2017年高考物理一輪復(fù)習(xí)第6章電場(chǎng)第2課時(shí)電場(chǎng)的能的性質(zhì)習(xí)題

1、第2課時(shí) 電場(chǎng)的能的性質(zhì)一、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能1電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)(1)在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與 初末位置有關(guān)，可見電場(chǎng)力做功與重力做功相似(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做的功WEqd，其中d為沿電場(chǎng)線方向的位移2電勢(shì)能(1)定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功(2)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量，即WAB EpAEpB_(3)電勢(shì)能的相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的，通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零二、電勢(shì)1電勢(shì)(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與

2、它的電荷量的比值(2)定義式：(3)標(biāo)矢性：電勢(shì)是標(biāo)量，其大小有正負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比電勢(shì)零點(diǎn)高(低)(4)相對(duì)性：電勢(shì)具有相對(duì)性，同一點(diǎn)的電勢(shì)因零電勢(shì)點(diǎn)的選取的不同而不同(5)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低2等勢(shì)面(1)定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面(2)特點(diǎn)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，即場(chǎng)強(qiáng)的方向跟等勢(shì)面垂直在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大；反之越小任意兩等勢(shì)面不相交特別提示：電勢(shì)是描述電場(chǎng)本身的能的性質(zhì)的物理量，由電場(chǎng)本身決定，而電勢(shì)能反映電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所具有的電勢(shì)能，由電荷與電場(chǎng)共同決定三、電勢(shì)差1電勢(shì)差

3、：電荷q在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功WAB跟它的電荷量q_的比值，叫做A、B間的電勢(shì)差，也叫電壓公式：UAB單位：伏(V)2電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：UABAB_，電勢(shì)差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值，而且有UABUBA.3電勢(shì)差UAB由電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的位置決定，與移動(dòng)的電荷q、電場(chǎng)力做的功WAB無(wú)關(guān)，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取也無(wú)關(guān)4電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離的乘積即UEd，也可以寫作E.四、靜電平衡與靜電屏蔽1靜電感應(yīng)、靜電平衡：把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而發(fā)生遷移，使導(dǎo)體的兩面出現(xiàn)等量的異種電荷，這種

4、現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)；當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)停止時(shí)，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài). 2靜電屏蔽：金屬殼或金屬網(wǎng)罩所包圍的區(qū)域，不受外部電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽. 1電場(chǎng)力做功與重力做功相似，均與路徑無(wú)關(guān)()2電勢(shì)差是一個(gè)矢量，有正值和負(fù)值之分()3靜電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的，所以有UABUBA.()4沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小()5電場(chǎng)力與速度方向夾角小于90時(shí)，電場(chǎng)力做正功()6某等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向均與此處等勢(shì)面垂直()7電場(chǎng)中M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于單位電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)電場(chǎng)力做的功()8在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度必定相等()9若相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，則等

5、勢(shì)面密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大()10處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)也為零()1(多選)(2015鄭州模擬)關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是()A電場(chǎng)強(qiáng)度的方向處處與等電勢(shì)面垂直B電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)也為零C隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸減小，電勢(shì)也逐漸降低D任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢(shì)降落最快的方向解析：電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)為零的位置是絕對(duì)的，而電勢(shì)為零的位置是人為選取的；再者場(chǎng)強(qiáng)的大小表征著電勢(shì)隨空間的變化率，而與電勢(shì)的大小無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知電勢(shì)的升降取決于場(chǎng)強(qiáng)的方向而與場(chǎng)強(qiáng)的大小無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤答案：AD2 (2016大連模擬)如圖所示，為某示波管內(nèi)的聚

6、焦電場(chǎng)，實(shí)線和虛線分別表示電場(chǎng)線和等勢(shì)線兩電子分別從a、b兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，設(shè)電場(chǎng)力對(duì)兩電子做的功分別為Wa和Wb，a、b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea和Eb，則()AWa Wb，Ea EbBWaWb，Ea EbCWaWb，EaEb DWaWb，EaEb，故A對(duì)，C錯(cuò)答案：A3 (多選)(2016長(zhǎng)沙模擬)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零則小球a()A從N到Q的過(guò)程中，重力與庫(kù)侖力的合力先增大后減小B從N到P的過(guò)程中，速率先增大后

7、減小C從N到Q的過(guò)程中，電勢(shì)能一直增加D從P到Q的過(guò)程中，動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量解析：a球從N點(diǎn)靜止釋放后，受重力mg、b球的庫(kù)侖斥力FC和槽的彈力FN作用a球在從N到Q的過(guò)程中，mg與FC的夾角逐漸減小，不妨先假設(shè)FC的大小不變，隨著的減小mg與FC的合力F將逐漸增大，況且，由庫(kù)侖定律和圖中幾何關(guān)系可知，隨著的減小FC逐漸增大，因此F一直增加，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在a球從N到Q的過(guò)程中，a、b兩小球距離逐漸變小，電場(chǎng)力一直做負(fù)功，電勢(shì)能一直增加，故選項(xiàng)C正確；顯然在從P到Q的過(guò)程中，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，其電勢(shì)能增加量等于其機(jī)械能的減少量，b球在Q點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能大于其在P點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能，因此

8、該過(guò)程中動(dòng)能一定在減少，且其減少量一定等于其電勢(shì)能與重力勢(shì)能增加量之和，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；既然在從P到Q的過(guò)程中，b球的動(dòng)能在減少，因此其速率也在減小，而開始在N點(diǎn)時(shí)速率為0，開始向下運(yùn)動(dòng)段中，其速率必先增大，故選項(xiàng)B正確答案：BC4 (2016菏澤模擬)如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0，方向與電場(chǎng)方向的夾角為60；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30.不計(jì)重力求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差解析：設(shè)帶電粒子在B點(diǎn)的速度大小為vB，粒子在垂直于電場(chǎng)方向的速度分量不變，即vBsin 30v0sin 60，由此得v

9、Bv0.設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB，由動(dòng)能定理有qUABmvmv，解得UAB.答案：一、單項(xiàng)選擇題1(2016廊坊模擬)如圖所示，實(shí)線表示某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線表示該電場(chǎng)的等勢(shì)面下列判斷正確的是()A1、2兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等B1、3兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等C1、2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D2、3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等解析：根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，則E1E2，E1E3，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)；同一等勢(shì)面上的電勢(shì)是相等的，選項(xiàng)C錯(cuò)，D正確答案：D2(2016棗莊模擬)如圖所示，在M、N處固定著兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷，在它們的連線上有A、B兩點(diǎn)，已知MAABBN.下列說(shuō)法正確的是()AA、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同B

10、A、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等C將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功D負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能解析：根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)特點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)不相等，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：A3如圖所示，半徑為R的均勻帶正電薄球殼，其上有一小孔A.已知?dú)?nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零；殼外空間的電場(chǎng)，與將球殼上的全部電荷集中于球心O時(shí)在殼外產(chǎn)生的電場(chǎng)一樣一帶正電的試探電荷(不計(jì)重力)從球心以初動(dòng)能Ek0沿OA方向射出下列關(guān)于試探電荷的動(dòng)能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線，可能正確的是()解析：根據(jù)

11、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系和庫(kù)侖定律解決問題，當(dāng)試探電荷在球殼內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受靜電力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故動(dòng)能Ek不變當(dāng)試探電荷在球殼外部運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)庫(kù)侖定律，試探電荷受到的庫(kù)侖斥力越來(lái)越小，故試探電荷做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，試探電荷的動(dòng)能越來(lái)越大，但增大得越來(lái)越慢選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤答案：A4(2016衡水模擬)在地面上插入一對(duì)電極M和N，將兩個(gè)電極與直流電源相連，大地中形成恒定電流和恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)的基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同，其電場(chǎng)線分布如圖所示，P、Q是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)下列說(shuō)法正確的是()AP點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比Q點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大BP點(diǎn)電勢(shì)比Q點(diǎn)電勢(shì)高CP點(diǎn)電子的電勢(shì)能比Q點(diǎn)電子的電勢(shì)能大D電子沿直線從N到M的過(guò)程

12、中所受電場(chǎng)力恒定不變解析：因?yàn)殡妶?chǎng)線密集處場(chǎng)強(qiáng)大，所以P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于Q點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)檠仉妶?chǎng)線電勢(shì)降低，所以P點(diǎn)電勢(shì)高于Q點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)B正確；根據(jù)“負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能小”，可知P點(diǎn)電子的電勢(shì)能比Q點(diǎn)電子的電勢(shì)能小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；沿直線從N到M的過(guò)程中，電場(chǎng)線先逐漸變稀疏，然后變密集，故此過(guò)程中，電子所受電場(chǎng)力先減小后增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：B5 (2016臨汾模擬)如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E100 V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差可表示為()AUOP10si

13、n (V)BUOP10sin (V)CUOP10cos (V)DUOP10cos (V)解析：根據(jù)“沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)降低”可知，OP，UOP0；根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系UEd可知，UOPERsin 10sin (V)，選項(xiàng)A正確答案：A6 (2015呂梁模擬)圖中A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知ACBC，ABC53，BC20 cm.把一個(gè)電量q105C的正電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為零；從B移到C，電場(chǎng)力做功為1.6103J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是()A800 V/m，垂直AC向左B800 V/m，垂直AC向右C1 000 V/m，垂直AB斜向上D1 000 V/m，垂直A

14、B斜向下解析：正電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為零，說(shuō)明AB是一等勢(shì)線，所以C到AB的垂直距離dBCsin 5316 cm，場(chǎng)強(qiáng)EV/m1 000 V/m，方向垂直AB斜向下答案：D二、多項(xiàng)選擇題7(2016泰安模擬)一帶正電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，其vt圖象如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()AA處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于B處的電場(chǎng)強(qiáng)度B粒子在A處的電勢(shì)能一定大于在B處的電勢(shì)能CCD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都為零DAB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于CB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差解析：由圖知粒子在A處的加速度大于在B處的加速度，因a，所以EAEB，A對(duì)；粒子從A到B動(dòng)能增加，由動(dòng)能定理知電場(chǎng)力必做正功，電勢(shì)能必

15、減小，B對(duì)；同理由動(dòng)能定理可知A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，UABUCB，D錯(cuò)；僅受電場(chǎng)力作用的粒子在CD間做勻速運(yùn)動(dòng)，所以CD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度均為零，但電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)點(diǎn)而言的，可以不為零，C錯(cuò)答案：AB8 (2016衡陽(yáng)模擬)在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上分別固定有帶電荷量絕對(duì)值均為Q的點(diǎn)電荷，其帶電性如圖所示正方形的對(duì)角線交點(diǎn)為O，在兩條對(duì)角線上分別取點(diǎn)A、B、C、D且OAOBOCOD.不計(jì)電子重力則()AC、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同，A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同BC、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)不相等C電子從C點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，電勢(shì)能先增加后減少D電子從O點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電勢(shì)能先增加后減少解析：根據(jù)點(diǎn)電荷

16、形成的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式和矢量的疊加原理可知，C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向不同，A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不等，方向相同，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)等量同種電荷和等量異種電荷形成的電場(chǎng)中電勢(shì)高低的特點(diǎn)可知，C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)，故B選項(xiàng)正確；電子從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過(guò)程中，電子所受電場(chǎng)力的方向與電子的速度方向的夾角為鈍角，則電子所受電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功，故電子的電勢(shì)能增加，而電子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，電子所受電場(chǎng)力的方向與電子的速度方向的夾角為銳角，則電子所受電場(chǎng)力對(duì)電子做正功，則電子的電勢(shì)能減少，則電子從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能先增加后減少，故C選項(xiàng)正確；電子從O

17、點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，電子所受電場(chǎng)力的方向與電子的速度方向相反，即電場(chǎng)力一直做負(fù)功，則電勢(shì)能一直增加，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：BC9兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷所形成電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)線所示，若粒子只受靜電力作用，則下列關(guān)于帶電粒子的判斷正確的是()A帶正電B速度先增大后減小C電勢(shì)能先增大后減小D經(jīng)過(guò)b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)的速度大小相同解析：根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及電場(chǎng)線分布可知，粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子從a到c到e的過(guò)程中電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，速度先減小后增大，電勢(shì)能先增大后減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；因?yàn)閎、d兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，所以在b、d

18、兩點(diǎn)的電勢(shì)能相同，所以粒子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)的速度大小相同，選項(xiàng)D正確答案：CD三、非選擇題10(2016長(zhǎng)治模擬)在一個(gè)水平面上建立x軸，在過(guò)原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E6.0105 N/C，方向與x軸正方向相同在O處放一個(gè)電荷量q5.0108 C、質(zhì)量m1.0102 kg的絕緣物塊，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.20，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v02.0 m/s，如圖所示，求物塊最終停止時(shí)的位置(g取10 m/s2)解析：物塊先在電場(chǎng)中向右減速，設(shè)運(yùn)動(dòng)的位移為x1，由動(dòng)能定理得(qEmg)x10mv，所以x1，代入數(shù)據(jù)得x10.4 m.可知，當(dāng)物塊向右運(yùn)動(dòng)0.4 m時(shí)速度減為零，因物塊所受的靜電力FqE0.03 NFfmg0.02 N，所以物塊將沿x軸負(fù)方向加速，跨過(guò)O點(diǎn)之后在摩擦力作用下減速，最終停止在O點(diǎn)左側(cè)某處，設(shè)該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為x2，則對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得mg(2x1x2)0mv，解得x20.2 m.答案