物理必修 第三册第2章 电势能与电势差本章综合与测试课堂检测

第2章　电势能与电势差

专题强化练2　电场的能的性质

一、选择题

1.(多选)(2020山东等级考试模拟,)在金属球壳的球心有一个正点电荷,球壳内、外的电场线分布如图所示,下列说法正确的是              (　　)

A.M点的电场强度比K点的大

B.球壳内表面带负电,外表面带正电

C.试探电荷-q在K点的电势能比在L点的大

D.试探电荷-q沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功

2.(多选)(2020云南永善一中模拟,)如图所示,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电荷量为0.01 C的微粒在电场中仅受电场力作用,当它从A点运动到B点时动能减少了0.1 J,已知A点的电势为-10 V,则              (　　)

A.B点的电势为0

B.电场线方向从右向左

C.微粒的运动轨迹可能是轨迹1

D.微粒的运动轨迹可能是轨迹2

3.(2020浙江宁波镇海中学检测,)如图所示,质量为m,带电荷量为q的粒子,以初速度v0,从A点竖直向上射入空气中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则A、B两点的电势差为              (　　)

A. B.

C. D.

4.(2020湖北十堰模拟,)有一静电场,电场线平行于x轴,其电势φ随x坐标的改变而改变,变化图线如图所示。若将一带负电粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放,电场中P、Q两点的坐标分别为1 mm、4 mm。则下列说法正确的是              (　　)

A.粒子将沿x轴正方向一直向前运动

B.粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反

C.粒子经过P点与Q点时,动能相等

D.粒子经过P点与Q点时,电场力做功的功率相等

5.(2021河北唐县一中高二月考,)如图所示,半径R=1 m的圆O的一个内接三角形abc为直角三角形,∠a=30°、∠b=90°、∠c=60°。一匀强电场的方向与圆所在平面平行,已知a、b、c三点电势分别为φa=-1 V、φb=0、φc=1 V。则下列说法正确的是              (　　)

A.圆上的电势最高为 V

B.圆上的电势最低为- V

C.匀强电场的场强大小为 V/m

D.匀强电场的场强方向为c指向O

二、非选择题

6.(2020广东广州实验中学检测,)如图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等量正电荷,a、b是A、B连线上两点,其中Aa=Bb=,a、b两点电势相等,O为A、B连线的中点。一质量为m、带电荷量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E0从a点出发,沿AB直线向b运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n>1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:

(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数μ;

(2)O、b两点间的电势差UOb;

(3)小滑块运动的总路程s。

答案全解全析

专题强化练2　电场的能的性质

一、选择题

1.ABD　电场线的疏密程度大致反映了电场的强弱,所以M点的电场强度比K点的大,故A选项正确;因为金属球壳的球心有一个正点电荷,所以球壳内表面带负电,外表面带正电,故B选项正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,K点的电势比L点的电势高,根据试探电荷-q的电势能Ep=φ(-q),可知试探电荷-q在K点的电势能比在L点的小,故C选项错误;试探电荷-q的受力方向与场强方向相反,所以试探电荷沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功,故D选项正确。

2.ABC　因微粒仅受电场力作用,且由A点到B点时动能减少,故电场力做负功,电场力的方向水平向左,轨迹应为虚线1;由WAB=UAB·q=-0.1 J,可得:UAB=-10 V,由UAB=φA-φB,可得φB=φA-UAB=0,综上所述选项A、B、C正确。

3.C　粒子从A到B,根据动能定理得:

qUAB-mgh=m-m

粒子在竖直方向只受到重力,则有=2gh

因为vB=2v0

则有UAB=,故选C。

4.C　根据沿着电场线方向电势降低可知,0~2 mm内,电场线沿x轴负方向,粒子所受的电场力沿x轴正方向,粒子做加速运动;在2~6 mm内电场线沿x轴正方向,粒子所受的电场力沿x轴负方向,粒子做减速运动,6 mm处粒子的速度为零;然后粒子向左先做加速运动后做减速运动,即在0~6 mm间做往复运动,故A项错误。φ-x图像斜率的绝对值表示场强E的大小,则知P点的场强大于Q点的场强,则粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度,加速度方向相反,故B项错误。粒子经过P点与Q点时,电势相等,则其电势能相等,由能量守恒知动能相等,故C项正确。粒子经过P点与Q点时,速率相等,但电场力不同,则电场力做功的功率不等,故D项错误。

5.B　ac中点O的电势φo=0,所以b、O连线是匀强电场的等势线,电场线方向与bO垂直,如图所示,故D错误;圆上M点电势最高,过c点作等势线,与电场线MO交于d点,则φd=φc=1 V,根据几何关系知,O、d间的距离为R cos 30°=R= m,所以电场强度的大小E== V/m,M点的电势φM=ER= V,圆上电势最低点与M点在同一直径上,关于O点对称,故圆上最低电势为- V,故A、C错误,B正确。

二、非选择题

6.答案　(1)　(2)-E0　(3)L

解析　(1)由于AB=L,Aa=Bb=,O为A、B连线的中点,可知a、b关于O点对称,则Uab=0

设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f,对于滑块从a→b过程,由动能定理得

q·Uab-f·=0-E0

而f=μmg

解得μ=

(2)滑块从O→b过程,由动能定理得

q·UOb-f·=0-nE0

解得UOb=-

(3)对于小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程,由动能定理得

q·UaO-f·s=0-E0

而UaO=-UOb=

解得s=L