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學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年新教材粵教版物理必修第三冊(cè)課時(shí)分層作業(yè):1.1培優(yōu)課電場(chǎng)能的性質(zhì)含解析課時(shí)分層作業(yè)(七)(建議用時(shí):25分鐘)1.如圖所示,某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,其上有a、b、c三點(diǎn),ab=bc,則把點(diǎn)電荷-q從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系有()A.Wab>Wbc B.Wab=WbcC.Wab〈Wbc D.無法比較D[只知道一條電場(chǎng)線,其周圍的電場(chǎng)線的疏密情況不知道,可能是左側(cè)場(chǎng)強(qiáng)大,可能是右側(cè)場(chǎng)強(qiáng)大,也可能是勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)力做功大小無法判定,故選D。]2.電場(chǎng)中某三條等勢(shì)線如圖中實(shí)線a、b、c所示.一電子僅在電場(chǎng)力作用下沿直線從P運(yùn)動(dòng)到Q,已知電勢(shì)φa>φb〉φc,這一過程電子運(yùn)動(dòng)的v。t圖象可能是圖中的()A[結(jié)合φa>φb>φc,由題圖等勢(shì)線的特點(diǎn)可確定此電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng),且Q點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度小于P點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度,電子僅在電場(chǎng)力作用下沿直線從P運(yùn)動(dòng)到Q,將做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng),A正確。]3。如圖所示,P是固定的點(diǎn)電荷,虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P的電場(chǎng)力作用,其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc,則()A.a(chǎn)a〉ab〉ac,va〉vc>vbB.a(chǎn)a>ab〉ac,vb〉vc〉vaC.a(chǎn)b>ac〉aa,vb>vc〉vaD.a(chǎn)b〉ac>aa,va>vc〉vbD[由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=keq\f(q,r2)可知,離場(chǎng)源點(diǎn)電荷P越近,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,Q受到的電場(chǎng)力越大,由牛頓第二定律可知,加速度越大,由此可知,ab>ac>aa,AB選項(xiàng)錯(cuò)誤;由力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知,Q受到的庫侖力指向運(yùn)動(dòng)軌跡凹的一側(cè),因此Q與P帶同種電荷,Q從c到b的過程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,從b到a的過程中電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加,因此Q在b點(diǎn)的速度最小,由于c、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差的絕對(duì)值小于a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差的絕對(duì)值,因此Q從c到b的過程中,動(dòng)能的減少量小于從b到a的過程中動(dòng)能的增加量,Q在c點(diǎn)的動(dòng)能小于在a點(diǎn)的動(dòng)能,即有va〉vc>vb,D選項(xiàng)正確.]4.在某電場(chǎng)中,沿x軸上的電勢(shì)分布如圖所示,由圖可以判斷()A.x=2m處電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零B.x=2m處電場(chǎng)方向一定沿x軸正方向C.沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小D.某負(fù)電荷沿x軸正方向移動(dòng),電勢(shì)能始終增大D[φ-x圖象的斜率等于電場(chǎng)強(qiáng)度,則知x=2m處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零,故A錯(cuò)誤;從O到x=3m處電勢(shì)不斷降低,但x=2m點(diǎn)的電場(chǎng)方向不一定沿x軸正方向,故B錯(cuò)誤;由斜率看出,從O到3m,圖象的斜率先減小后增大,則電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大,故C錯(cuò)誤;沿x軸正方向電勢(shì)降低,某負(fù)電荷沿x軸正方向移動(dòng),受力的方向始終指向x軸的負(fù)方向,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能始終增大,故D正確。]5.(多選)A、B是一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),若在A點(diǎn)釋放一初速度為零的電子,電子僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線從A運(yùn)動(dòng)到B,其電勢(shì)能Ep隨位移s變化的規(guī)律如圖所示。設(shè)A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為EA和EB,電勢(shì)分別為φA和φB。則()A.EA=EB B.EA〈EBC.φA〉φB D.φA〈φBAD[電子從A運(yùn)動(dòng)到B過程中,因?yàn)槭菑撵o止開始運(yùn)動(dòng)的,所以電場(chǎng)力做正功,電場(chǎng)力做多少功,電勢(shì)能就變化多少,所以有WE=Ep=Eqs,因?yàn)閳D象Ep。s斜率恒定,k=Eq,所以電子所受電場(chǎng)力恒定,故EA=EB,A正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)殡娮邮艿降碾妶?chǎng)力與電場(chǎng)方向相反,所以將電子從低電勢(shì)移動(dòng)到高電勢(shì)處,電場(chǎng)力做正功,故φA〈φB,C錯(cuò)誤,D正確。]6.(多選)如圖,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn),兩虛線圓均以O(shè)為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn).不計(jì)重力,下列說法正確的是()A.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能C.N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中克服電場(chǎng)力做功ABC[如題圖所示,粒子受到的電場(chǎng)力指向軌跡的凹側(cè),可知M受到了引力作用,N受到了斥力作用,故M帶負(fù)電荷,N帶正電荷,選項(xiàng)A正確;由于虛線是等勢(shì)面,故M從a點(diǎn)到b點(diǎn)電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功,動(dòng)能減小,選項(xiàng)B正確;d點(diǎn)和e點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能,故選項(xiàng)C正確;N從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力做正功,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.]7。(多選)一帶正電的檢驗(yàn)電荷,僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸從x=-∞向x=+∞運(yùn)動(dòng),其速度v隨位置x變化的圖象如圖所示,x=x1和x=-x1處,圖線切線的斜率絕對(duì)值相等且最大,則在x軸上()A.x=x1和x=-x1兩處,電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.x=x1和x=-x1兩處,電場(chǎng)強(qiáng)度最大C.x=0處電勢(shì)最低D.從x=x1運(yùn)動(dòng)到x=+∞過程中,電荷的電勢(shì)能逐漸減小BD[正檢驗(yàn)電荷僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸從x=-∞向x=+∞運(yùn)動(dòng),速度先減小后增大,所受的電場(chǎng)力先沿-x軸方向,后沿+x軸方向,電場(chǎng)線方向先沿-x軸方向,后沿+x軸方向,則知x=x1和x=-x1兩處,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反,電場(chǎng)強(qiáng)度不同,故A錯(cuò)誤;由v.t圖象的斜率決定電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,x=x1和x=-x1兩處斜率最大,則電場(chǎng)強(qiáng)度最大,故B正確;由上知,電場(chǎng)線方向先沿-x軸方向,后沿+x軸方向,根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低可知,電勢(shì)先升高后降低,則x=0處電勢(shì)最高,故C錯(cuò)誤;從x=x1運(yùn)動(dòng)到x=+∞過程中,電場(chǎng)力沿+x軸方向,則電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能逐漸減小,故D正確.]8.(多選)如圖所示,A、B、C、D、E、F為勻強(qiáng)電場(chǎng)中一個(gè)邊長為10cm的正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn),A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)分別為1.0V、2。0V、3。0V,則下列說法正確的是()A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為10V/mB.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(20\r(3),3)V/mC.電荷量為1。6×10-19C的正點(diǎn)電荷從E點(diǎn)移到F點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做功為1。6×10-19D.電荷量為1。6×10-19C的負(fù)點(diǎn)電荷從F點(diǎn)移到D點(diǎn),電荷的電勢(shì)能減少3.2×10-19BD[對(duì)A、B選項(xiàng),要找出等勢(shì)面,求出兩個(gè)等勢(shì)面之間的距離??梢詫、C兩點(diǎn)連接,則A、C中點(diǎn)電勢(shì)為2.0V,而且恰好在EB連線上,所以E點(diǎn)電勢(shì)為2。0V,F(xiàn)、D兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為1.0V、3.0V;DF連線距離為10eq\r(3)cm,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系E=eq\f(U,d)=eq\f(2,0。1\r(3))V/m=eq\f(20\r(3),3)V/m,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確。對(duì)C、D選項(xiàng),直接利用計(jì)算電場(chǎng)力做功的公式和電場(chǎng)力的功與電勢(shì)能的關(guān)系解決.UEF=1V,WEF=qUEF=1。6×10-19×1J=1.6×10-19J,所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。UFD=-2V,WFD=qUFD=-1.6×10-19×(-2)J=3。2×10-19J,負(fù)點(diǎn)電荷從F點(diǎn)移到D點(diǎn),電荷的電勢(shì)能減小3.2×10-19J,因而D選項(xiàng)正確。]9.如圖所示,光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,細(xì)桿右側(cè)距桿0。3m處有一固定的點(diǎn)電荷Q,A、B是細(xì)桿上的兩點(diǎn),點(diǎn)A與Q、點(diǎn)B與Q的連線與桿的夾角均為α=37°。一中間有小孔的帶電小球穿在絕緣細(xì)桿上滑下,通過A點(diǎn)時(shí)加速度為零,速度為3m/s,取g=10m/s2,求小球下落到B點(diǎn)時(shí)的加速度和速度的大小.[解析]求小球至B的加速度,從受力分析出發(fā),分析小球在A、B兩點(diǎn)的受力情況,從而確定加速度的關(guān)系。在A處,小球受力如圖所示,由題意可知,k·eq\f(Qq,r2)cosα-mg=0 ①在B處,小球受力如圖所示,由題意可知,k·eq\f(Qq,r2)cosα+mg=ma ②由①②得a=2g=20m/s小球從A到B受到的合力為變力,故不宜用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解,抓住A、B處在等勢(shì)面上由A到B電場(chǎng)力做功為零這個(gè)特點(diǎn),用動(dòng)能定理求解.mghAB=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)-eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A),hAB=eq\f(2×0.3,tan37°)m=0。8m解得vB=5m/s。[答案]20m/s25m/s(建議用時(shí):15分鐘)10.(多選)一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中O~x2段是關(guān)于直線x=x1對(duì)稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說法正確的是()A.x1處電場(chǎng)強(qiáng)度最小,但不為零B.粒子在O~x3段做變速運(yùn)動(dòng),x2~x3段做勻變速運(yùn)動(dòng)C.x2~x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向均不變,為一定值D.在O、x1、x2、x3處電勢(shì)φ0、φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2=φ0>φ3BCD[由E=eq\f(U,d)得場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系:E=eq\f(Δφ,Δx),電勢(shì)能:Ep=qφ,聯(lián)立可得:E=eq\f(1,q)·eq\f(ΔEp,Δx),可知Ep。x圖象切線的斜率eq\f(ΔEp,Δx)=qE=F電,x1處切線斜率為零,所以x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故A錯(cuò)誤;由題圖可知,O~x1,x1~x2,x2~x3,三段斜率大小變化情況為變小,變大,不變,則可知三段電場(chǎng)力變小,變大,不變,故B、C正確;根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系:Ep=qφ,粒子帶負(fù)電,q<0,可知電勢(shì)能越大,粒子所在處的電勢(shì)越低,所以φ1>φ2=φ0>φ3,故D正確.]11.沿電場(chǎng)中某條直電場(chǎng)線方向建立x軸,該電場(chǎng)線上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化規(guī)律如圖所示,坐標(biāo)點(diǎn)O、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點(diǎn)相對(duì)應(yīng),相鄰兩點(diǎn)間距相等.一個(gè)帶正電的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的動(dòng)能為Ek,僅考慮電場(chǎng)力作用,則()A.從O點(diǎn)到C點(diǎn),電勢(shì)先升高后降低B.粒子先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做變加速運(yùn)動(dòng)C.粒子在AB段電勢(shì)能變化量大于BC段電勢(shì)能變化量D.粒子在AB段電勢(shì)能變化量小于BC段電勢(shì)能變化量C[由O點(diǎn)到C點(diǎn),沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)逐漸降低,A項(xiàng)錯(cuò)誤;帶正電的粒子所受電場(chǎng)力與速度方向一致,所以粒子一直做加速直線運(yùn)動(dòng),在0~x1段電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變大,帶電粒子所受電場(chǎng)力逐漸變大,故粒子在OA段做加速度增大的變加速直線運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;E。x圖象中圖線與坐標(biāo)軸所圍面積代表電勢(shì)差,可知AB段的電勢(shì)差大于BC段的電勢(shì)差,故電場(chǎng)力做功WAB〉WBC,由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系得,粒子在AB段電勢(shì)能變化量大于BC段的電勢(shì)能變化量,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]12.如圖所示,Q為固定的正點(diǎn)電荷,A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和Q相距分別為h和0。25h,將另一點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好變?yōu)榱?,若此電荷在A點(diǎn)處的加速度大小為eq\f(3,4)g,求:(1)此電荷在B點(diǎn)處的加速度;(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(用Q和h表示).[解析](1)由題意可知,這一電荷必為正電荷,設(shè)其電荷量為q,由牛頓第二定律得,在A點(diǎn)時(shí):mg-keq\f(Qq,h2)=m·eq\f(3,4)g。在B點(diǎn)時(shí):keq\f(Qq,0.25h2)-mg=m·aB,解得aB=3g,方向豎直向上。(2)從A到B的過程,由動(dòng)能定理得mg(h-0。25h)+qUAB=0,解得UAB=-eq\f(3kQ,h)。[答案](1)3g,方向豎直向上(2)-eq\f(3kQ,h)13.如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng),等勢(shì)面是一簇互相平行的豎直平面,相鄰等勢(shì)面間隔均為d,各等勢(shì)面電勢(shì)已在圖中標(biāo)出(U〉0),現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45°角斜向上射入電場(chǎng),要使小球做直線運(yùn)動(dòng),求:(重力加速度為g)(1)小球應(yīng)帶何種電荷及其電荷量;(2)小球受到的合外力大??;(3)在入射方向上小球運(yùn)動(dòng)的最大位移的大小xm(電場(chǎng)范圍足夠大).[解析](1)作電場(chǎng)線如圖甲所示.由題意知,只有小球受到向左的電場(chǎng)力,電場(chǎng)力和重力的合力方向與初速度方向才可能在一條直線上,如圖乙所示。只有當(dāng)F合與v0在一條直線上才可能使小球做直線運(yùn)動(dòng),所以小球帶正電,小球沿v0方向做勻減速運(yùn)動(dòng)。由圖乙知qE=mg,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差為U,所以E=eq\f(U,d),所以q=eq\f(mg,E)=eq\f(mgd,U)。甲乙(2)由圖乙知,F(xiàn)合=eq\r(qE2+mg
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