粤教版高中物理必修第三册素养提升练2电场能的性质含答案

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素养提升练(二)1．BD　[一条电场线无法比较电场线的疏密，就无法比较场强的大小，则a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb，故A错误；由题意可知，电场线方向从a指向b，正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向c，故B正确；由题意知φa＞φc＞φb＞0，Ep＝qφ，所以负电荷在a点的电势能小于在c点的电势能，正电荷从c点运动到b点电势能一定减少，故C错误，D正确。]2．A　[由于两物块之间的库仑力等大反向，因此在远离过程中，电场力(库仑力)做正功，电势能逐渐减少，故A正确，B错误；物块运动过程中，有电场力和摩擦力做功，故机械能不守恒，故C错误；在远离过程中，开始电场力大于摩擦力，后来电场力小于摩擦力，静止后，电场力等于摩擦力，故D错误。]3．B　[根据电场强度叠加原理可知，a、c、d、f各点电场强度方向不同，故A错误；根据等量同种电荷电势分布及对称性可知，a、c、d、f四点的电势相同，故B正确；在等量同种电荷连线的中垂线上，电场强度是变化的，故该粒子受到的静电力是变化的，则加速度是变化的，不是匀加速运动，故C错误；如果将一带负电的重力不计的粒子由a点沿圆弧abc运动到c点，静电力与速度方向夹角先为钝角后为锐角，静电力先做负功后做正功，故D错误。]4．AB　[电子在等势面b时的电势能为Ep＝qφ＝－2 eV，电子由a到d的过程中电场力做负功，电势能增加6 eV，由于相邻两等势面之间的距离相等，故相邻两等势面之间的电势差相等，则电子由a到b、由b到c、由c到d、由d到f电势能均增加2 eV，则电子在等势面c的电势能为零，等势面c的电势为零，A正确；由以上分析可知，电子在等势面d的电势能应为2 eV，C错误；电子在等势面b的动能为8 eV，电子在等势面d的动能为4 eV，由公式Ek＝12mv2可知，该电子经过平面b时的速率为经过平面d时速率的2倍，D错误；如果电子的速度与等势面不垂直，则电子在该匀强电场中做曲线运动，所以电子可能到达不了平面f就返回平面a，B正确。]5．A　[根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场线向右。假设粒子从Q向P运动，则电场力做正功，所以电势能减小，动能增大，速度增大；假设粒子从P向Q运动，则电场力做负功，所以电势能增大，动能减小，速度减小，故A正确，B错误；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C错误；根据牛顿第二定律可得qE＝ma，又根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点处的电场强度的大小关系为ER>EQ，则带电粒子在R、Q两点处的加速度的大小关系为aR>aQ，故D错误。]6．BD　[由题意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b两点间和c、d两点间的电势关系，无法确定场强的方向，故A错误；若c、d之间的距离为L，因无法确定场强的方向，故无法确定场强的大小，故C错误；由于φM＝φa+φc2、φN＝φb+φd2、WMN＝q(φM－φN)，上述式子联立求解得粒子从M点移动到N点电场力做的功为WMN＝W1+W22，故B正确；若W1＝W2，则有φa－φb＝φc－φd，变形可得φa－φc＝φb－φd，又φa－φM＝φa－φa+φc2＝φa-φc2，φb－φN＝φb－φb+φd2＝φb-φd2，所以φa－φM＝φb－φN，故D正确。]7．B　[由等量异种点电荷形成的电场特点知，在连线中垂线上，A点合场强最大，即EA>EC，在两电荷连线上，A点合场强最小，即EB>EA；电场线由A指向B，φA>φB，连线中垂线是一等势线，则φA＝φC，故B正确。]8．D　[在匀强电场中，平行等长的线段两端的电势差相等，有Ubc＝Uad，得φd＝－4 V，故C错误，D正确；同理得O点电势为零，又UaO＝ER sin θ，得E＝40 V/m，故A、B错误。]9．AB　[两正点电荷在N点处产生的场强方向由N指向O，N点处于两负点电荷连线的垂直平分线上，则两负点电荷在N点产生的场强方向由N指向O，则N点处的合场强方向由N指向O，同理可知，两负点电荷在L点处产生的场强方向由O指向L，L点处于两正点电荷连线的垂直平分线上，两正点电荷在L点处产生的场强方向由O指向L，则L点处的合场强方向由O指向L，由于正方形两对角线相互垂直平分，则L和N两点处的电场方向相互垂直，A正确；正方形底边上的等量异号点电荷在M点产生的场强方向向左，而上方的等量异号点电荷在M点产生的场强方向向右，由于M点离上方等量异号点电荷距离较远，则M点的合场强方向平行于该点处的切线，方向向左，B正确；由题图可知，M和O点位于两对等量异号点电荷的等势线上，即M点和O点电势相等，所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做的功为零，C错误；由题图结合等量异号点电荷模型可知，L点的电势低于N点电势，则将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做的功不为零，D错误。]10．AB　[由题意可得Uab＝2Wq、Ucd＝Wq，则Uab＝2Ucd，由c、d两点向ab直线作垂线，垂足c′、d′和O点即是ab线段的四等分点，故匀强电场的场强方向与ab平行，A正确；d′b＝14ab，故该粒子从d点到b点，电场力做的功Wdb＝14qUab＝0.5W，B正确；沿ab方向电势逐渐降低，c点与c′点电势相等，故a点电势高于c点电势，C错误；从d点沿平行于ab方向射入电场的粒子将做直线运动，D错误。]11．解析：正点电荷从A点移到B点时，电场力做正功，故A点电势高于B点，可求得UAB＝WABq＝3×10-61×10-8 V＝300 V负点电荷从A点移到C点，克服电场力做功，同理可判断A点电势高于C点，可求得UAC＝WACq＝-3×10-6-1×10-8 V＝300 V因此B、C两点电势相等，UBC＝0。由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线，因此，BC为一等势线，故电场线方向垂直BC。设D为直线BC的中点，则电场方向为由A指向D。直线AB在电场方向的距离d等于线段AD的长度，故由匀强电场中电势差与电场强度的关系式可得E＝UABd＝30023×10-2×cos30° V/m＝1×104 V/m。答案：1×104 V/m　垂直B、C连线，由A指向BC的中点12．解析：(1)设带电体到达C点时的速度大小为v，从A到C由动能定理得qE(sAB＋R)－μmgsAB－mgR＝12mv2解得v＝10 m/s。(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h，从C到D由动能定理得－mgh－μqEh＝0－12mv2解得h＝53 m在最高点，带电体受到的最大静摩擦力Ffmax＝μqE＝4 N重力G＝mg＝2 N因为G＜Ffmax所以带电体最终停在C点的上方距C点竖直距离为53 m处。答案：(1)10 m/s　(2)最终停在C点的上方距C点竖直距离为53 m处13．解析：(1)M、N板间的匀强电场的场强为E＝Ud＝2401.2×10-2 V/m＝2.0×104 V/m，方向竖直向上。q在A点所受的电场力为F＝|q|E＝3×10-4×2.0×104 N＝6 N，方向竖直向下。(2)M板与A点之间的电势差为UMA＝EdMA＝2.0×104×0.2×10-2 V＝40 VUMA＝φM－φA，因为M板接地，电势为零，所以φA＝0－UMA＝－40 V电荷q在A点时的电势能为EpA＝qφA＝－3×10-4×(－40) J＝1.2×10-2 J。(3)dAB＝(1.2－0.2－0.5)cm＝0.5 cm＝0.5×10-2 m所以电场力对电荷所做的功为WAB＝qUAB＝qEdAB＝(－3×10-4)×2.0×104×0.5×10-2 J＝－3×10-2 J负号表示电场力在此过程中做负功。答案：(1)6 N　方向竖直向下　(2)1.2×10-2 J －40 V　(3)－3×10-2 J12345678910BDABABABDBDABAB