势能减少 负电荷在 OC 间的任一位置时 受到的电场力的合力方向水平向右 在移动过 程中电场力对电荷做负功 电势能增加 所以答案 C 错误 D 正确 5 5 图 6 是点电荷 Q 周围的电场线 以下判断正确的是 A Q 是正电荷 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 B Q 是正电荷 A 点的电场强度小于 B 点的电场强度 C Q 是负电荷 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 D Q 是负电荷 A 点的电场强度小于 B 点的电场经度 答案 A 解析 正点电荷的电场是向外辐射状的 电场线密的地方电场强度大 所以 A 正确 d f A a B c B e 模拟练习 二 模拟练习 二 1 已知如图 带电小球 A B 的电荷分别为 QA QB OA OB 都用长 L 的丝线悬挂 在 O 点 静止时 A B 相距为 d 为使平衡时 AB 间距离减为 d 2 可采用以下哪些方法 A 将小球A B 的质量都增加到原来的 2 倍 B 将小球B 的质量增加到原来的8 倍 C 将小球 A B 的电荷量都减小到原来的一半 D 将小球 A B 的电荷量都减小到原来的一半 同时将小球 B 的质量增加到原来的2 倍 解析 由 B 的共点力平衡图知 L d gm F B 而 2 d QkQ F BA 可知 3 mg LQkQ d BA 答案 BD 2 已知如图 光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球 A B 带电量分别为 2Q 与 Q 现在使它们以相同的初动能 E0 对应的动量大小为 p0 开始相向运动且刚好能发生 接触 接触后两小球又各自反向运动 当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为 E1 和 E2 动量大小分别为 p1和 p2 有下列说法 E1 E2 E0 p1 p2 p0 E1 E2 E0 p1 p2 p0 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点 其中正确的是 A B C D 解析 由牛顿定律的观点看 两球的加速度大小始终相同 相同时间内的位移大小一 定相同 必然在连线中点相遇 又同时返回出发点 由动量观点看 系统动量守恒 两球 的速度始终等值反向 也可得出结论 两球必将同时返回各自的出发点 且两球末动量大 小和末动能一定相等 从能量观点看 两球接触后的电荷量都变为 1 5Q 在相同距离上 的库仑斥力增大 返回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功 由机械 O A B mBg F N L d AB Q 2Q 能定理 系统机械能必然增大 即末动能增大 答案 C 3 3 两个完全相同的金属小球 分别带有 3Q和 Q的电量 当它们相距r时 它们之 间的库仑力是F 若把它们接触后分开 再置于相距r 3 的两点 则它们 的库仑力的大小将变为 A F 3 B F C 3F D 9F 解析 当解析 当它们接触时正负电荷发生中和 还剩 Q的电量 再由完全相同的金属小球 平分 为一样的物体束缚电子的能力相同 所以各分得 2 Q 的电荷量 根据库 仑定律即可得到结论 答案 C 4 4 电场强度E的定义式为E F q A 这个定义只适用于点电荷产生的电场 B 上式中F是放入电场中的电荷所受的力 q是放入电场中的电荷的电量 C 上式中F是放入电场中的电荷所受的力 q是产生电场的电荷的电量 D 在库仑定律的表达式 2 21 r qq kF 中 2 2 r q k是点电荷q2产生的电场在点电荷 q1处的场强大小 而 2 1 r q k是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小 解析 解析 E F q 是定义式 适用于任何电场 A 错 对于 E F q 公式的理解 B 正确所以 C 错 电荷之间的作用力是通过电场发生的 两个相互作用的电荷之所以受力是因为处在对 方的电场中 所以 D 正确 答案 BD 5 5 如图所示 实线为电场线 虚线为等势线 且AB BC 电场中的A B C三点的场 强分别为EA EB EC 电势分别为 A B C AB BC间的电势差分别为UAB UBC 则 下列关系中正确的有 A A B C B EC EB EA C UAB UBC D UAB UBC 答案答案 ABC 解析解析 A B C 三点处在一根电场线上 沿着电场线的方向电势降落 故 A B C A 正确 由电场线的密集程度可看出电场强度大小关系为EC EB EA B 对 电场线密集的地方电势降落较快 故 UBC UAB C 对 D 错 本题答案为 ABC 6 6 如图 在真空中一条竖直向下的电场线上有两点 a和b 一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动 到达 b 点时速度恰好为零 则 下面说法正确的是 A a点的电场强度大于b点的电场强度 B 质点在b点所受到的合力一定为零 C 带电质点在a点的电势能大于在b点的电势能 D a点的电势高于b点的电势 答案 AC 解析 由题目是的图可知 电场线的方向由 b 指向 a 所以 a 点电势比 b 点低 答案 D 错误 由于粒子能在 a 点由静止运动到 b 点 说明带电粒子在 a 点时受到的重力比电场 力大 在 b 点时受到的重力比电场力小 而电场力等于电场强度与电量的乘积 所以在 a 点的电场强度大于 b 点的电场强度 答案 A 正确 由于粒子能从 a 点运动到 b 点 说明粒 子从 a 点时一定做加速运动 在到达 b 点前做减速运动 所以在 b 点时合力一定方向竖直 向下 答案 B 错误 粒子从 a 点运动到 b 点的过程中 能量守恒 重力势能增加 电势能 一定减少 所以料子在 a 点的电势能一定大于在 b 点的电势能 答案 C 正确 模拟练习 三 模拟练习 三 1 如图 A 9 39 7 所示 在粗糙水平面上固定一点电荷 Q 在 M 点无初速释放一带有 恒定电量的小物块 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 A 小物块所受电场力逐渐减小 B 小物块具有的电势能逐渐减小 C M 点的电势一定高于 N 点的电势 D 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 解析 本题的四个选项相对独立 分项进行讨论 从题干提供的信息可知 小物块 与电荷 Q 带同种电荷 均为正电或均为负电 小球远离电荷 Q 据库仑定律判断 A 项正 确 小物体从 M N 电场力做正功 电势能减小 B 项正确 若电荷 Q 为正电 则电势 图 A 9 39 7 NM 若电荷 Q 为负电 则 NM 故 C 错误 据动能定理或功能关系 D 正确 2 图 A 9 39 8 中虚线所示为静电场中的等势面 1 2 3 4 相邻的等势面之间的电 势差相等 其中等势面 3 的电势为 0 一带正电的点电荷在静电力的作用下运动 经过 a b 点时的动能分别为 26eV 和 5eV 当这一点电荷 运动到某一位置 其电势能变为 8eV 时 它的动能应为 A 8eV B 13eV C 20eV D 34eV 解析 设相邻等势面之间的电势差大小为 U 正电荷从 a 运动到 b 动能减少 可知 b 点电势高于 a 点 则 Ua 2U Ub U 设正电荷的电量为 q 则正电荷在 a 点 b 点的电 势能 Epa 2qU 据能量守恒定律 Eka Epa Ekb Epb 代入数据得 qU 7eV 设点电荷运动到 c 点时 其动能 电势能分别为 kc Epc 据能量守恒定律 ka Epa Ekc Epc有 26eV 14eV Ekc 8eV 得 kc 20eV 3 如图所示 平行的实线代表电场线 方向未知 电荷量为 1 10 2C 的正电荷在电场 中只受电场力作用 该电荷由A点移到B点 动能损失了 0 1 J 若 A 点电势为 10 V 则 B点电势为零 电场线方向向左 电荷运动的轨迹可能是图中曲线 电荷运动的轨迹可能是图中曲线 A B C D 答案 C 解析 正电荷从A点移到B点 动能减少 电场力做负功 电势能增加 电势升高 UBA 2 101 1 0 q W V 10 V B A 得 B 0 电荷所受电场力方向向左 轨迹为曲线 图 A 9 39 8 4 如图所示 光滑绝缘的水平面上M N两点各放一电荷量分别为 q和 2q 完全相同 的金属球A和B 给A和B以大小相等的初动能E0 此时动量大小均为p0 使其相向运动 刚好能发生碰撞 碰后返回M N两点时的动能分别为E1和E2 动量大小分别为p1和p2 则 A E1 E2 E0 p1 p2 p0 B E1 E2 E0 p1 p2 p0 C 碰撞发生在M N中点的左侧 D 两球不同时返回M N两点 答案 B 解析 完全相同的两金属球初动能 动量大小相同 则初速度大小相同 于M N中点 相碰时速度均减为零 之后由于库仑斥力变大 同时返回M N两点时速度大小同时变大但 彼此相等 方向相反 5 5 图 4 中的实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹 粒 子先经过 M 点 再经过 N 点 可以判定 A M 点