【名師一號】2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 6-2 電勢　電勢差　電勢能與電場力做功的關(guān)系課時檢測 新人教版

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1、第二講　電勢 電勢差 電勢能與電場力做功的關(guān)系 一、單項(xiàng)選擇題 1.如圖所示，在－Q形成的電場中，有a、b、c三點(diǎn)，它們到點(diǎn)電荷的距離為raφa，同一負(fù)電荷在電勢低處電勢能大，故C錯；因Uab＝Ubc，據(jù)W＝qU知Wab＝Wbc，D錯． 答案　B 2.如圖所示，以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心，半徑為r的圓與坐標(biāo)軸交于a、b、c、

2、d.在O點(diǎn)固定一個正點(diǎn)電荷Q，另有一沿x軸正方向，場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，當(dāng)點(diǎn)電荷＋q在電場中移動時(　　) A．從a移到b，電場力不做功 B．從a移到c，電場力做正功 C．從d到b，電場力做功為2qEr D．從d到a，電場力做功為2qEr 解析　點(diǎn)電荷Q所形成的電場與勻強(qiáng)電場疊加時，場強(qiáng)遵循矢量合成法則，電勢遵循代數(shù)相加法則．具體處理問題時，亦可應(yīng)用獨(dú)立作用原理，即求電荷q在電場中所受電場力，可先分別求出點(diǎn)電荷Q和勻強(qiáng)電場對該電荷的作用力，再求它們的矢量和．求電荷在電場中具有的電勢能或在電場中移動時電場力所做的功，可先分別求出在點(diǎn)電荷Q和勻強(qiáng)電場對該電荷的作用力，再求它們的矢量

3、和．求電荷在電場中具有的電勢能或在電場中移動時電場力所做的功，可先分別求出在點(diǎn)電荷Q形成的電場和勻強(qiáng)電場中的電勢能或在這兩個電場中移動所做的功，再求和．a(chǎn)、b、c、d位于以＋Q為球心的球面上，它們在＋Q形成的電場中的電勢是相等的．而在勻強(qiáng)電場中，這四個點(diǎn)的電勢高低關(guān)系是φd>φa＝φc>φb，且Uda＝Udc＝Uab＝Uc b＝Er.由此可斷定Wdb＝2qEr. 答案　C 3．如圖所示，三條平行且等間距的虛線表示電場中的三個等勢面，其電勢分別為10 V、20 V、30 V．實(shí)線是一帶負(fù)電的粒子僅在電場力的作用下在該區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的軌跡，對于軌跡上的a、b、c三點(diǎn)，下列說法中正確的是(　　)

4、 A．帶電粒子一定是先過a，再到b，然后到c B．帶電粒子在三點(diǎn)所受電場力的大小Fb>Fa>Fc C．帶電粒子在三點(diǎn)動能Ekc>Eka>Ekb D．帶電粒子在三點(diǎn)電勢能的大小相等 解析　運(yùn)動可能由a，再到b，然后到c，也有可能反過來運(yùn)動，所以A錯誤；由于是平行且等間距的等勢面，所以此區(qū)域內(nèi)是勻強(qiáng)電場，電場力的大小相等，所以B錯誤；粒子在b點(diǎn)動能最小，在C點(diǎn)動能最大，所以C正確；帶電粒子從電勢高的地方到電勢低的地方電場力做正功，電勢能減小，所以D錯誤． 答案　C 4.如圖所示，abcd是正方形，將一負(fù)電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)時，需克服電場力做功W，若將同一負(fù)電荷q從a點(diǎn)移到d點(diǎn)，也需克

5、服電場力做功W，則關(guān)于此空間存在的電場可能是(　　) ①方向由a指向c的勻強(qiáng)電場?、诜较蛴蒪指向d的勻強(qiáng)電場?、厶幱赾點(diǎn)的正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場?、芴幱赾點(diǎn)的負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 解析　因負(fù)電荷q從a→b和從a→d電場力做功相同，據(jù)W＝qUab＝qUad得φb＝φd.若電場為由b指向d的勻強(qiáng)電場時，φb≠φd，故②錯．若電場是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，因Wab和Wad都是克服電場力做功，所以c處不可能是正點(diǎn)電荷，④對③錯． 答案　D 5.如圖所示，水平固定的小圓盤A帶電量為Q，電勢為零，從盤心處O釋放一質(zhì)量為m的帶電量為＋q的小球，由于電場力的作用

6、，小球豎直上升的高度可達(dá)盤中心豎直線上的C點(diǎn)，OC＝h1.又知過豎直線上B點(diǎn)時小球速度最大，已知重力加速度為g，由此可確定(　　) ①B點(diǎn)的場強(qiáng)　②C點(diǎn)的場強(qiáng)?、跙點(diǎn)的電勢?、蹸點(diǎn)的電勢 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 解析　帶電小球在Q形成的電場中，從O點(diǎn)沿豎直線上升的過程中，受到向上的電場力和向下的重力共同作用，電場力做正功，重力做負(fù)功．在到達(dá)B點(diǎn)之前電場力大于重力，小球加速運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時，電場力和重力大小相等，加速度為零，速度達(dá)最大，而運(yùn)動到B點(diǎn)上方后，電場力小于重力，速度減小，到達(dá)最高點(diǎn)C時，減少的電勢能完全轉(zhuǎn)化為重力勢能，則有qEB＝mg，所以EB＝；q

7、(φ0－φC)＝mgh1，又φ0＝0，所以φC＝－. 答案　C 二、多項(xiàng)選擇題 6.如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對稱，O、M、N是y軸上的三個點(diǎn)，且OM＝MN.P點(diǎn)在y軸右側(cè)，MP⊥ON.則(　　) A．M點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高 B．將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動到P點(diǎn)，電場力做正功 C．M、N兩點(diǎn)間的電勢差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢差 D．在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線運(yùn)動 解析　在靜電場中，沿著電場線方向，電勢降低，A項(xiàng)正確；負(fù)電荷在電場中受力方向與電場線的切線方向相反，故由O向P運(yùn)動時，電場力做負(fù)功，B項(xiàng)錯；由電場線的疏密程度可知，OM段的任意

8、點(diǎn)場強(qiáng)均大于MN段任意點(diǎn)場強(qiáng)，故OM兩點(diǎn)間電勢差大于MN兩點(diǎn)間電勢差，C項(xiàng)錯；根據(jù)電場線關(guān)于y軸對稱，故y軸上場強(qiáng)方向處處沿y軸正方向，故靜電荷受力始終沿y軸正方向，故粒子做直線運(yùn)動，D項(xiàng)正確． 答案　AD 7．如圖所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對稱的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷＋Q和－Q，x軸上的P點(diǎn)位于－Q的右側(cè)．下列判斷正確的是(　　) A．在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同 B．在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同 C．若將一試探電荷＋q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢能增大 D．若將一試探電荷＋q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢能減小 解析　由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)公式E＝和場強(qiáng)疊加知識得，若－Q與O點(diǎn)的

9、距離為x，P點(diǎn)與－Q的距離為a，則可得P點(diǎn)場強(qiáng)為EP＝－，方向水平向左，同理可得，P關(guān)于O的對稱點(diǎn)場強(qiáng)大小及方向與P點(diǎn)相同，因此A正確，B錯；根據(jù)等量異種電荷形成的電場特點(diǎn)知，O點(diǎn)電勢為零，而P點(diǎn)電勢小于零，故將＋q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電場力做負(fù)功，其電勢能一定增大． 答案　AC 8．化學(xué)變化過程中伴隨著電子的得失，使系統(tǒng)的電勢能發(fā)生了變化，則(　　) A．中性鈉原子失去電子的過程中系統(tǒng)的電勢能增大 B．中性鈉原子失去電子的過程中系統(tǒng)的電勢能減小 C．鈉離子和氯離子結(jié)合成氯化鈉分子的過程中系統(tǒng)的電勢能減小 D．氯化鈉分子電離為鈉離子和氯離子的過程中系統(tǒng)的電勢能減小 解析　原子失去電子

10、過程中，帶正電的原子核與帶負(fù)電的電子分離，克服電場力做功，電勢能增大；正負(fù)離子結(jié)合成分子的過程中電場力做正功，電勢能減?。? 答案　AC 9．真空中，兩個相距L的固定點(diǎn)電荷E、F所帶電荷量分別是QE和QF，在它們共同形成的電場中，有一條電場線如圖中實(shí)線所示，實(shí)線上的箭頭表示電場線的方向．電場線上標(biāo)出了M、N兩點(diǎn)，其中N點(diǎn)的切線與EF連線平行，且∠NEF>∠NFE.則(　　) A．E帶正電，F(xiàn)帶負(fù)電，且QE

11、 10．某電場的電場線分布如圖所示，以下說法正確的是(　　) A．c點(diǎn)場強(qiáng)大于b點(diǎn)場強(qiáng) B．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 C．若將一試探電荷＋q由a點(diǎn)釋放，它將沿電場線運(yùn)動到b點(diǎn) D．若在d點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷－Q，將一試探電荷＋q由a點(diǎn)移至b點(diǎn)的過程中，電勢能減小 解析　電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱，A項(xiàng)錯誤；沿著電場線方向電勢逐漸降低，B正確；＋q在a點(diǎn)所受電場力方向沿電場線的切線方向，由于電場線為曲線，所以＋q不沿電場線運(yùn)動，C項(xiàng)錯誤；在d點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷－Q后，a點(diǎn)電勢仍高于b點(diǎn)，＋q由a點(diǎn)移至b點(diǎn)的過程中，電場力做正功，電勢能減小，D項(xiàng)正確． 答案　BD 三、非選擇題 11．空氣

12、中的負(fù)氧離子對于人的健康極為有益．人工產(chǎn)生負(fù)氧離子的方法最常見的是電暈放電法．如圖所示一排針狀負(fù)極和環(huán)形正極之間加上直流高壓電，電壓達(dá)5000 V左右，使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生負(fù)氧離子．在負(fù)極后面加上小風(fēng)扇，將大量負(fù)氧離子排出，使空氣清新化．針狀負(fù)極與環(huán)形正極間距離為5 mm，且視為勻強(qiáng)電場，則電場強(qiáng)度為________V/m，電場對負(fù)氧離子的作用力為________N. 解析　由E＝，可求出E＝106 V/m；由F＝E·q，可求出F＝106×2×1.6×10－19 N＝3.2×10－13 N. 答案　106　3.2×10－13 12．如圖所示，α粒子以初速度v0垂直于電場線方向從A

13、點(diǎn)射入一勻強(qiáng)電場，經(jīng)時間t到達(dá)B點(diǎn)時，速度大小為2v0.α粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)重力．求： (1)A、B兩點(diǎn)間的電勢差； (2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小． 解析　(1)由動能定理 qUAB＝m(2v0)2－mv，解得UAB＝. (2)設(shè)在B點(diǎn)α粒子沿場強(qiáng)方向的速度為v，由題意得(2v0)2＝v＋v2　qE＝ma　v＝at，解得E＝. 答案　(1) (2) 13．為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積A＝0.04 m2的金屬板，間距L＝0.05 m，當(dāng)連接到U＝2500 V的高壓電源正負(fù)兩極時，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻

14、強(qiáng)電場，如圖所示．現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒1013個．假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個顆粒帶電量為q＝＋1.0×10－17 C，質(zhì)量為m＝2.0×10－15 kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力．求合上開關(guān)后： (1)經(jīng)過多長時間煙塵顆?？梢员蝗课剑? (2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功？ (3)經(jīng)過多長時間容器中煙塵顆粒的總動能達(dá)到最大？ 解析　(1)當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附， 煙塵顆粒受到的電場力F＝，煙塵顆粒的加速度a＝＝，L＝at2＝，故t＝0.02 s. (2)根據(jù)煙塵顆粒的分布規(guī)律，電場力做的總功可等效為所有顆粒都從兩板正中央吸附到負(fù)極板電場力做的功，即W＝＝2.5×10－4 J. (3)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x，每個顆粒的動能為 Ek1＝mv2＝qEx＝， 則此時所有煙塵顆粒的總動能 Ek總＝＝ ＝(－x2＋Lx)＝[－2＋]． 所以當(dāng)x＝時，總動能最大， 又x＝at2＝t2， 所以當(dāng)t＝L 時，總動能最大． 答案　(1)0.02 s (2)2.5×10－4 J (3)L