《高考備考指南 理科綜合 物理》課件-第7章 第2講

第七章第2講一、選擇題(在題中給出的選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6、7題有多項(xiàng)符合題目要求)1．(2016年江蘇卷)一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖所示．容器內(nèi)表面為等勢(shì)面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B．小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面的低C．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D．將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功不同【答案】C【解析】由圖可知，B點(diǎn)的電場(chǎng)線比A點(diǎn)的密集，所以B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的大，A錯(cuò)；沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降落，小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面高，B錯(cuò)；電場(chǎng)線的方向與等勢(shì)面垂直，所以B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與該處表面垂直，C正確；由于A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，故電場(chǎng)力不做功，所以D錯(cuò)誤．2．(2017屆吉林校級(jí)模擬)空間某區(qū)域豎直平面內(nèi)存在電場(chǎng)，電場(chǎng)線分布如圖所示．一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、電性未知的小球在該電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1，方向水平向右，運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v2.若A、B兩點(diǎn)之間的高度差為h，則以下判斷中正確的是()A．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)大小關(guān)系為EA＜EB，φA＜φBB．若v2＞v1，則電場(chǎng)力一定做正功C．若小球帶正電，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)－2gh)D．小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)【答案】C【解析】由電場(chǎng)線的疏密可判斷出EA＜EB，由圖可知，與A點(diǎn)等高的虛線處為等勢(shì)面，由電場(chǎng)線的方向可判斷出φA＞φB，所以EA＜EB，φA＞φB，故A錯(cuò)誤．在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力做正功，由動(dòng)能定理得，mgh＋qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，若v2＞v1，qU可正可負(fù)，故B錯(cuò)誤．由B得，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)－2gh)，故C正確．由上式得，電場(chǎng)力做的功W＝qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－mgh，故D錯(cuò)誤．3．(2017屆楊浦一模)如圖所示，用細(xì)絲線懸掛的帶有正電荷的小球，質(zhì)量為m，處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在電場(chǎng)作用下，小球由最低點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)b點(diǎn)后還可以再向右擺動(dòng)．如用ΔE1表示重力勢(shì)能的增量，用ΔE2表示電勢(shì)能的增量，用ΔE表示二者之和(ΔE＝ΔE1＋ΔE2)，則在小球由a擺到b這一過(guò)程中，下列關(guān)系式正確的是()A．ΔE1＜0，ΔE2＜0，ΔE＜0 B．ΔE1＞0，ΔE2＜0，ΔE＝0C．ΔE1＞0，ΔE2＜0，ΔE＜0 D．ΔE1＞0，ΔE2＜0，ΔE＞0【答案】C【解析】小球由最低點(diǎn)開(kāi)始向右擺動(dòng)，克服重力做功，其重力勢(shì)能增大，重力勢(shì)能的增量為正值，即ΔE1＞0.電場(chǎng)力方向水平向右，電荷沿電場(chǎng)力方向發(fā)生了位移，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)能的增量為負(fù)值，即ΔE2＜0.由題知，小球從a到b的過(guò)程，動(dòng)能增加，根據(jù)能量守恒定律可知，重力勢(shì)能與電勢(shì)能之和減小，則兩者增量之和為負(fù)值，即ΔE＜0.所以，ΔE1＞0，ΔE2＜0，ΔE＜0.故選C．4．(2017屆陜西校級(jí)模擬)如圖所示，半徑為R1的導(dǎo)體球，外套一個(gè)與它同心的導(dǎo)體球殼，球殼的內(nèi)外半徑分別為R2和R3，當(dāng)內(nèi)球帶電量為Q時(shí)，在帶點(diǎn)球與球殼內(nèi)表面之間的區(qū)域內(nèi)存在電場(chǎng)，若用k表示靜電常量，你可能不會(huì)計(jì)算該電場(chǎng)的能量，但你可根據(jù)其他方法判斷下列電場(chǎng)能量E的表達(dá)式中正確的是()A．E＝eq\f(Q,2)keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R1)－\f(1,R2))) B．E＝eq\f(Q2,2)keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R1)－\f(1,R2)))C．E＝eq\f(Q,2)keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R1)＋\f(1,R2))) D．E＝eq\f(Q2,2)keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,R1)＋\f(1,R2)))【答案】D【解析】A、C中的單位為N·m/C，故不是能量的單位，故A、C錯(cuò)誤；B、D中的單位為N·m，為能量的單位，但B選項(xiàng)中，當(dāng)R1等于R2時(shí)，它們之間沒(méi)有能量，故B錯(cuò)誤，D正確．5．(2017屆中山校級(jí)模擬)如圖所示，一半徑為R的均勻帶正電圓環(huán)水平放置，環(huán)心為O點(diǎn)，在O正上方h高位置的A點(diǎn)與A′關(guān)于O對(duì)稱．質(zhì)量為m的帶正電的小球從A點(diǎn)靜止釋放，并穿過(guò)帶電環(huán)．則小球從點(diǎn)A到點(diǎn)A′過(guò)程中加速度(a)、重力勢(shì)能(EpG)、機(jī)械能(E)、電勢(shì)能(Ep電)隨位置變化的圖像一定不正確的是(取O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)且重力勢(shì)能為零，向下為正方向，無(wú)限遠(yuǎn)電勢(shì)為零)()ABCD【答案】D【解析】圓環(huán)中心的場(chǎng)強(qiáng)為零，無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)也為零，則小球從A到圓環(huán)中心的過(guò)程中，場(chǎng)強(qiáng)可能先增大后減小，則小球所受的電場(chǎng)力先增大后減小，方向豎直向上，由牛頓第二定律得知，重力不變，則加速度可能先減小后增大；小球穿過(guò)圓環(huán)后，小球所受的電場(chǎng)力豎直向下，加速度方向向下，為正值，根據(jù)對(duì)稱性可知，電場(chǎng)力先增大后減小，則加速度先增大后減小，故A是可能的，A正確．小球從A到圓環(huán)中心的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，機(jī)械能減小，小球穿過(guò)圓環(huán)后，電場(chǎng)力做正功，機(jī)械能增大，故B是可能的，B正確．小球從A到圓環(huán)中心的過(guò)程中，重力勢(shì)能EpG＝mgh，小球穿過(guò)圓環(huán)后，EpG＝－mgh，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，C是可能的，C正確．由于圓環(huán)所產(chǎn)生的是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球下落的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功與下落的高度之間是非線性關(guān)系，電勢(shì)能變化與下落高度之間也是非線性關(guān)系，所以D一定不正確，D錯(cuò)誤．本題選錯(cuò)誤的，故選D.6．有一靜電場(chǎng)，其電勢(shì)隨x坐標(biāo)的改變而改變，變化的圖線如圖所示．若將一帶負(fù)電的粒子(重力不計(jì))從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止釋放，電場(chǎng)中P、Q兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為1mm、4A．粒子將沿x軸正方向先向前運(yùn)動(dòng)，然后向后運(yùn)動(dòng)B．粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)與Q點(diǎn)時(shí)，加速度大小相等、方向相反C．粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)與Q點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能相等D．粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)與Q點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功的功率相等【答案】AC7．(2016年海南卷)如圖所示，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(shuō)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(guò)程中克服電場(chǎng)力做功【答案】ABC【解析】如題圖所示，M粒子的軌跡向左彎曲，則所受電場(chǎng)力向左，可知M受到引力作用，故M帶負(fù)電，而N粒子的軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受的電場(chǎng)力向下，說(shuō)明N受到了斥力作用，故N帶正電，A正確；由于虛線是等勢(shì)面，故M從a到b電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功，動(dòng)能減少，B正確；d和e在同一等勢(shì)面上，N移動(dòng)時(shí)不做功，電勢(shì)能不變，C正確；N帶正電，從c到d，電場(chǎng)力做正功，D錯(cuò)誤．二、非選擇題8．如圖所示，在足夠長(zhǎng)的光滑絕緣水平直線軌道上方h高度的P點(diǎn)，固定電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷．一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上的A點(diǎn)以初速度v0沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方B點(diǎn)時(shí)速度為v.已知點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在A點(diǎn)的電勢(shì)為φ(取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零)，PA連線與水平軌道的夾角為60°，試求：(1)物塊在A點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大??；(2)點(diǎn)電荷＋Q產(chǎn)生的電場(chǎng)在B點(diǎn)的電勢(shì)．【答案】(1)mg＋eq\f(3\r(3)kQq,8h2)(2)eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,0)－v2)＋φ【解析】(1)物塊在A點(diǎn)受重力、電場(chǎng)力、支持力．分解電場(chǎng)力，由豎直方向受力平衡得FN＝mg＋keq\f(Qq,r2)sin60°，又因?yàn)閔＝rsin60°，由以上兩式解得支持力大小為FN＝mg＋eq\f(3\r(3)kQq,8h2).(2)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方B點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得－qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，又因?yàn)閁＝φB－φA＝φB－φ，由以上兩式解得φB＝eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,0)－v2)＋φ.9．一帶電平行板電容器被豎直安放，如圖所示，兩板間距d＝0.1m，電勢(shì)差U＝1000V．現(xiàn)從平行板上A處以vA＝3m/s的速度水平向左射入一帶正電小球(已知小球的電荷量q＝10－7C，質(zhì)量m＝0.02g)，經(jīng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)小球打在A點(diǎn)正下方的B處(g取(1)在圖上粗略畫(huà)出帶電小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的軌跡；(2)求A、B間的距離sAB；(3)求小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．【答案】(1)見(jiàn)解析圖(2)7.2×10－2(3)1.044×10－4J【解析】(1)如下圖所示．(2)設(shè)小球的飛行時(shí)間為t，則在豎直方向上有sA