魯科版（2019）高中物理必修第三冊講義第2章 章末綜合提升練習（含答案）

[鞏固層·知識整合](教師用書獨具)[提升層·能力強化]靜電力做功與電勢、電勢差、電勢能的綜合1.利用靜電力做功與電勢能的關系求解：WAB＝EpA－EpB。2．利用W＝Fd求解，此公式只適用于勻強電場。3．利用公式WAB＝qUAB求解，此公式適用于任意電場。4．利用動能定理求解?！纠?】(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面，已知平面b上的電勢為2V。一電子經(jīng)過a時的動能為10eV，從a到d的過程中克服電場力所做的功為6eV。下列說法正確的是()A．平面c上的電勢為零B．該電子可能到達不了平面fC．該電子經(jīng)過平面d時，其電勢能為4eVD．該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍思路點撥：解此題注意以下兩點：(1)根據(jù)電場力做功和粒子的電性判斷電場的方向。(2)根據(jù)動能的變化分析與計算相鄰等勢面的電勢差。AB[電子在等勢面b時的電勢能為E＝qφ＝－2eV，電子由a到d的過程中電場力做負功，電勢能增加6eV，由于相鄰兩等勢面之間的距離相等，故相鄰兩等勢面之間的電勢差相等，則電子由a到b、由b到c、由c到d、由d到f電勢能均增加2eV，則電子在等勢面c的電勢能為零，等勢面c的電勢為零，A正確；由以上分析可知，電子在等勢面d的電勢能應為2eV，C錯誤；電子在等勢面b的動能為8eV，電子在等勢面d的動能為4eV，由公式Ek＝eq\f(1,2)mv2可知，該電子經(jīng)過平面b時的速率為經(jīng)過平面d時速率的eq\r(2)倍，D錯誤；如果電子的速度與等勢面不垂直，則電子在該勻強電場中做曲線運動，所以電子可能到達不了平面f就返回平面a，B正確。][一語通關](1)勻強電場中電場線與等勢面始終垂直，沿電場線方向電勢逐漸降低。(2)靜電力做正功，電勢能減小，動能增加，動能與電勢能之和不變。電場中的圖像問題在考查電場中的基本概念時，往往給出與電場分布有關的圖像，如：E-x圖像、φ-x圖像、Ep-x圖像，或與粒子運動規(guī)律有關的圖像，如：v-t圖像，掌握各個圖像的特點，理解其斜率、截距、“面積”對應的物理意義，就能順利解決有關問題。幾種常見圖像的特點及規(guī)律v-t圖像根據(jù)v-t圖像中速度變化、斜率確定電荷所受合力的方向與合力大小變化，確定電場的方向、電勢高低及電勢能變化φ-x圖像①電場強度的大小等于φ-x圖線的斜率大小，電場強度為零處，φ-x圖線存在極值，其切線的斜率為零；②在φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低，并可根據(jù)電勢高低關系確定電場強度的方向；③在φ-x圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB的正、負，然后做出判斷E-t圖像根據(jù)題中給出的E-t圖像，確定E的方向，再在草稿紙上畫出對應電場線的方向，根據(jù)E的大小變化，確定電場的強弱分布E-x圖像①反映了電場強度隨位移變化的規(guī)律；②E＞0表示場強沿x軸正方向，E＜0表示場強沿x軸負方向；③圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差，“面積”大小表示電勢差大小，兩點的電勢高低根據(jù)電場方向判定Ep-x圖像①反映了電勢能隨位移變化的規(guī)律；②圖線的切線斜率大小等于電場力大??；③進一步判斷場強、動能、加速度等隨位移的變化情況【例2】(多選)兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關系如圖所示，其中A、N兩點的電勢為零，ND段中C點的電勢最高，則()A．C點的電場強度大小為零B．A點的電場強度大小為零C．NC間場強方向沿x軸正方向D．將一負點電荷從N點移到D點，電場力先做正功后做負功AD[由題圖可知，由O點到M點，電勢一直降低，且圖線在A點的斜率也不為零，故A點的電場強度大小不為零，而C點向N、向D兩個方向電勢均降低，說明C點兩側(cè)電場方向相反，且圖線在C點的切線斜率為零，故C點電場強度大小為零，故A正確，B錯誤；由N到C電勢升高，故N、C間電場方向沿x軸負方向，C錯誤；WNC＝UNC·q，UNC＜0，q＜0，故WNC＞0，而WCD＝UCD·q，UCD＞0，q＜0，所以WCD＜0，D正確。][一語通關]圖像的斜率v-t圖像斜率表加速度，φ-x圖像斜率表E的大小，Ep-x圖像斜率表示電場力的大小。[培養(yǎng)層·素養(yǎng)升華](教師用書獨具)如圖所示，水平地面上方分布著水平向右的勻強電場。一L形的絕緣硬質(zhì)管豎直固定在勻強電場中，管的水平部分長為l1＝0.2m，離水平地面的距離為h＝5.0m，豎直部分長為l2＝0.1m。一帶正電的小球從管的上端口A由靜止釋放，小球與管間摩擦不計且小球通過管的彎曲部分(長度極短，可不計)時沒有能量損失，小球在電場中受的靜電力大小為重力的一半。求：(1)小球運動到管口B時的速度大??；(2)小球落地點與管的下端口B的水平距離。(g取10m/s2)[解析](1)小球從A運動到B的過程中，對小球，根據(jù)動能定理得mgl2＋F電l1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0，F(xiàn)電＝eq\f(1,2)mg解得vB＝eq\r(,gl1＋2l2)代入數(shù)據(jù)可得vB＝2.0m/s。(2)小球離開B點后，設水平方向的加速度為a，在空中運動的時間為t水平方向有a＝eq\f(g,2)，x＝vBt＋eq\f(1,2)at2豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2由以上各式代入數(shù)據(jù)可得x＝4.5m。[答案](1)2.0m/s(2)4.5m[深度思考]如圖所示，偏轉(zhuǎn)電場可看作勻強電場，極板間電壓為U，極板長度為L，間距為d。電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后。沿平行于極板的方向射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)射出。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場電壓為U0，忽略電子所受重力。電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v0和從偏轉(zhuǎn)電場射出時沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy分別是()A.eq\r(,\f(eU0,m))，eq\f(UL2,2U0d) B.eq\r(,\f(2eU0,m))，eq\f(UL2,2U0d)C.eq\r(,\f(eU0,m))，eq\f(UL2,4U0d) D.eq\r(,\f(2eU0,m))，eq\f(UL2,4U0d)D[根據(jù)功能關系，可得eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，電子射入偏轉(zhuǎn)電場的初速度為v0＝eq\r(,\f(2eU0,m))；在偏轉(zhuǎn)電場中，電子的運動時間為Δt＝eq\f(L,v0)，偏轉(zhuǎn)加速度為a＝eq\f(eE,m)＝eq\f(eU,md)，偏轉(zhuǎn)距離為Δy＝eq\f(1,2)a(Δt)2＝eq\f(UL2,4U0d)，故D正確，A、B、