高考物理一轮复习 精选题辑含答案: 课练21 电场能的性质

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【文档说明】高考物理一轮复习 精选题辑含答案: 课练21 电场能的性质.doc,共(13)页,998.500 KB,由MTyang资料小铺上传

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以下为本文档部分文字说明:

课练21电场能的性质1.(2018·河南焦作二模)如图所示是由电荷量分别为+6q和-q的两个点电荷组成的一个电荷系统,其中A、B是两点电荷所在位置,N、P、Q是AB连线上的三点,N点的电场强度为零,若规定无限远处的

电势为零,则下列说法正确的是()A.N点的电势小于零B.图中左侧A点为+6q的点电荷C.P点的电势高于Q点的电势D.P点的电场强度大于Q点的电场强度答案:C解析:题图中右侧电场线比较密集,故题图中右侧B点为+6q

的点电荷,选项B错误;P、Q两点所在的区域,沿电场线方向是逐渐变密的,因此P点的电场强度小于Q点的电场强度,选项D错误;由N点电场强度为零,可知N点左侧电场线指向无穷远处,N点右侧电场线指向负电荷,因此N点的电势大于零,P点的电势高于Q

点的电势,选项C正确,选项A错误.2.(2018·辽宁铁岭协作体第三次联考)点电荷Q1、Q2和Q3所产生的静电场的等势面与纸面的交线如图所示,图中标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势,a、b、c„表示等势面上的点

,下列说法正确的有()A.位于g点的点电荷不受电场力作用B.b点的场强与d点的场强大小一定相等C.把电荷量为q的正点电荷从a点移到i点,再从i点移到f点过程中,电场力做的总功大于把该点电荷从a点直接移到f点过程中电场力做的功D.把1C正电荷从m点移到c点过程中电场力做的功

等于7kJ答案:D解析:由题图知g点的场强不为零,所以位于g点的点电荷受电场力作用,故A错误;b点和d点等势线疏密程度不同,所以b点的场强与d点的场强大小不相等,故B错误;根据电场力做功W=qU得,把电荷量为q的正点电荷从a点移到i点,再从i

点移到f点过程中,电场力做的总功等于把该点电荷从a点直接移到f点过程中电场力做的功,故C错误;把1C正电荷从m点移到c点过程中电场力做的功W=qU=1C×[4kV-(-3kV)]=7kJ,故D正确.3.(2018·广东惠州三调)(多选)如图所示,在竖直平面内有一匀强电场,一带电荷量为+q、

质量为m的小球在力F(大小可以变化)的作用下沿图中虚线由A至B做竖直向上的匀速运动.已知力F和A、B连线的夹角为θ,A、B间距离为d,重力加速度为g.则()A.力F大小的取值范围只能在0~mgcosθB.

电场强度E的最小值为mgsinθqC.小球从A运动到B电场力可能不做功D.若电场强度E=mgtanθq时,小球从A运动到B电势能变化量大小可能为2mgdsin2θ答案:BCD解析:对小球进行受力分析,小球受到重力、拉力、电场力,因

为小球做匀速直线运动,故小球受力平衡,合外力为0,则拉力与电场力的合力与重力大小相等、方向相反,受力分析图如图所示.当电场力垂直于F斜向上时,电场强度最小,Eminq=mgsinθ,Emin=mgsinθq,B正确;当电

场强度竖直向上,且Eq=mg时,F=0,当电场强度斜向下,方向越趋向于F的反方向,力F越大,F没有最大值,A错误;电场力的方向可能水平向右,此时tanθ=Eqmg,E=mgtanθq,这种情况下,小球从A

运动到B电场力不做功,C正确;若电场强度为E=mgtanθq时,qE=mgtanθ,则电场力可能为图中1或者图中2处,若电场力位于图中2处位置时,电场力做功W=qEsin2θ·d=q·mgtanθqsin2θ·d=

2mgdsin2θ,电场力做功大小等于电势能的变化量大小,D正确.4.(2018·福建师大附中期中)空间某一静电场方向平行于x轴,电势φ随x变化情况如图所示,下列说法中正确的是()A.电场强度的方向始终指

向x轴的正方向B.x1处的电场强度小于x2处的电场场强C.正电荷沿x轴从O移到x2的过程中,电场力先做负功,后做正功D.负电荷沿x轴从O移到无限远处的过程中,电场力先做负功,后做正功答案:D解析:由题图可得,在O~x2之间,电势降低,则在

O~x2之间的电场强度的方向指向x轴的正方向,在x>x2区间,电势升高,则在x>x2区间电场强度的方向指向x轴负方向,选项A错误;根据公式E=UABd=φA-φBd=ΔφΔx可知,图象的斜率大小表示电场强度的大小,所以由题图可得

,x1处的电场强度大于x2处的电场强度,选项B错误;正电荷沿x轴从O移到x2的过程中,电荷受到的电场力指向x轴正方向,电场力一直做正功,选项C错误;负电荷沿x轴从O移到无限远处的过程中,电场力先指向x轴负

方向,后指向x轴正方向,电场力先做负功,后做正功,选项D正确.5.(2018·上海松江区一模)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为场强正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷()A.在

x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能增加C.由x1运动到x4的过程中电势能先减少后增加D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大答案:B解析:x1~x4场强方向沿x轴负方向,则正电荷从x2到x4处逆着电场线方

向,电势升高,则正点电荷在x4处电场能较大,故A错误;x1~x3处场强方向沿x轴负方向,则正电荷从x1到x3处逆着电场线方向移动,电势升高,电势能增加,故B正确;由x1运动到x4的过程中,逆着电场线方向,电势升高,正点电荷的电势能增加,故C错误;由x1运动到x4的过程中,场强的

大小先增大后减小,故由F=qE知,电场力先增大后减小,故D错误.6.(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点,其v­t图象如图所示,则下列说法中正确的是()A.A点的电场强度一定大于B点的电场强度B.粒

子在A点的电势能一定大于在B点的电势能C.C、D间各点电场强度和电势都为零D.A、B两点间的电势差大于C、B两点间的电势差答案:AB解析:由图线可看出,过A点的切线的斜率大于B点,即粒子在A点的加速度大于B点,故A点的电场强度一定大于B

点的电场强度,选项A正确;粒子在B点的速度大于A点,故从A到B动能增加,电势能减小,即粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能,选项B正确;从C到D粒子做匀速运动,故C、D间各点电场强度为零,但是电势相等且不一定为零,选项C错误;从A到B和从C到B粒子动能的变化量相同,故电场力做

功相同,即A、B两点间的电势差等于C、B两点间的电势差,选项D错误.7.(多选)在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正电荷QA、QB,两电荷的位置坐标如图甲所示.图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图象,图中x=L点为图线的最低点.若在x

=2L的C点由静止释放一个质量为m、电荷量为+q的带电小球(可视为质点),下列有关说法正确的是()A.小球在x=L处的速度最大B.小球一定可以到达x=-2L处C.小球将以x=L点为中心做往复运动D.固定在A、B处的电荷的电荷量之比

为QA∶QB=4∶1答案:AD解析:x=L点为电势的最低点,正电荷在这点的电势能最小,所以动能最大,速度最大,故A正确;从图乙可知,x=-2L点的电势大于x=2L点的电势,所以小球不可能到达x=-2L处,故B错误;由图乙可知,图象不关于x=L对称,所以小球不会以x=L点为中心做往复运

动,故C错误;x=L点为图线的最低点,切线斜率为零,即合电场强度E=0,两个点电荷在该点电场强度大小相等,方向相反,即kQAL2=kQBL2,所以固定在A、B处的电荷的电荷量之比为QA∶QB=4∶1,故D正确.8.(2018·湖南衡阳一模

)两个等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平面上,其连线的中垂线上有A、B、C三点,如图甲所示,一个电荷量为2C、质量为1kg的带正电的小物块从C点静止释放,其运动的v­t图象如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法正确的是()A.B点为中垂线上电场强

度最大的点,场强E=0.2N/CB.由C到A的过程中物块的电势能先减小后增大C.A、B两点间的电势差UAB=5VD.UCB<UBA答案:D解析:v­t图象的斜率表示加速度的大小,而a=Eqm,所以B点为中垂线上电场强度最大的点,E=maq=mΔvΔtq=1N/

C,A错误;由C到A的过程中,电场力一直做正功,小物块的电势能一直减少,B错误;由B到A的过程,由动能定理得UBAq=12mv2A-12mv2B,解得UBA=5V,所以UAB=-5V,C错误;由C到B的过程,由动能定理得

UCBq=12mv2B-0,解得UCB=4V,所以UCB<UBA,D正确.9.如图所示,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,带电荷量相等的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,则下列说法正确的是()A.a一定带正电,b一定带负电B.a加速度减小,电势能减少,b加速度增大,电势能增加C.M、N两点间的电势差|UMN|等于N、Q两点间的电势差|

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的动能变化量小答案:D解析:由图知,a粒子的轨迹向右弯曲,a粒子所受电场力方向向右,b粒子的轨迹向左弯曲,b粒子所受电场力方向向左,但由于电场线方向未知

,无法判断粒子的电性,故A错误;由图可知,a所受电场力逐渐减小,加速度减小,b所受电场力逐渐增大,加速度增大.根据图知a、b两粒子所受电场力和速度的夹角均为锐角,电场力对粒子做正功,电势能减少,故B错误;已知MN=NQ,由于MN段场强大于NQ段场强,所以M、N两点间的电势差|UMN

|大于N、Q两点间的电势差|UNQ|,故C错误;根据电场力做功公式W=Uq,|UMN|>|UNQ|,a粒子从等势线2到3电场力做的功小于b粒子从等势线2到1电场力做的功,所以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,故D正确.10.如图所示,在水平地面上竖直固定一绝缘弹簧,弹簧中心直线的正上方固定一个带电小球Q,现将与Q带同种电荷的小球P从直线上的N点由静止释放,在小球P与弹簧接触到速

度变为零的过程中,下列说法中正确的是()A.小球P的电势能先减小后增加B.小球P与弹簧组成的系统机械能一定增加C.小球动能的减少量等于电场力和重力做功的代数和D.小球P速度最大时所受弹簧弹力和电场力的合力为零答案:B解析:在小球P与弹

簧接触到速度变为零的过程中,电场力对小球P一直做正功,小球P的电势能一直减小,小球P与弹簧组成的系统机械能一定增加,B正确,A错误;小球动能的减少量等于弹簧弹力、电场力和重力做功的代数和,C错误;小球P速度最大时所受重力、弹簧弹力和电场力的合力为零,D错误.11.如图所示,半径为R的水平绝

缘圆盘可绕竖直轴OO′转动,水平虚线AB、CD互相垂直,一电荷量为+q的可视为质点的小物块置于距转轴r处,空间有方向从A指向B的匀强电场.当圆盘匀速转动时,小物块相对圆盘始终静止.小物块转动到位置Ⅰ(虚线AB上)时受到的摩擦力为零,转动到位置Ⅱ(

虚线CD上)时受到的摩擦力为f.求:(1)圆盘边缘两点间电势差的最大值;(2)小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ克服摩擦力做的功.答案:(1)2fRq(2)2fr2解析:(1)设圆盘转动的角速度为ω,场强大小为E

,小物块质量为m,由牛顿第二定律得在位置Ⅰ:qE=mω2r在位置Ⅱ:f2-qE2=mω2r圆盘边缘两点间电势差的最大值U=2ER联立解得U=2fRq(2)设小物块由Ⅰ转动到Ⅱ克服摩擦力做的功为Wf由动能定理得qEr-Wf=0解得Wf=2fr212.如图所示,半径为R=0.4m的14光滑

圆弧轨道AB与粗糙的水平轨道BO相切于B点,一带电荷量q=+0.2C、质量m=0.4kg的小物块从A点由静止释放,经过BO后以v=1m/s的速度从O点水平抛出,击中右下侧挡板上的P点.以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程y=x2-

6(x和y的单位均为m),在y轴的左侧区域存在竖直向下的匀强电场,场强E=20V/m,小物块与轨道BO间的动摩擦因数μ=0.1.g取10m/s2.求:(1)小物块经过B点时对轨道的压力大小;(2)水平轨道BO的长度;(3)P点的坐标.答案:(1)24N(2)3.

75m(3)(1m,-5m)解析:(1)小物块由A运动到B的过程,由动能定理得(mg+qE)R=12mv2B小物块经过B点时,由向心力公式FN-(mg+qE)=mv2BR解得FN=24N,vB=4m/s由牛顿第三定律,小物块对轨道压力

大小为24N(2)小物块由B运动到O的过程,由动能定理有-μ(mg+qE)l=12mv2-12mv2B解得l=3.75m(3)小物块从O点水平抛出后满足y=-12gt2x=vt解得小物块的轨迹方程y=-5x2,和y=x2-6联立,解得x=

1m,y=-5m所以P点坐标为(1m,-5m)刷题加餐练刷高考真题——找规律1.(2017·新课标全国卷Ⅰ)(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示.电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed.点

a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推.现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd.下列选项正确的是()A.Ea:Eb=:1B.Ec:Ed=:1C.Wab:Wbc

=:1D.Wbc:Wcd=:3答案:AC解析:根据点电荷的电场强度表达式E=kQr2,则EaEb=r2br2a=41,选项A正确;同理,EcEd=41,选项B错误;根据电势能与电场力做功的关系Wab=qφa-qφb,WabWbc=φa-φbφb-φc=6-33-2=3,选项C正确;同理,Wbc

Wcd=1,选项D错误.2.(2017·新课标全国卷Ⅲ)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V、17V、26V.下列说法正确的是()A.电场强度的大小为2.5V/cmB.坐标原点处的电势为1VC.电子

在a点的电势能比在b点的低7eVD.电子从b点运动到c点,电场力做功为9eV答案:ABD解析:在匀强电场中,两平行且等长的线段两端的电势差相等,设O点电势为φ,则UaO=Ucb,故φ=1V,选项B正确;连接O、c,过a

点作Oc垂线,分析可知此垂线为一等势线,则Oc沿电场线方向,E=26-162+82V/cm=2.5V/cm,故选项A正确;电子在a点的电势能Epa=-10eV,在b点的电势能Epb=-17eV,Epa-Epb=7eV,电子在a点的电势能比在b点的高7eV,故选项C错误;电子在c

点处的电势能Epc=-26eV,电子从b点运动到c点,电场力做的功W=-ΔEp=-(Epc-Epb)=9eV,故选项D正确.3.(2016·新课标全国卷Ⅲ)关于静电场的等势面,下列说法正确的是()A.两个电势不同的等势面可能相交B.

电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功答案:B解析:两个电势不同的等势面一定不相交,若相交则同一点出现不同的电势,选项A错误;电荷在同一等势

面上移动时电场力不做功,所以电场线与等势面处处相互垂直,选项B正确;同一等势面上电势相等,各点电场强度可能相等,也可能不相等,选项C错误;将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做负功,选项D错误.刷仿真模拟——明趋向4.(2018·辽宁沈阳一模)(多选)

如图所示,P、Q为两个等量的异种点电荷,以靠近P点的O为原点,沿两电荷的连线建立x轴,沿连线向右为x轴正方向,一带正电的粒子从O点由静止开始在电场力作用下运动到A点,已知A点与O点关于PQ两电荷连线的中点对称,粒子的重力忽略不计.在从O到A的运动过程中,下列关于粒子的运动

速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是()答案:CD解析:等量异种点电荷的电场线分布如图所示.根据沿着电场线方向电势逐渐降低,电场强度E=ΔφΔx,E先变小后变大,所以φ-

x图象切线的斜率先变小后变大,故A错误;沿两点电荷连线从O到A,电场强度先变小后变大,一带正电的粒子从O点由静止开始在电场力作用下运动到A点的过程中,电场力一直做正功,粒子的速度一直在变大,电场力先变小后变大,则加速度先变小后变大,v­t图象切线的斜率先变小后变大,故C、D正确;粒子的动能

Ek=qEx,电场强度先变小后变大,则Ek-x切线的斜率先变小后变大,故B错误.5.(2018·广东肇庆二模)(多选)如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷.t=0时,甲静止,乙以初速度6m/s向甲运动.此后,它

们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v­t图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示.则由图线可知()A.两电荷的电性一定相反B.t1时刻两电荷的电势能最大C.0~t2时间内,两电荷间的静电力先增大后减小D.0~t3时间内,甲的动能

一直增加,乙的动能一直减少答案:BC解析:由题图(b)可知,刚开始乙做减速运动,甲做初速度为0的加速运动,说明电荷间产生的是排斥力,则两电荷的电性一定相同,选项A错误;在t1时刻,两电荷共速,两电荷间的距离最

小,而在间距减小的过程中,电荷始终克服静电力做功,以后电荷的距离逐渐增大,静电力做正功,故间距最小时两电荷的电势能最大,选项B正确;在0~t2时间内,两电荷的间距先减小后增大,故它们间的静电力先增大后减小,选项C正确;0~t3时间内,甲的速度一直增加,故它的动能一直增大,而乙的速度先减小

后增大,故它的动能先减少后增加,选项D错误.6.(2018·吉林长春模拟)(多选)如图所示,水平面内有A、B、C、D、E、F六个点,它们均匀分布在圆心为O、半径为R=2cm的同一圆周上,空间有一方向与圆平面平行的匀强电场.已知A、C、E三点的电势分别为φA=

(2-3)V、φC=2V、φE=(2+3)V,下列判断正确的是()A.电场强度的方向由A指向DB.电场强度的大小为100V/mC.该圆周上的点电势最高为4VD.将电子沿圆弧从D点移到F点,电场力始终做负功答案:BC解析:由于圆周处

于匀强电场中,且φA=(2-3)V、φE=(2+3)V,则线段AE的中点电势为2V,等于C点电势,故过C点和O点的直线与F点在同一等势线上,AE和等势线垂直,故场强方向由E指向A,故A错误;AE=2Rsin60°=23cm

,则电场强度的大小为E=UEAEA=100V/m,B正确;ED中点位置的电势最高,大小为Umax=4V,C正确;电子从D点沿圆周移到F点,电势先升高后降低,电子的电势能先减少后增加,故电场力先做正功后做负功,D错误.7.(2018·河南豫北联考)(

多选)如图所示,匀强电场中的三个点A、B、C构成一个直角三角形,∠ACB=90°,∠ABC=60°,BC=d.把一个带电荷量为+q的点电荷从A点移动到B点电场力不做功;从B点移动到C点电场力做的功为-W.若规定C点的电势为零,则()A.该电场的电场强度大小为W

dqB.C、B两点间的电势差UCB=WqC.A点的电势为WqD.若从A点沿AB方向飞入一电子,其运动轨迹可能是乙答案:BD解析:将点电荷从A点移动到B点电场力不做功,说明A、B两点在同一等势面上,从B点移动到C点电场力做的功为-W,说明电场强度的方向垂直于AB边向上,则A点的电势

φA=-Wq,选项C错误;C、B两点间的电势差UCB=Wq,选项B正确;该电场的电场强度大小E=UCBdsin60°=23W3dq,选项A错误;电子从A点沿AB方向飞入,受力方向将沿电场线方向的反方向,故电子将向右下偏转,运动轨迹可能是题图中的乙,选

项D正确.刷最新原创——抓重点8.真空中相距L的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是QE和QF,在它们共同形成的电场中,有一条电场线如图中实线所示,实线上的箭头表示电场线的方向.电场线上标出了M、N两点,其中N点的切线与EF连线平行,且∠NEF>

∠NFE.则()A.E带正电,F带负电,且QE>QFB.在M点由静止释放一带正电的试探电荷,试探电荷将沿电场线运动到N点C.N点的场强方向与EF连线平行D.负试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能答案:C解析:根据电场线的指向知E带正电,F带负电,N点的场强

是由E、F两点电荷在N点产生的场强的叠加,点电荷E在N点电场方向沿EN向上,电荷F在N点产生的场强沿NF向下,合场强水平向右,而NF>NE,可知点电荷F在N点产生的场强大于点电荷E在N点产生的场强,所

以由点电荷场强公式E=kQr2知QE<QF,A错误;只有电场线是直线,且初速度为零或初速度方向与电场线平行时,试探电荷的运动轨迹才与电场线重合,而该电场线是一条曲线,所以试探电荷运动轨迹与电场线不重合,不可能从M点沿电

场线运动到N点,B错误;场强沿电场线切线方向,C正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,φM>φN,再根据Ep=φq,q为负电荷,知EpM<EpN,D错误.9.如图甲所示为半径为R、均匀带正电荷的球体,A、B为过

球心O的直线上的两点,且OA=2R,OB=3R.球体在空间产生电场,场强大小沿OB方向分布情况如图乙所示,图中E0已知,E-r图线与横轴O~R部分所围的面积等于与2R~3R部分所围的面积.则下列说法中正确的是()A.A点的电势低于B点的电势B.A点的电场强度小于B点的电场强度C.从球面到A点的

电势差小于A、B两点间的电势差D.带电荷量为q的正电荷沿直线从A点移到B点的过程中,电场力做的功为E0Rq2答案:D解析:球外电场线的方向为由正电荷指向无穷远,所以φA>φB,A错误;由题图乙可知,A点的电场强度大于B点的电场强度,B错

误;E-r图线与横轴围成的面积表示该段长度上的电势差,所以从球面到A点的电势差大于A、B两点间的电势差,C错误;带电荷量为q的正电荷沿直线从A点移到B点的过程中电场力做的功WAB=UABq=E02Rq,D

正确.刷易错易误——排难点易错点1不熟悉非匀强电场性质导致错解10.(多选)如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,A、B是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受到静电力作用,根据此图可以作出正确判断的

是()A.带电粒子所带电荷的正、负B.带电粒子在A、B两点的受力方向C.带电粒子在A、B两点的加速度何处较大D.带电粒子在A、B两点的速度何处较大答案:BCD解析:由图可知,带电粒子的运动轨迹向左弯曲,说明带电粒子在A、B两点受到的电场

力沿电场线向左,由于电场线方向不明,无法确定带电粒子的电性和产生该电场的点电荷的电性,选项A错误,选项B正确.根据电场线的疏密程度,可判断A、B两点场强的大小,从而判断A、B两点处的电场力大小,再根据牛顿第二定律得,带电粒子在A点的加速度较大,选项C

正确.带电粒子由A运动到B点,电场力做负功,带电粒子的动能减少,故带电粒子在A点的速度较大,选项D正确.易错点2不熟悉等效“重力场”问题导致出错11.(多选)如图所示,在竖直平面内有水平向右、场强E=1×104N/C的匀强电场.在匀强电

场中有一根长L=2m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为0.08kg的带电小球,它静止时细线与竖直方向成37°角,若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点,

cos37°=0.8,g取10m/s2.下列说法正确的是()A.小球的带电荷量g=6×10-5CB.小球动能的最小值为1JC.小球在运动至圆周轨迹上的最高点时机械能最小D.小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保

持不变,且为4J答案:AB解析:对小球进行受力分析,如图甲所示,可得mgtan37°=Eq,解得小球的带电荷量q=mgtan37°E=6×10-5C,A正确;由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力,如图乙所示,在圆上各点中,小球在平衡

位置A点时的势能(重力势能和电势能之和)最小,在平衡位置关于圆心的对称点B点,小球的势能最大,由于小球的总能量不变,所以在B点的动能EkB最小.对应速度vB最小,在B点,小球受到重力和电场力,其合力提供小球做圆周运动的向心力,而线的拉力恰

好为零,有mgcos37°=mv2BL,所以EkB=12mv2B=1J,B正确;由于总能量保持不变,即Ek+EpG+EpE=恒量,所以当小球在圆上最左侧的C点时,电势能EpE最大,机械能最小,C错误;小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械

能之和保持不变,大小为平衡位置的动能,由动能定理可知E=12mv2B+mgcos37°×2L=5J,D错误.刷综合大题——提能力12.(2018·四川自贡一诊)如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+

Q和-Q,A、B相距为2d.MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球P,其质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷,不影响电场的分布).现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球P向下运动到距C点距离为d的O点时,

速度为v,已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g.求:(1)C、O间的电势差UCO;(2)小球P在O点时的加速度大小以及小球P经过与点电荷B等高的D点时的速度大小.答案:(1)mv2-2mgd2q(

2)g+22kQqmd22v解析:(1)小球P由C运动到O的过程,由动能定理得mgd+qUCO=12mv2-0①所以UCO=mv2-2mgd2q②(2)小球P经过O点时受力示意图如图所示,由库仑定律得F1=F2=kQq2d2,它们的合力F=F1cos45°+F2cos45°

③由牛顿第二定律得mg+F=ma④所以a=g+22kQqmd2⑤小球P由O运动到D的过程,由动能定理得mgd+gUOD=12mv2D-12mv2⑥由电场特点可知UCO=UOD⑦联立解得vD=2v.

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