物理选修33 电场强度学案及答案

这是一份物理选修33 电场强度学案及答案，共4页。

图9－2－1
A.该电荷为负电荷
B.该电荷为正电荷
C.A、B两点的电势差UAB=4.0 V
D.把电荷从A移到B，电场力做功为W=－4.0×10-8 J
E
A
A′
D′
B
C′
D
C
B′
图9－2－2
2. 如图所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A＇、B＇、C＇、D＇作为顶点构成一正方体空间，电场方向与ABCD面垂直。下列说法正确的是
A.AD两点间电势差UAD与A A＇两点间电势差UAA＇相等
B.同一带电粒子从A点沿路径A→D→D＇移到D＇点与从B点沿路径B→C→C＇移到C＇点，电场力做功相同
C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D＇移到D＇点，电势能减小
D.同一带电粒子从A点移到A＇点与从A点移到C＇点，电场力做功不相同
vA
vB
A
B
图9－2－3
3. 如图9－2－3所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一带正电粒子以速度vA向右经过A点向B点运动，经过一段时间后，粒子以速度vB经过B点，且vB与 vA方向相反，不计粒子重力，下面说法正确的是
A．A点的场强一定大于B点的场强
B．A点的电势一定高于B点的电势
C．粒子在A点的速度一定小于在B点的速度
D．粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能
a
b
图9－2－4
4. 如图9-2-4所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是运动轨迹上的两点，若带电粒子只受电场力作用，根据此图能作出判断的是（ ）
A. 带电粒子所带电荷的正、负
B. 带电粒子在a、b两点何处受力较大
C. 带电粒子在a、b两点何处的动能较大
D. 带电粒子在a、b两点何处的电势能较大
图9－2－5
5. 如图9-2-5所示，直线AB为静电场中的一条等势线，有一带电微粒由A点沿直线运动到B点，由此可判断
A．带电微粒受电场力大小可能变化
B．带电微粒的加速度方向一定垂直于AB直线
C．带电微粒的电势能一定不变
D．带电微粒的动能一定不变
A
B
C
D
图9－2－6
6. 如图9-2-6所示，AB、CD是一个圆的两条直径，该圆处于匀强电场中，电场强度方向平行该圆所在平面。在圆周所在的平面内将一个带正电的粒子从A点先后以相同的速率v沿不同方向射向圆形区域，粒子将经过圆周上的不同点，其中经过C点时粒子的动能最小。若不计粒子所受的重力和空气阻力，则下列判断中正确的是
A．电场强度方向由A指向B
B．电场强度方向由D指向C
C．粒子到达B点时动能最大
D．粒子到达D点时电势能最小
＋q O －q
图9－2－7
7. 两带电小球电量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于场强为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图9-2-7所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°，则在此转动过程中电场力做功为
A．零
B．qEl
C．2qEl
D．πqEl
图9－2－8
8. 如图9－2－8所示，长为L，倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为 +q，质量为m的小球，以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面上滑，到达斜面顶端的速度仍为v0，则
A．小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能
B． A、B两点的电势差一定为mgL/q
C．若电场是匀强电场，则该电场的场强的最小值一定是mgsinθ/q
D．若电场是匀强电场，则该电场的场强的最大值一定是mg/q
图9－2－9
9. 如图9－2－9，为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一恒力F．若AB=0.4m，α=370，q=-3×10-7C，F=1.5×10-4N，A点的电势=100V．（不计电荷所受的重力） (1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势． (2)求点电荷q由A到B的过程中电势能的变化量是多少？
10. 如图9－2－10所示，在水平方向的匀强电场中，有一带电体P自O点竖直向上射出，它的初动能为4 J，当它上升到最高点M时，它的动能为5 J，则物体折回通过与O在同一水平线上的O′点时，其动能为多大?

11. 如图9-2-11所示，平行金属板与水平方向成θ角，板间距离为d，板间电压为U，一质量为m的带电微粒，以水平初速度υ0从下板左端边缘进入板间，结果正好沿水平直线通过从上板右端上边缘处射出，求:（1）微粒带电量（2）微粒离开电场时的动能。
图9－2－12
12. 在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B.A球的带电量为+2q,B球的带电量为-3q,组成一带电系统,如图所示,虚线NQ、MP均垂直于水平面且相距4L.最初A和B分别静止于虚线MP的两侧,距MP的距离均为L,且A球距虚线NQ的距离为3L.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MP, NQ间加上水平向右的匀强电场E后,求: (1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小； (2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需时间以及B球电势能的变化量.
9－2 电场能的性质
1.A 由电场线的方向可知A点电势小于B点电势，进而可知该电荷电性为负；电场力所做功等于电势能的减少量。
2.B 电场力做功只与等势面间的距离有关。
3.D 由粒子作往返运动可知粒子从A到B是作减速运动，电场力做负功，电势能增大。
4.BCD 由电场线的疏密可知a点粒子受力较大；由轨迹的弯曲情况可知，粒子从a到b电场力一定作负功，电势能增大，动能减小。
5. AC 不能认为一定是匀强电场；B、D答案中没有考虑粒子受到除电场力以外的力．
6.D 由“经过C点时粒子的动能最小”可知电场方向一定垂直于过c点的切线，且方向斜向左上。
7. C 电场力对两小球都做正功，重力不做功。
8. AC 电场力和重力的总功为0，可知电场力的功为正，等于mgLsinθ．据qU＝W可求电势差，据qEd=W可分析存在场强的最小值．
9. (1) 电荷所受电场力与F反向，匀强电场方向即为力F方向．=-60V．(2) 电荷克服电场力做功，电势能的变化量为△E=F·AB·sinα=4.8×10-5 J
10. 在水平方向上小球做初速度为0的匀变速运动，在竖直方向上，小球做竖直上抛运动，上升阶段和下降阶段所用时间相等，在水平方向上对应位移由s=1/2at2，可得：s1:s2＝1:3 ;上升阶段WG1＝－4J，WE1＝5J；下降阶段WG2＝4J，WE2＝15J,故小球在O′的动能等于24J
11. （1）微粒做直线运动，故合力在水平方向上，电场力方向只能是斜向上。微粒带正电。,=（2）重力不做功（高度不变），电场力做功，由动能定理可得： 即：
12. ⑴带电系统开始运动时，设加速度为a1，由牛顿第二定律： ＝ 球B刚进入电场时，带电系统的速度为v1，有： 求得：
⑵对带电系统进行分析，假设球A能达到右极板，电场力对系统做功为W1，有： ；故带电系统速度第一次为零时，球A恰好到达右极板。设球B从静止到刚进入电场的时间为t1，则： ； 解得： ；球B进入电场后，带电系统的加速度为a2，由牛顿第二定律： ；显然，带电系统做匀减速运动。减速所需时间为t2，则有： 求得： ；
可知，带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为： ；B球电势能增加了6 Eq L。