高中物理第十章 静电场中的能量第十章 静电场中的能量精选试卷综合测试卷(word含答案)

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高中物理第十章静电场中的能量第十章静电场中的能量精选试卷综合测试卷(word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】φ 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、A、由x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 2JB.小球水平位移x1与x2的比值 1:4C .小球落到B 点时的动能 24JD .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E kB ,水平分速度为V Bx ,竖直分速度为V By 。

由竖直方向运动对称性知12mV By 2=8J 对于水平分运动Fx 1=12mV Mx 2-12mV AX 2 F (x 1+x 2)=12mV Bx 2-12mV AX 2 x 1:x 2=1:3解得:Fx 1=6J ; F (x 1+x 2)=24J故E kB =12m (V By 2+V Bx 2)=32J 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:Fx 1=6J2262 J 1F t m⋅⋅= Gh =8J 221 8J 2G t m⋅⋅= 所以:2F G =由右图可得:tan F Gθ=所以3sin 7θ=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2201124sin J 6J 227kmin min E mv m v θ===()< 故D 正确。

故选D 。

3.空间某一静电场的电势φ在x 轴上的分布如图所示,图中曲线关于纵轴对称。

在x 轴上取a 、b 两点,下列说法正确的是( )A .a 、b 两点的电场强度在x 轴上的分量都沿x 轴正向B .a 、b 两点的电场强度在x 轴上的分量都沿x 轴负向C .a 、b 两点的电场强度在x 轴上的分量大小E a <E bD .一正电荷沿x 轴从a 点移到b 点过程中,电场力先做正功后做负功 【答案】C 【解析】 【详解】A B .因为在O 点处电势最大,沿着x 轴正负方向逐渐减小,电势顺着电场强度的方向减小,所以a 、b 两点的电场强度在x 轴上的分量方向相反。

C .在a 点和b 点附近分别取很小的一段d ,由图像可知b 点段对应的电势差大于a 点段对应的电势差,看作匀强电场Δ=ΔE dϕ,可知E a <E b ,故C 正确。

D .x 轴负方向电场线往左,x 轴正方向电场线往右,所以正电荷沿x 轴从a 点移到b 点过程中,电场力先做负功后做正功。

故D 错误。

故选C 。

4.如图所示,虚线AB 和CD 分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O 点,两个等量异号点电荷分别位于椭圆的两个焦点M 、N 上.下列说法中正确的是( )A .O 点的电场强度为零B .A 、B 两点的电场强度相同C .将电荷+q 沿曲线CAD 从C 移到D 的过程中,电势能先减少后增加 D .将电荷+q 沿曲线CBD 从C 移到D 的过程中,电势能先增加后减少 【答案】B 【解析】 【详解】AB.由等量异种电荷的电场线分布情况可知,A 、B 两点的电场强度相同, O 点的电场强度不为零,故A 错误;B 正确;CD. 由等量异种电荷的等势面分布情况可知,A C DB φφφφ>=>正电荷在电势高的地方电势能大,所以将电荷+q 沿曲线CAD 从C 移到D 的过程中,电势能先增大后减少,将电荷+q 沿曲线CBD 从C 移到D 的过程中,电势能先减少后增大,故CD 错误。

5.在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C 的匀强电场.在场中有一根长L=2m 的绝缘细线,一端固定在O 点,另一端系质量为0.04kg 的带电小球,它静止时细线与竖直方向成37°角.如图所示,给小球一个初速度让小球恰能绕O 点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点,下列说法正确的是(cos37°=0.8,g=10m/s 2)A .小球所带电量为q=3.5×10-5CB .小球恰能做圆周运动动能最小值是0.96JC .小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54JD .小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5J 【答案】C对小球进行受力分析如图所示:根据平衡条件得:37mgtan qE ︒=,解得:537310mgtan q C E-︒==⨯,故A 错误;由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力在圆上各点中,小球在平衡位置A 点时的势能(重力势能和电势能之和)最小,在平衡位置的对称点B 点,小球的势能最大,由于小球总能量不变,所以在B 点的动能kB E 最小,对应速度B v 最小,在B 点,小球受到的重力和电场力,其合力作为小球做圆周运动的向心力,而绳的拉力恰为零,有:0.40.5370.8mg F N cos ===︒合,而2Bv F m L =合,所以2110.522KB B E mv F L J ===合,故B 错误;由于总能量保持不变,即k PG PE E E E C ++=(C 为恒量).所以当小球在圆上最左侧的C 点时,电势能PE E 最大,机械能最小,由B 运动到A ,()PA PB W E E =--合力,·2W F L =合合力,联立解得:2PB E J =,总能量 2.5PB kB E E E J =+=,由C 运动到A ,()21370.96P W F L sin J W E =+︒==电电电,,所以C 点的机械能为2 1.54?P C E E E J 机=-=,即机械能的最小值为1.54J ,故C 正确,D 错误;故选C .【点睛】根据小球在平衡位置合力为0,可以求出小球所受的电场力从而得出小球的带电荷量;根据小球恰好在竖直面内做圆周运动这一临界条件,知,在平衡位置处合外力提供圆周运动的向心力从而求出小球动能的最小值.抓住小球能量守恒,电势能最大处小球的机械能最小,根据做功情况分析.6.如图所示,在等边三角形ABC 的三个顶点上固定三个点电荷,其中A 点位置的点电荷带电量为+Q ,B 、C 两点位置的点电荷带电量均为-Q ,在BC 边的中垂线上有P 、M 、N 三点,且PA =AM =MN ,关于三点的场强和电势(取无穷远处电势为零),下列说法不正确的A .M 点的场强大于P 点的场强B .MN 之间某点的场强可能为零C .N 点的场强方向沿中垂线向下D .P 点的电势高于M 点的电势 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A.点电荷的电场如图所示:正电荷在P 、M 两点处产生的场强大小相等为12QE kd=(d 为PA 、AM 、MN 的距离);而两负电荷在P 点处的合场强向下,在M 点场强为零;所以M P E E >;故A 正确,不符合题意;BC.正电荷在N 点的场强324QE kd=,两负电荷在N 点的场强4322332cos302()3Q QE kk E d d =︒=>,故N 点合场强向上且可知在M 、N 之间某点场强可能为零,故B 正确,不符合题意;C 错误,符合题意;D.由场强叠加可知A 、M 之间的场强均大于A 、P 之间的场强,所以A M A P ϕϕϕϕ->-,所以M P ϕϕ<,故D 正确,不符合题意.7.两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为E 的匀强电场中,小球1和2均带正电,电量分别为和(>).将细线拉直并使之与电场方向平行,如图所示.若将两小球同时从静止状态释放,则释放后细线中的张力T 为(不计重力及两小球间的库仑力)A .T=(-)EB .T=(-)EC .T=(+)ED .T=(+)E【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】将两个小球看做一个整体,整体在水平方向上只受到向右的电场力,故根据牛顿第二定律可得,对小球2分析,受到向右的电场力,绳子的拉力,由于,球1受到向右的电场力大于球2向右的电场力,所以绳子的拉力向右,根据牛顿第二定律有,联立解得,故A 正确;【点睛】解决本题关键在于把牛顿第二定律和电场力知识结合起来,在研究对象上能学会整体法和隔离法的应用,分析整体的受力时采用整体法可以不必分析整体内部的力,分析单个物体的受力时就要用隔离法.采用隔离法可以较简单的分析问题8.如图所示,竖直平面内有一个半径为R 的圆周,另外空间有一平行于圆周平面的匀强电场,A 、D 两点为圆周上和圆心同一高度的点,C 点为圆周上的最高点。

在与OA 夹角为30θ︒=的圆弧B 点上有一粒子源,以相同大小的初速度v 0在竖直面(平行于圆周面)内沿各个方向发射质量为m ,带电的同种微粒,在对比通过圆周上各点的微粒中,发现从圆周D 点上离开的微粒机械能最大,从圆周E 点(OE 与竖直方向夹角30︒=α)上离开的微粒动能最大,已知重力加速度为g ,取最低点F 所在水平面为重力零势能面。

则有( )A .电场一定沿OD 方向,且电场力等于33mg B .通过E 点的微粒动能大小为23+1)mgR +12mv 2C .动能最小的点可能在BC 圆弧之间D .A 点的动能一定小于B 点 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .在D 点微粒机械能最大,说明B 到D 电场力做功最大,由数学关系知过D 点做圆的切线为电场的等势线,即电场力沿OD 方向,带电粒子电性未知,场强方向不能确定。