鲁科版高中物理必修第三册第2章电势能与电势差复习提升练含答案

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第2章　电势能与电势差本章复习提升易混易错练易错点1　基本概念理解不到位而出错1.以下说法中正确的是 (　　)A.匀强电场中各处的电场强度相等,电势也相等B.电场强度为零的区域中,电势处处相等C.沿电场线方向电场强度一定越来越小D.电势降低的方向就是电场线的方向易错点2　不理解电势的相对意义2.(2024天津期中联考)两个较大的平行金属板分别接在如图所示的电路中,将开关K闭合后,一带负电的油滴被固定于板间的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下平移一小段距离,则下列说法正确的是 (　　)A.平行板电容器的电容将变大B.静电计指针张角变小C.带电油滴的电势能减少D.若将上极板与电源断开后再将下极板左移一小段距离,则油滴所受电场力不变易错点3　电场线、等势面理解有误3.(2023福建厦门湖滨中学期中)如图所示,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、R、Q是这条轨迹上的三点,R点在等势面b上,据此可知 (　　)A.三个等势面中,c的电势最高B.带电质点在P点的加速度比在Q点的加速度小C.带电质点在P点的电势能比在Q点的大D.带电质点从Q点到P点,电场力做正功易错点4　认为做类平抛运动的带电粒子只能从一侧偏离4.平行板电容器的两金属板A、B水平放置,质量为5.0×10-6 kg的带电粒子以v0=2.0 m/s的水平速度从两极板间中线位置射入电场,如图所示,A、B间距为4 cm,板长为10 cm,g取10 m/s2,当UAB=1 000 V,粒子恰好不发生偏转。欲使该粒子能穿出电场,则A、B间所加的电压应为多少?易错点5　没有掌握判断荧光屏上有几个亮点的方法5.(2022辽宁大连八中期中)如图,平行板电容器的两极板均水平放置,质子(11H)、氘核(12H)和α粒子(24He)都沿两极板间中线OO'方向垂直于电场线射入板间的匀强电场,射出后都打在同一个与OO'垂直且紧靠极板右侧边缘的荧光屏(未画出)上,使荧光屏上出现亮点。则 (　　)A.若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现2个亮点B.若它们射入电场时的质量与速度的乘积相等,在荧光屏上将只出现2个亮点C.若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将只出现1个亮点D.若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,在荧光屏上将出现3个亮点易错点6　生搬硬套圆周运动的临界条件出错6.(2024安徽合肥一中阶段练习)一长为L=　35 m的细线一端固定于O点,另一端拴一质量为m=　3×10-2 kg、带电荷量为q=10-4 C的带正电小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时,将细线与小球拉成水平伸直状态,小球静止在A点,释放后小球由静止开始向下摆动,当细线转动到O点左侧且与竖直方向夹角θ=30°时,小球速度恰好为零,g取10 m/s2,求:(1)匀强电场的电场强度大小E;(2)小球达到最大速度时,细线对小球的拉力大小FT;(3)若想让小球做完整的圆周运动,则小球在A点释放瞬间至少要获得多大的竖直向下的初速度v0m?易错点7　不善于利用动能定理解决电场力做功问题7.(2024重庆九校联盟月考)如图所示,固定于同一条竖直线上的点电荷M、N相距2d,电荷量分别为+Q和-Q。EF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,现将小球p从与点电荷M等高的E点由静止开始释放,小球p向下运动到与E点距离为d的O点时,速度为v。已知MN与EF之间的距离也为d,静电力常量为k,重力加速度大小为g,求:(1)小球p从E点到O点的过程中电场力对小球做的功WEO及E、O点间的电势差UEO;(2)小球p经过O点时的加速度大小;(3)小球p经过与点电荷N等高的F点时的速度大小。思想方法练一、控制变量思想1.(2022四川宜宾期末)如图所示,平行板电容器上极板带正电荷,且与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P点的正点电荷,以E表示两极板间电场的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角,若保持上极板不动,将下极板向上移动一小段距离至图中虚线位置,则 (　　)A.θ增大,E增大,Ep增大B.θ增大,E增大,Ep减小C.θ减小,E不变,Ep增大D.θ减小,E不变,Ep减小二、守恒思想2.(2024陕西西安中学校考)如图所示,虚线表示电场中几个相邻的等差等势面,实线表示一带电荷量为|q|=3e的粒子的运动轨迹,其中φ3=0,Ek3=6 eV,相邻两等势面的电势差大小为3 V,a、b为运动轨迹上的两点,不计粒子重力,则下列说法中正确的是 (　　)A.该带电粒子带负电B.该带电粒子是从a向b运动的C.该带电粒子经过φ1等势面时的动能为24 eVD.该带电粒子经过φ2等势面时的电势能为15 eV三、图像法3.(2022江苏期末)如图甲所示,在某电场中有一条电场线与x轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势随x轴坐标变化的关系如图乙所示,若在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用。则 (　　)A.沿Ox方向电场强度先减小后增大B.电子所受电场力沿x轴负方向C.电子的电势能将一直增大D.电子运动的加速度一直增大4.(2023福建泉州教科所期末)空间有沿x轴正方向的电场,电场强度E与位置x的关系如图所示,图中E0、x0为已知量。取x=x0处的电势为零,一质量为m、电荷量为+q的粒子仅在电场力作用下从x=0处由静止开始运动,下列说法正确的是 (　　)A.该粒子在x=x0到x=2x0的过程中做匀加速运动B.x=0处的电势为-E0x0C.该粒子在x=2x0处的动能为32qE0x0D.该粒子在x=x0到x=2x0的过程中克服电场力做功为12qE0x05.(2023重庆一中月考)空间中存在一静电场,一电子从x=0处以一定的初速度沿x轴正方向射出,仅在电场力作用下在x轴上做直线运动,其电势能Ep随位置x变化的Ep-x图像如图所示,则下列判断正确的是 (　　)A.x1处电场强度比x3处电场强度大B.x2处电势最高、电场强度最小C.把一个正电子从x1处由静止释放,不能到达x3处D.把一个正电子从x1处移到x3处电场力先做负功后做正功四、等效法6.(2023福建德化第一中学开学考试)如图所示,一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点B点与一条水平轨道相连,轨道是光滑的,轨道所在空间存在水平向右、场强为E的匀强电场。从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m、带正电的小球,A、B间的距离为s,小球受到的电场力大小等于小球重力的34,C点为圆形轨道上与圆心O等高的点。(重力加速度为g)(1)若s=2R,求小球运动到C点时对轨道的压力大小;(2)为使小球刚好在圆轨道内完成圆周运动,求s的值。7.(2022四川简阳阳安中学半期考试)如图所示,在竖直边界线O1O2左侧空间存在一竖直向下的匀强电场,电场强度E=100 N/C,电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面AB,其倾角为30°,A点距水平地面的高度为h=4 m。BC段为一粗糙绝缘水平面,其长度为L=3 m。斜面AB与水平面BC由一段极短的光滑小圆弧连接(图中未标出),竖直边界线O1O2右侧区域固定一半径为R=0.5 m的半圆形光滑绝缘轨道,CD为半圆形光滑绝缘轨道的直径,C、D两点紧贴竖直边界线O1O2,位于电场区域的外部(忽略电场对O1O2右侧空间的影响)。现将一个质量为m=1 kg、电荷量为q=0.1 C的带正电的小球(可视为质点)在A点由静止释放,且该小球与斜面AB和水平面BC间的动摩擦因数均为μ=35(g取10 m/s2)。求:(1)小球到达C点时的速度大小;(2)小球到达D点时所受轨道的压力大小;(3)小球落地点距离C点的水平距离。答案与分层梯度式解析第2章　电势能与电势差本章复习提升易混易错练1.B　匀强电场中各处的电场强度相等,但沿电场线方向电势一定越来越低,所以电势并不是相等的,A错误;电场强度为零的区域中,电势处处相等,B正确;沿电场线方向电势一定越来越低,而电场强度的大小与电场线的疏密有关,C错误;电势降低最快的方向是电场线的方向,D错误。错解分析　(1)误认为电场强度与电势大小有关,而实际上电场强度与电势分别是描述静电力和电势能最重要的物理量,两者大小没有直接关系,电场强度大的地方,电势可以为零,电场强度为零的地方,电势不一定为零,如等量异种点电荷连线的中点,电势为零,但电场强度不为零。　　(2)沿电场线方向电势逐渐降低,故误认为电势降低的方向就是电场线的方向,而实际上电势降低最快的方向才是电场线的方向。2.C　将电容器的下极板下移后,极板间距增大,根据C=εrS4πkd,可知电容器的电容变小,故A错误;电容器始终与电源相连,两极板间的电势差不变,所以静电计指针张角不变,故B错误;电容器两极板间的电势差不变,故上、下极板的电势均不变,间距d变大,根据E=Ud可知,两极板间的电场强度E变小,P点与上极板间的电势差变小,即P点的电势增大,因为该油滴带负电,所以其电势能减少,故C正确;若将电容器上极板与电源断开,则电容器所带的电荷量不变,当极板正对面积S减小时,由C=εrS4πkd可知电容器的电容变小,由C=QU可知两极板间的电势差增大,根据E=Ud可知两极板间的电场强度变大,故油滴所受电场力变大,故D错误。故选C。错解分析　不理解电势的相对意义造成错解。对某点电势的判断,要利用该点与电势不变的点之间的电势差来判断。本题中上、下极板电势均不变,P点电势的变化情况应通过P点与上极板之间电势差的变化情况来判断。解题时要注意电势的相对性,避免与电势差相混淆。3.C　根据电场方向与等势面垂直,电场力指向曲线轨迹的凹侧,且质点带正电,在R点质点的受力和电场方向如图所示:根据沿电场方向电势降低可知,三个等势面中,c的电势最低,故A错误;等差等势面越密集处场强越大,则P点的电场强度比Q点的电场强度大,带电质点在P点的加速度比在Q点的加速度大,故B错误;根据Ep=qφ,由于P点的电势大于Q点的电势,且质点带正电,可知带电质点在P点的电势能比在Q点的大,故C正确;带电质点从Q点到P点,电势能增大,电场力做负功,故D错误。故选C。错解分析　(1)误把等势面当成电场线;(2)不能正确判断带电质点的受力方向与运动方向的关系。4.答案　-600 V≤UAB≤2 600 V解析　当UAB=1 000 V时,由二力平衡知识可知Eq=UABdq=mg解得q=mgdUAB=2×10-9 C当Eq>mg(UAB>1 000 V)时,带电粒子向上偏,当粒子恰从A板边缘射出时,所加电压最大,设此时A、B间的电压为U1,侧移量y=12at2=12d,由牛顿第二定律得a=U1qdm-g,t=Lv0,联立解得U1=2 600 V当Eq