電場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題【例1】如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑金屬圓環(huán)半徑為R，圓環(huán)的最高點(diǎn)通過(guò)長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛質(zhì)量為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬小球，已知圓環(huán)帶電均勻分布且?guī)щ姾闪颗c小球相同，均為Q（未知），小球在垂直圓環(huán)平面的對(duì)稱軸上處于平衡狀態(tài)，已知靜電力常量為k，重力加速度為g細(xì)線對(duì)小球的拉力為F（未知），下列式子中正確的是（）A，B，C，D，答案：D【練習(xí)1】如圖所示，一半徑為r的圓環(huán)上均勻分布著電荷量為+Q的電荷，在垂直于圓環(huán)面且過(guò)圓心O的軸線上有A.B.C三個(gè)點(diǎn)，C和O，O和A間的距離均為d，AB間距離為2d。在B點(diǎn)處有一電荷量為+q的固定點(diǎn)電荷，已知A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)

2、為零，k為靜電力常量，求.（1）帶電圓環(huán)在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小. （2）C點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng).答案：（1）（2），方向沿OC向外。【例2】在一條直線上放有AB兩個(gè)點(diǎn)電荷。AB相距r，A帶4q的電荷，B帶q的電荷。在AB連線上引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，使ABC都處于平衡狀態(tài)。求C點(diǎn)所帶電的電性、大小和所處的位置答案：，【練習(xí)2】如圖所示，質(zhì)量均為m的三個(gè)小球ABC放置在光滑絕緣的水平直槽上，A與B間和B與C間的距離均為L(zhǎng)，A球帶電量，B球帶電量。若小球C上加一水平向右的恒力F，恰好使ABC三個(gè)小球保持相對(duì)靜止，求：（1） 外力F的大?。?） C球所帶電量QC解析：，【例3】如圖所示，完全相同的金屬小球A和B帶有等量

3、電荷，系在一個(gè)輕質(zhì)絕緣彈簧兩端，放在光滑絕緣水平面上，由于電荷間的相互作用，彈簧比原來(lái)縮短上x(chóng)0，現(xiàn)將不帶電的與A、B完全相同的金屬球C先與A球接觸一下，再與B球接觸一下，然后拿走，重新平衡后彈簧的壓縮量變?yōu)椋ǎ〢BC大于 D小于答案：D【練習(xí)3】如圖，真空中M、N處放置兩等量異種點(diǎn)電荷，a、b、c表示電場(chǎng)中的三條等勢(shì)線，d點(diǎn)和e點(diǎn)位于等勢(shì)線a上，f點(diǎn)位于等勢(shì)線c上，df平行于M、N 已知一帶正電的試探電荷從d點(diǎn)移動(dòng)到f點(diǎn)時(shí)，試探電荷的電勢(shì)能增加，則以下判斷正確的是（）AM點(diǎn)處放置的是正電荷B若將帶正電的試探電荷沿圖中虛線de由d點(diǎn)移動(dòng)到e點(diǎn)，則電場(chǎng)力先做正功、后做負(fù)功Cd點(diǎn)的電勢(shì)高于f點(diǎn)的電

4、勢(shì)Dd點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與f點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)完全相同解析：A、因正電荷由d到f電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能增加，則電勢(shì)升高故f點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì)則N點(diǎn)為正電荷，故A錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤B、將帶正電的試探電荷沿直線由d 點(diǎn)移動(dòng)到 e 點(diǎn)，電勢(shì)能先減小再增大到原來(lái)值，故電場(chǎng)力先做正功、后做負(fù)功故B正確D、d點(diǎn)與f點(diǎn)為關(guān)于兩電荷的中垂線對(duì)稱，則場(chǎng)強(qiáng)大小相等但方向不同，故D錯(cuò)誤；故選：B【例4】如圖所示，A、B為某電場(chǎng)中一條直線上的兩個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)將正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)一段距離到達(dá)B點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖所示從A到B過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）A電場(chǎng)力對(duì)電荷一直做正功B電勢(shì)一直升高C電荷所受電場(chǎng)力先

5、減小后增大D電荷所受電場(chǎng)力先增大后減小解析：A、電勢(shì)能先減小后增大，則電場(chǎng)力做正功后做負(fù)功故A錯(cuò)誤B、正電荷從A到B電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，則說(shuō)明電場(chǎng)力方向變化，即電場(chǎng)線方向先向右，后向左，所以電勢(shì)先降低后升高故B錯(cuò)誤C、電勢(shì)能EP隨位移x的變化關(guān)系圖象的斜率表示電場(chǎng)力的大小，因此電場(chǎng)力先減小后增大故C正確，D錯(cuò)誤故選C【練習(xí)4】某一空間存在與x軸平行的電場(chǎng)，有一質(zhì)量m2kg的帶電小球，只受電場(chǎng)力作用，以初速度v02m/s在x07m處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。電勢(shì)能EP隨位置x的變化關(guān)系如圖所示，則小球的運(yùn)動(dòng)范圍和最大速度分別為（ ）A運(yùn)動(dòng)范圍x0 B運(yùn)動(dòng)范圍x1mC最大速度vm2m/s D最大速度vm3m

6、/s解析：BC【例5】如圖所示，x圖表示空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)沿x軸的變化規(guī)律，圖像關(guān)于軸對(duì)稱分布。x軸上a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在x方向上的分量分別是Exa、Exb，則AExaExbBExa沿x負(fù)方向，Exb沿x正方向C同一點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反D將正電荷沿x軸從a移動(dòng)到b的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功解析：AB【練習(xí)5】?jī)蓚€(gè)等量異種點(diǎn)電荷位于 x 軸上，相對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱分布，正確描述電勢(shì) 隨位置 變化規(guī)律的是圖（ ）解析：A【例6】如圖所示，虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的等間距的平行直線，兩粒子M、N質(zhì)量相等，所帶電荷的絕對(duì)值也相等，現(xiàn)將M、N從虛線上的O點(diǎn)以相同速率射出，兩粒子在

7、電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡分別如圖中兩條實(shí)線所示點(diǎn)a、b、c為實(shí)線與虛線的交點(diǎn)已知O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，若不計(jì)重力，則A. M帶負(fù)電荷，N帶正電荷BN在a點(diǎn)的速度與M在c點(diǎn)的速度大小相同CN在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至口點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功DM在O點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能解析：A、由題，等勢(shì)線在水平方向，O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直，而且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)，可知電場(chǎng)方向豎直向下，根據(jù)粒子的軌跡可判斷出a粒子所受的電場(chǎng)力方向豎起向上，M粒子所受的電場(chǎng)力方向豎直向下，故知N粒子帶負(fù)電，M帶正電故A錯(cuò)誤；B、由動(dòng)能定理可知，N在a點(diǎn)的速度與M在c點(diǎn)的速度大小相等，但方向不同，速度不同故B正確；C、N從O點(diǎn)運(yùn)

8、動(dòng)至a點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力與速度的夾角為銳角，電場(chǎng)力做正功故C錯(cuò)誤；D、等勢(shì)線在水平方向，O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，由于M點(diǎn)正電荷，在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，故D正確，故選BD【練習(xí)6】某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖實(shí)線所示，一帶電粒子在電場(chǎng)力作用下經(jīng)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示粒子重力不計(jì)，則粒子的加速度、動(dòng)能、電勢(shì)能的變化情況是A若粒子帶正電，其加速度和動(dòng)能都增大，電勢(shì)能減小B若粒子帶正電，其動(dòng)能增大，加速度和電勢(shì)能都減小C若粒子帶負(fù)電，其加速度和動(dòng)能都增大，電勢(shì)能減小D若粒子帶負(fù)電，其加速度和動(dòng)能都減小，電勢(shì)能增大解析：由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲方向可知，帶電粒子受電場(chǎng)力大致向右，與軌跡上每一點(diǎn)的切線方向

9、即瞬時(shí)速度方向成銳角，則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功，其電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大電場(chǎng)線越來(lái)越密，場(chǎng)強(qiáng)增大，粒子所受的電場(chǎng)力增大，加速度增大，這些結(jié)論與粒子的電性無(wú)關(guān)，故AC正確，BD錯(cuò)誤故選AC【課后練習(xí)】1、如圖所示，虛線a、b、c為三個(gè)同心圓面，圓心處有一 個(gè)正點(diǎn)電荷?，F(xiàn)從b、c之間一點(diǎn)P以相同的速率發(fā)射兩個(gè)帶電粒子，分別沿PM、PN運(yùn)動(dòng)到M、N點(diǎn)，M、N兩點(diǎn)都處于圓周c上，以下判斷正確的是（ ）A到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率仍相等B到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率vM > vNC到達(dá)M、N時(shí)兩粒子的電勢(shì)能相等D兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都是先減小后增大解析：B2、一帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下沿圖中曲線JK穿過(guò)一勻強(qiáng)電

10、場(chǎng)，a、b、c、d為該電場(chǎng)的等勢(shì)面，其中有abcd，若不計(jì)粒子的重力，可以確定（）A粒子帶正電B從J到K粒子的電勢(shì)能減少C該粒子帶負(fù)電D粒子從J到K運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能與電勢(shì)能之和可能增加解析：A、由運(yùn)動(dòng)軌跡可知電場(chǎng)力方向向右，由電勢(shì)的高低可知電場(chǎng)線方向向左，則電性為負(fù)，故A錯(cuò)誤，C正確；B、由J到K電場(chǎng)力做正功，則動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小故B正確；D、該過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變故D錯(cuò)誤故選：BC3、如圖甲所示，x軸上固定兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2（Q2位于坐標(biāo)原點(diǎn)O），其上有M、N、P三點(diǎn)，間距MN=NPQ1、Q2在軸上產(chǎn)生的電勢(shì)隨x變化關(guān)系如圖乙則（）AM點(diǎn)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為零BN點(diǎn)電場(chǎng)場(chǎng)

11、強(qiáng)大小為零CM、N之間電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向D一正試探電荷從P移到M過(guò)程中，電場(chǎng)力做功|WPN|=|WNM|解析：A、x圖線的切線斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，就知道N處場(chǎng)強(qiáng)為零，M處的場(chǎng)強(qiáng)不為零，故A錯(cuò)誤，B正確；C、M點(diǎn)的電勢(shì)為零，MP電勢(shì)小于零，因沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故在MP間電場(chǎng)方向由M指向P，沿x軸正方向，故C錯(cuò)誤；D、由圖象可知，UMNUNP，故電場(chǎng)力做功qUMNqUNP，從P移到M過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，故|WPN|WNM|，故D錯(cuò)誤；故選：B4、如圖所示，虛線表示某點(diǎn)電荷Q所激發(fā)電場(chǎng)的等勢(shì)面，已知a、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，c、d兩點(diǎn)在另一個(gè)等勢(shì)面上甲、乙兩個(gè)帶電粒子以相同的速率，沿不同

12、的方向從同一點(diǎn)a射入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿不同的軌跡adb曲線、acb曲線運(yùn)動(dòng)則下列說(shuō)法正確的是（）兩粒子所帶的電荷符號(hào)不同甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的速度大于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)的速度兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都是先減小后增大經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)，兩粒子的動(dòng)能一定相等ABCD解析：由圖可知電荷甲受到中心電荷的引力，而電荷乙受到中心電荷的斥力，故兩粒子的電性一定不同故正確甲粒子從a到c和乙粒子從a到d，Uac=Uad，但甲、乙兩粒子帶異種電荷，所以甲粒子從a到c電場(chǎng)力做功與乙粒子從a到d電場(chǎng)力做功不等，所以甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能不等于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的速度大于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)的速度，故正確由圖可知電荷甲受到中心電

13、荷的引力，則電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，電勢(shì)能先減小后增加；而電荷乙受到中心電荷的斥力，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，電勢(shì)能先增加后減小，故錯(cuò)誤可知兩粒子在從a向b運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做功情況根據(jù)虛線為等勢(shì)面，可判定acb、adb曲線過(guò)程中電場(chǎng)力所做的總功為0，兩粒子在a點(diǎn)時(shí)具有相同的速率，但動(dòng)能不一定相等，雖重力不計(jì)，兩粒子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能不一定相等故錯(cuò)誤因此本題正確的有故選：A5、如圖所示，a、b帶等量異種電荷，MN為a、b連線的中垂線，現(xiàn)有一帶電粒子從M點(diǎn)以一定的初速度v射出，開(kāi)始時(shí)的一段軌跡如圖中細(xì)線所示，若不計(jì)重力的作用，則在飛越該電場(chǎng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A該粒子帶負(fù)電B該粒子的動(dòng)能先增

14、大后減小C該粒子的電勢(shì)能先增大后減小D該粒子運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處后，其速度大小一定仍為v解析：A、粒子軌跡向右彎曲，受到的電場(chǎng)力大致向右，則該粒子帶負(fù)電故A正確 B、由題可知，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，則根據(jù)動(dòng)能定理得知：粒子的動(dòng)能先增大后減小故B正確C、電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，粒子的電勢(shì)能先減小后增大故C錯(cuò)誤D、M點(diǎn)的電勢(shì)與無(wú)窮遠(yuǎn)處相等，粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處過(guò)程，電場(chǎng)力做功為零，則該粒子運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處后，其速度大小一定仍為v故D正確故選：ACD6、真空中，兩個(gè)相距L的固定點(diǎn)電荷E、F所帶電荷量分別為QE和QF，在它們共同形成的電場(chǎng)中，有一條電場(chǎng)線如圖中實(shí)線所示，實(shí)線上的箭頭表示電場(chǎng)線的方向。

15、電場(chǎng)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（ ）AE帶正電，F(xiàn)帶負(fù)電，且QEQF B在M點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的檢驗(yàn)電荷，檢驗(yàn)電荷將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)C過(guò)N點(diǎn)的等勢(shì)面與過(guò)N點(diǎn)的切線垂直 D負(fù)檢驗(yàn)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能解析：E帶正電，F(xiàn)帶負(fù)電，且QE<QF，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線是曲線，在M點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的檢驗(yàn)電荷，檢驗(yàn)電荷不會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直可知，過(guò)N點(diǎn)的等勢(shì)面與過(guò)N點(diǎn)的切線垂直，選項(xiàng)C正確；負(fù)檢驗(yàn)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能小于在N點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7、圖中虛線是某電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)線。兩個(gè)帶電粒子從P

16、點(diǎn)均沿等勢(shì)線的切線方向射入電場(chǎng)，粒子運(yùn)動(dòng)的部分軌跡如圖中實(shí)線所示。若粒子僅受電場(chǎng)力的作用，下列說(shuō)法中正確的是Aa、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系Ba、b兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系C粒子從P運(yùn)動(dòng)到a的過(guò)程中，電勢(shì)能增大D粒子從P運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，動(dòng)能增大解析：由虛線的等勢(shì)線可以看出，這是一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，a處離點(diǎn)電荷較遠(yuǎn)，b處離點(diǎn)電荷較近，故這現(xiàn)兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的 關(guān)系為，a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；由于不確定點(diǎn)電荷的性質(zhì)，電場(chǎng)線的方向也就不明確，故無(wú)法判斷a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于粒子僅在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)的，故電場(chǎng)力對(duì)粒子都做正功，兩種粒子的電勢(shì)能都減小，動(dòng)能增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。8

17、、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：AB9、圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是（）A帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大D帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大解析：AB、粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡向左彎曲，說(shuō)明粒子在a、b兩點(diǎn)受到的電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線向左，由于電場(chǎng)線方向不明，無(wú)法確定粒子的電性故A錯(cuò)誤，B正確C、由軌跡彎曲方向與粒子速度方向的關(guān)系分析可知，由a到b，電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大，則粒子在a點(diǎn)的速度較大b點(diǎn)的電勢(shì)能大，故CD正確故選：BCD10、如圖是位于x軸上某點(diǎn)的電荷在直線PQ右側(cè)的電勢(shì)隨x變化的圖線，a、b是x軸上的兩點(diǎn)，過(guò)P點(diǎn)垂直于x軸的直線PQ和x軸是該曲線的漸近線，則以下說(shuō)法正確