高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷综合测试(Word版 含答案)
一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优(难)
1.空间存在一静电场,电场中的电势φ随x (x轴上的位置坐标)的变化规律如图所示,下列说法正确的是( )
A.x = 4 m处的电场强度可能为零 B.x = 4 m处电场方向一定沿x轴正方向 C.沿x轴正方向,电场强度先增大后减小
D.电荷量为e的负电荷沿x轴从0点移动到6 m处,电势能增大8 eV 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A、由φ?x图象的斜率等于电场强度,知x=4 m处的电场强度不为零,选项A错误;B、
从0到x=4 m处电势不断降低,但x=4 m点的电场方向不一定沿x轴正方向,选项B错误;C、由斜率看出,沿x轴正方向,图象的斜率先减小后增大,则电场强度先减小后增大,选项C错误;D、沿x轴正方向电势降低,某负电荷沿x轴正方向移动,电场力做负功,从O点移动到6m的过程电势能增大8 eV,选项D正确.故选D. 【点睛】
本题首先要读懂图象,知道φ-x图象切线的斜率等于电场强度,场强的正负反映场强的方向,大小反映出电场的强弱.
2.在电场方向水平向右的匀强电场中,一带电小球从A 点竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示,小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上,M为轨迹的最高点,小球抛出时的动能为8.0J,在M点的动能为6.0J,不计空气的阻力,则( )
A.从A点运动到M点电势能增加 2J B.小球水平位移 x1与 x2 的比值 1:4 C.小球落到B点时的动能 24J
D.小球从A点运动到B点的过程中动能有可能小于 6J 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解,水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动,竖直分运动为匀变速直线运动;
A.从A点运动到M点过程中,电场力做正功,电势能减小,故A错误;
B.对于初速度为零的匀加速直线运动,在连续相等的时间间隔内位移之比为1:3,故B错误;
C.设物体在B动能为EkB,水平分速度为VBx,竖直分速度为VBy。 由竖直方向运动对称性知
1mVBy2=8J 2对于水平分运动
Fx1=
11mVMx2-mVAX2 2211mVBx2-mVAX2 22F(x1+x2)=
x1:x2=1:3
解得:
Fx1=6J; F(x1+x2)=24J
故
EkB=
故C错误;
D.由于合运动与分运动具有等时性,设小球所受的电场力为F,重力为G,则有:
Fx1=6J
1m(VBy2+VBx2)=32J 21F22 ??t?6J 2mGh=8J 1G22 ??t?8J 2m所以:
F3 ?G2由右图可得:
tan??F G
所以
sin??3 7则小球从 A运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效G’垂直,即图中的 P点,故
Ekmin?故D正确。 故选D。
121242mvmin?m(v0sin?)?J<6J 227
3.位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如右图所示,ab、cd分别是正方形两条边的中垂线,O点为中垂线的交点,P、Q分别为cd、ab上的点,且OP<OQ. 则下列说法正确的是
A.P、O两点的电势关系为?p??o B.P、Q两点电场强度的大小关系为EQ C.若在O点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力不为零 D.若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点,电场力做负功 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.根据电场叠加,由图像可以知道ab、cd两中垂线上各点的电势都为零,所以P、O两点的电势相等,故A错; B.电场线的疏密表示场强的大小,根据图像知EQ C.四个点电荷在O点产生的电场相互抵消,场强为零,故在O点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力为零,故C错误. D.P、Q电势相等,若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点,电场力做功为 零,故D错误; 故选B. 点睛:根据电场线的方向确定场源电荷的正负.电势的高低看电场线的指向,沿着电场线电势一定降低.电场线的疏密表示场强的大小,;根据电势高低判断功的正负. 4.如图甲所示,平行金属板A、B正对竖直放置,C、D为两板中线上的两点。A、B板间不加电压时,一带电小球从C点无初速释放,经时间T到达D点,此时速度为v0;在A、B两板间加上如图乙所示的交变电压,t=0带电小球仍从C点无初速释放,小球运动过程中未接触极板,则t=T时,小球( ) A.在D点上方 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 B.恰好到达D点 C.速度大于v D.速度小于v 小球仅受重力作用时从C到D做自由落体运动,由速度公式得v0?gT,现加水平方向的周期性变化的电场,由运动的独立性知竖直方向还是做匀加速直线运动,水平方向0~沿电场力方向做匀加速直线运动, T4 TT~做匀减速直线运动刚好水平速度减为零,42T3T3T~T做反向的匀减速直线运动水平速度由对称性减~做反向的匀加速直线运动,424为零,故t=T时合速度为v0,水平位移为零,则刚好到达D点,故选B。 【点睛】 平行板电容器两极板带电后形成匀强电场,带电离子在电场中受到电场力和重力的作用,根据牛顿第二定律求出加速度,根据分运动和合运动的关系分析即可求解。 5.如图所示,在方向水平向右的匀强电场中,细线一端固定,另一端拴一带正电小球,使球在竖直面内绕固定端O做圆周运动。不计空气阻力,静电力和重力的大小刚好相等,细线长为r。当小球运动到图中位置A时,细线在水平位置,拉力FT=3mg。重力加速度大小为g,则小球速度的最小值为 ( ) A.2gr 【答案】C 【解析】 【详解】 由题意可知: B.2gr C.(6-22)gr D.(6+22)gr qE=mg, tanθ= 解得: θ=45°, qE=1, mg 在A位置,由牛顿第二定律得: 2vAFT+qE=m, r解得: vA=2gr, 小球在图示B位置速度最小,从A到B过程,由动能定理得: -mgrcosθ+qEr(1-sinθ)= 解得,小球的最小速度: vB=(6?22)gr; 故ABD错误,C正确额。 故选C。 【点睛】 本题考查了求小球的最小速度,分析清楚小球运动过程、知道小球在何处速度最小是解题的前提与关键,应用动能定理与牛顿第二定律可以解题. 11mvB2-mvA2, 22 6.如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路,反向电阻无穷大可以视为断路)连接,电源负极接地。初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。下列说法正确的是( )
高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷综合测试(Word版 含答案)
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