2014届高考物理总复习教科版课时作业18(Word版含解析)

课时作业(十八)电场的能的性质
◎必做部分
1．(2012·山东理综)图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子()
A．带负电
B．在c点受力最大
C．在b点的电势能大于在c点的电势能
D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化
2.
(2012·海南单科)如图，直线上有o、a、b、c四点，a、b间的距离与b、c间的距离相等．在o点处有固定点电荷．已知b点电势高于c点电势．若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则()
A．两过程中电场力做的功相等
B．前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功
C．前一过程中，粒子电势能不断减小
D．后一过程中，粒子动能不断减小
3.(2013·揭阳模拟)一个负点电荷仅受电场力的作用，从某电场中的a点由静止释放，它沿直线运动到b点的过程中，动能E k随位移x变化的关系图像如图所示，则能与图线相对应的电场线分布图是()
4.(2012·重庆理综)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q 两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则()
A．P、Q两点处的电荷等量同种B．a点和b点的电场强度相同
C．c点的电势低于d点的电势D．负电荷从a到c，电势能减少
5．(2013·陕西师大附中)如图是等量异种点电荷的电场线和等势面，A、B、C、D四点是不同等势面上的点，另一个点O在两电荷连线的中点，设无限远处的电势为零，两电荷连线的中垂线为等势面，A、B两点的电势分别为100 V、－50 V．一个带电粒子的质量为m，带电荷量为q＝＋0.2 C，在O点具有的动能为50 J．粒子只受静电力作用．请结合图，关于A、B、C、D四点，下列各空所填A、B、C、D四组数据正确的是()
12
线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点电势最高，则()
A．C点的电场强度大小为零
B．A点的电场强度大小为零
C．NC间场强方向向x轴正方向
D．将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功
7.(2013·北京海淀模拟)如图所示，平行直线AA′、BB′、CC′、
DD′、EE′，分别表示电势－4 V、－2 V、0、2 V、4 V的等势线，若
AB＝BC＝CD＝DE＝2 cm，且与直线MN成30°角，则()
A．该电场是匀强电场，场强方向垂直于AA′，且右斜下
B．该电场是匀强电场，场强大小为2 V/m
C．该电场是匀强电场，距C点距离为2 cm的所有点中，有两个点
的电势为2 V
D．若一个正电荷从A点开始运动到E点，通过AB段损失动能E k，则通过CD段损失动能也为E k
8．(2013·浙江五校联考)如图所示，空间中的M、N处存在两个被固定的、等量同种正点电荷，在它们的连线上有A、B、C三点，已知MA＝CN＝NB，MA<NA.现有一正点电荷q，关于在电场中移动电荷q，下列说法中正确的是()
A．沿半圆弧l将q从B点移到C点，电场力不做功
B．沿曲线r将q从B点移到C点，电场力做负功
C．沿曲线s将q从A点移到C点，电场力做正功
D．沿直线将q从A点移到B点，电场力做正功
9．(2013·山东淄博一模)如图，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质
弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹
簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止．现撤去F，使小球
沿竖直方向运动，在小球由静止到离开弹簧的过程中，重力、电场力对
小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时的速度为v，不计空气
阻力，则上述过程中()
A ．小球的重力势能增加－W 1
B ．小球的电势能减少W 2
C ．小球的机械能增加W 1＋1
2m v 2
D ．小球与弹簧组成的系统机械能守恒
10.如图所示，一带电荷量为＋q 、质量为m 的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止．重力加速度取g ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)水平向右电场的电场强度；
(2)若将电场强度减小为原来的1/2，小物块的加速度是多大； (3)电场强度变化后小物块下滑距离L 时的动能．
11.(2013·江苏徐州)如图所示，有一带负电的小球，其带电量q ＝－2×10－
3 C ．开始时静
止在场强E ＝200 N/C 的匀强电场中的P 点，靠近电场极板B 有一挡板S ，小球与挡板S 的距离x 1＝5 cm ，与A 板距离x 2＝45 cm ，重力作用不计．在电场力作用下小球向左运动，与挡板S 相碰后电量减少到碰前的k 倍，已知k ＝5
6
，假设碰撞过程中小球的机械能没有损失．
(1)设匀强电场中挡板S 所在位置处电势为零，则电场中P 点的电势为多少？并求出小球第一次到达挡板S 时的动能；
(2)求出小球第一次与挡板S 相碰后向右运动的距离；
(3)小球经过多少次碰撞后，才能抵达A板？
(取lg1.2＝0.08)
12.(2013·北京海淀区)静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示．A、B为两块平行金属板，间距d＝0.30 m，两板间有方向由B 指向A、电场强度E＝1.0×103 N/C的匀强电场．在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m＝2.0×10－15kg、电荷量q＝－2.0×10－16C，喷出的初速度v0＝2.0 m/s.油漆微粒最后都落在金属板B上．微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间相互作用力均可忽略．求：
(1)微粒落在B板上的动能；
(2)微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间；
(3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积．
◎选做部分
13．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是()
A ．O 点的电势最低
B ．x 1和x 3两点的电势相等
C ．x 2和－x 2两点的电势相等
D ． x 2点的电势低于x 3点的电势
14．(2013·福建龙岩质检)如图所示，在竖直平面内，AB 为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD 为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB 与CD 通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O ，半径R ＝0.50 m ，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E ＝1.0×104 N/C ，现有质量m ＝0.20 kg ，电荷量q ＝8.0×10－
4 C 的带电体(可视为质点)，从A
点由静止开始运动，已知x AB ＝1.0 m ，带电体与轨道AB 、CD 的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．求：(取g ＝10 m/s 2)
(1)带电体运动到圆弧形轨道C 点时的速度； (2)带电体最终停在何处．
详解答案
课时作业(十八)
◎必做部分
1．CD 物体做曲线运动时，合力方向指向轨迹的凹侧，说明粒子带正电，A 错误；由库仑定律F ＝k q 1q 2
r 2知离圆心越远，粒子所受的力越小，B 错误；粒子从b 点到c 点过程中，静电
力做正功，电势能减小，C 正确；点电荷的等势面与虚线重合，依题意得U ab >U bc ，又电场力做功W ＝qU ，则W ab >W bc ，由动能定理得粒子由a 点到b 点的动能变化大于由b 点到c 点的动能变化，D 正确．
2．C
由题意知o 点点电荷带正电，其周围部分电场线分布如图所示，负电荷由c 到b 再到a 的过程中，电场强度不断变大，又bc ＝ab ，故W ab >W bc ，故A 、B 项均错误；负电荷由c →b →a 过程中，电场力做正功，电势能不断减小，动能不断增加，故C 项正确，D 项错误．
3．B
4．D由题中所给的等势面分布图是对称的及电场线与等势面垂直可得，P、Q两点应为等量的异种电荷，A错；a、b两点的电场强度大小相等，但方向不同，故B错；因P处为正电荷，因此c点的电势高于d点的电势，C错；因P处为正电荷，故Q处为负电荷，负电荷从靠负电荷Q较近的a点移到靠正电荷P较近的c点时，电场力做正功，电势能减小，D对．5．ABC 6.AD
7．CD由该电场的等势线特征可以看出，该电场为匀强电场，电场线方向垂直于等势线且从电势高的等势线指向电势低的等势线．故场强方向为垂直于AA′且左斜上，A错误；场强的大小可以由E＝U/d得出，式中d表示沿电场线方向的距离，即两等势线之间的距离，根据几何关系可知，相邻两个等势线之间距离为1 cm，电势差为2 V，故电场强度为200 V/m，B错误；2 V的等势线上有两个点到C点距离为2 cm，故C项正确；正电荷从A向E运动电势能增加，动能减少，由于U AB＝U CD，根据动能定理和W＝qU得：A到B和C到D过程电荷损失的动能相等，C、D正确．
8．C由对称性可知，N处的电荷在B、C两点的电势相等，M处的电荷在B点的电势高于C点电势，两电荷都是正电荷，可知B点电势高于C点电势，正电荷由B点移到C点电场力做正功，A、B选项错误；M处电荷在A点电势与N处电荷在C点电势相等，而M处电荷在C点电势小于N处电荷在A点电势，故φA>φC，故C选项正确；由对称性可知，A、B为等势点，故D选项错误．
9．AB由功能关系可知，在小球由静止到离开弹簧的过程中，小球的重力势能增加－W1，小球的电势能减少W2，选项A、B正确；小球的机械能增加W2，小球与弹簧组成的系统机械能和电势能之和保持不变，选项C、D错误．
10.
解析：(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力(如图所示)，则
N sin 37°＝qE①
N cos 37°＝mg②
由①、②可得E ＝3mg
4q
.
(2)若电场强度减小为原来的1/2，则 E ′＝3mg 8q
mg sin 37°－qE ′cos 37°＝ma . 解得a ＝0.3g
(3)电场强度变化后小物块下滑距离L 时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得：mgL sin 37°－qE ′L cos 37°＝E k －0
可得E k ＝0.3 mgL
答案： (1)3mg 4q
(2)0.3g (3)0.3 mgL
11．解析： (1)U SP ＝Ex 1,0－φP ＝Ex 1，φP ＝－10 V 小球第一次到达挡板时，由动能定理得 E k ＝Eqx 1＝0.02 J
(2)设小球第一次与挡板相碰后向右运动s 1，电荷量为q 1，则kqEs 1＝qEx 1 s 1＝x 1
k
＝0.06 m
(3)设小球第二次与挡板S 相碰后向右移动最远距离为s 2 则kq 1Es 2＝qEx 1 s 2＝x 1k
2
当碰撞n 次后，小球向右移动最远距离为s n 则：s n ＝x 1
k
n ≥x 1＋x 2
⎝⎛⎭⎫56n ≤110
n ≥1lg 1.2＝12.5 所以n 取13
(也可以由电势值算出：φn ＝⎝⎛⎭⎫65n
，令φn >φA ＝－100 V 得到结果) 答案： (1)0.02 J (2)0.06 m (3)13
12．解析： (1)据动能定理，电场力对每个微粒做功W ＝E k t －E k0＝qEd ， 微粒打在B 板上时的动能E k t ＝W ＋E k0＝qEd ＋12m v 20
代入数据解得：E k t ＝6.4×10
－14
J
(2)微粒初速度方向垂直于极板时，到达B 板时间最短，到达B 板时速度为v t ，有E k t ＝1
2m v 2t
可得v t ＝8.0 m/s ，由于微粒在两极板间做匀变速运动，即d t ＝v 0＋v t
2
可解得t ＝0.06 s
(3)由于喷枪喷出的油漆微粒是向各个方向均匀喷出，因此微粒落在B 板上所形成的图形是圆形．对于喷枪沿垂直电场方向喷出的油漆微粒，在电场中做抛物线运动，根据牛顿第二定律，油漆微粒沿电场方向运动的加速度a ＝Eq
m
运动的位移d ＝12
at 2
1
油漆微粒沿垂直于电场方向做匀速运动，运动的位移即为落在B 板上圆周的半径R ＝v 0t 1 微粒最后落在B 板上所形成的圆面积S ＝πR 2 联立以上各式，得S ＝2πmd v 20
qE
代入数据解得S ＝7.5×10－
2 m 2
答案： (1)6.4×10－14
J (2)0.06 s (3)7.5×10－
2 m 2
◎选做部分
13．C 由电场强度E 随x 的变化情况可类比等量同种点电荷在其连线的中垂线上产生的电场，进一步可知C 正确．
14．解析： (1)设带电体到达C 点时的速度为v ，由动能定理得： qE (x AB ＋R )－μmgx AB －mgR ＝12m v 2
解得v ＝10 m/s.
(2)设带电体沿竖直轨道CD 上升的最大高度为h ，由动能定理得： －mgh －μqEh ＝0－1
2m v 2
解得h ＝5
3
m
在最高点，带电体受到的最大静摩擦力F fmax ＝μqE ＝4 N ， 重力G ＝mg ＝2 N 因为G <F fmax
所以带电体最终静止在与C 点的竖直距离为5
3 m 处．
答案： (1)10 m/s (2)与C 点的竖直距离为5
3 m 处。