第10章 专题探究3 静电场中的功能关系-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019) 江苏专用

专题探究3 静电场中的功能关系 题型1 带电粒子的运动轨迹问题 电粒子的运动轨迹分别为ac 1. 如图所示,三条虚线代表电场方向未知的电 曲线和ad曲线,若两粒子通 场线,实线为一带负电的粒子仅在静电力作 过a点时具有相同的动能,仅 用下通过该区域时的运动轨迹,P、0是这条 考虑电场力的作用,则下列说 ) _ 轨迹上的两点,据此可知 法中不正确的是 A. 甲、乙两粒子带异种电荷 B. 甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时的 动能相同 C. 两粒子经过入点时的动能相同 A. P点的电势较大 D. 若取无穷远处为零电势,则甲粒子在c点 B. 带电粒子通过0点时电势能较大 的电势能小于乙粒子在d点时的电势能 C. 带电粒子通过P点时动能较小 4. 如图所示,空间中存在水平向左的匀强电场.在 D. 带电粒子通过P点时加速度较大 电场中将一带电液滴从5点由静止释放,液滴 2.(2023·广东深圳罗湖外语学校期中)两个固 沿直线由b运动到d.且直线d方向与竖直方 定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如 向成45*角,下列判断正确的是 ) 图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度 从图中a点进入电场,其运动轨迹为图中 实线所示,6bcd6为运动轨迹与等势线 的交点,直线ae水平,若粒子只受静电力作 用,则下列关于带电粒子的判断正确的是 A. 液滴带正电荷 ) _ B. 液滴的电势能增大 C. 液滴的机械能和电势能之和不变 D. 液滴的电势能和动能之和不变 题型2 带电体运动中的功能关系 5. 如图所示,质量为n的小球带正电荷。.处于 A. 电场方向竖直向上 一倾角9=45*的光滑绝缘斜面上,整个装置 B. 粒子在a点的电势能小于在e点的电势能 处于一水平向左的匀强电场中,其电场强度 C. 粒子从a点运动到e点的过程中的动能先 E-"现让小球从A点以速度v。水平射出, 减小后增大 0 D. 粒子从a点运动到d点的过程中减小的动 落在斜面上的B点.则小球从A到B点的过 程中,下列说法中正确的是 ) 能大于增加的电势能 3.(2024·山西太原期中)如图所示,在点电荷 FmgA_f。 0形成的电场中,a、6两点在同一等势面 上.c、d两点在另外同一等势面上,甲、乙两带 必修第三册学霸030 A. 小球速度大小保持不变 B. 到达D点时的速度可能等于。/gB B. 小球的机械能先变小后增大 C. 从C点沿圆勃道到D点过程初械能守怕 C. 小球动能最小时,其电势能达到最大值 D. 在A.D两点的机械能相等 D. 重力对小球做的功等于小球电势能的增 8. 如图所示,水平地面上方有与其平行且关 加量 于AA对称分布的匀强电场,A点左侧地面粗 6. 如图所示,绝缘水平面上固定一正点电荷0 糙,右侧光滑,质量为n、电量为+a的滑块 另一质量为m、电荷量为-a(y>0)的滑块(可 从A点以初速度v.向左滑动,滑块电荷量保 看作点电荷)从a点以初速度:.沿水平面向 持不变,滑块与左侧水平地面间的滑动摩擦 0运动,到达6点时速度减为零.已知a、6间 距离为;.滑块与水平面间的动摩擦因数为1 2 ) 重力加速度为g.以下判断正确的是 为零势面,求: #s_ (1)滑块向左滑动的最大距离 (2)求滑块第一次在A右侧滑行时其动能和 电势能相等时距A的距离 A. 滑块在运动过程中所受0的库仑力有可 (3)分析滑块的运动情况,判断其最终停在何 能大于滑动摩擦力 处,并求滑块运动全过程摩擦力做的功 B. 滑块在运动过程的中间时刻,速度的大小 EAE D.0产生的电场中,a、6两点间的电势差 m(v-2gs) U 2 7.如图所示,竖直平面内有一固定光滑的绝缘 轨道ABCD.斜面AB与半径为R的圆狐轨道 平滑相切于B点,CD为竖直直径,在圆心( 处固定一个正点电荷.质量为n的带负电小 球,从斜面上的A点由静止释放,小球能到达 圆孤最高点D.重力加速度为g.则小球 _ _~ A. 到达D点时速度可能为零 第十章 学霸031、1=kk,=2-2代人解特155】 9 范国内，电场力向左，加速度向左，为负值：故B借误，在x<0范围 4L,故D正确故选D 内，根据动能定理待：9=了m2,图像应是曲线：同理，在>0 范围内，图线也应为曲线，故C错误：在x<0范围内，根据动能定理 4.B解析：A.从图像可以看出.电场强度的大小和方向都沿着x轴 得：Ex=E、,E-x图像应是倾斜的直线：同理，在x>0范围内.图 对称分布，沿着电场强度的方向，电势降低，由此可知O点电势最 线也为倾斜的直线，故D正确.故选D 高，沿着x轴降低，故A错误：B.由于x和-两点关于y轴对称， 且电场强度的大小也相等，故从0点到x,和0点到-x,电势降落 专题探究3静电场中的功能关系 相等，故x1和-x,两点电势相等，故B正确：CD,电子带负电，沿着 1.C解析：A.粒子做曲线运动，电场力指向轨迹的内侧，所以电场 电场线方向，电势能增大，电子在x,的电势能小于在2的电势能， 力的方向向左下方：粒予带负电，场强方向向右上方，滑电场线电 故CD错误故选B. 势降低.所以Q点的电势高于P点的电势，故A错误：BC.若粒子 5.D解析：A,E-x图像与x轴闲成的面积代表电势差大小，则0A 从P运动到Q.电场力做正功.电荷的电势能减小动能增大，侧Q 间电势差大小，=子o4,沿若电场线，电势逐渐降低，若0点的 点电势能较小，P点的动能较小，放B错误，C正确：D.电场线的硫 密表示电场强度的大小，由图可知Q点电场强度比P点大，根据牛 电势为零，则6u=90-,可得A点的电势为9一7山， 顿第二定律可知在Q点的加速度比在P点大，故D错误故选C. 故A错误：B.粒子从A到B运动的过程中，电场力一直做正功，则 2.C解析：A.从粒子运动轨迹看出.轨迹向上弯曲，可知带负电粒 粒子一直做加速运动，电场力恒定不变，加速度不变，所以粒子做 子受到了向上的力的作用.可知场强方向大致向下，A错误；B.、“ 匀变速直线运动.故B错误：C.根据甲=g及E-x图像与x轴围 两点电势相等，同一粒子在两点电势能相等，B错误：C.带负电粒 成的面积可知，粒子在OA段电场力做功大于BC段电场力做功， 子从：点运动到点的过程中电场力先做负功后做正功，则动能 所以粒子在OA段电势能减少量大于BC段电势能减少量，故C错 先减小后增大，C正确：D.由于粒子运动过程中只有电场力做功 误：D.根据动能定理可知了，+6d=w-0,解得粒子运动到 能量只在动能与电势能之间转化，则粒子从：点运动到d点的过 程中减小的动能等于增加的电势能，D错误故选C. 3gEod 3.B解析：A.做曲线运动的物体，受力的方向总是指向凹侧，可知 B点时动能为n=2,放D正确，放选D 甲与场源电荷带异种电荷，乙与场源电荷带同种电荷，因此甲，乙 6.D解析：由E。=心知正电荷的电势能变化情况和电场的电势变 两粒子带异种电荷，A正确：B.甲从a到c,电场力做正功，动能增 化情况相同.由图知无穷远处的电势为零，B点的电势为零.由于沿 加，乙从到d,电场力做负功.动能减小，因此甲粒子经过e点时 着电场线电势降低，所以0点的电荷，带正电，C点电荷g2带负 动能比乙粒子经过d点时的动能大，B不正确：C.由于a,b处于同 电，由于B点距离O比较远而距离C比较近，所以91电荷量大于 一等势面上，甲，乙两粒子从到b,电场力做功为零，动能不变，因 :的电荷量，故A错误沿着电场线电势逐渐降低可知G点的场强 此两粒子经过b点时的动能相同.C正确：D.由于甲粒子与场源电 沿x轴负方向，选项B错误，带负电的试探电荷在G点受x轴正方 荷带异种电荷，从无穷远处通过4点向运动的过程中，电场力 向的电场力，故沿x轴正向做加速运动，选项C错误负电荷从D 做正功，电势能减小.因此在c点的电势能小于零：乙粒子与场源 点到」点的过程中，电场力先沿x轴正向后沿x轴负向，故电场力 电荷带同种电荷，从无穷远处通过点向d运动的过程中，电场力 先做正功后做负功，选项D正确，故选D 做负功，电势能增加，因此在d点的电势能大于零，故甲粒子在 7.C解析：A,￡。-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小， 点的电势能小于乙粒子在d点时的电势能.D正确.故选B, 4.C解析：由题可知，带电液滴受重力和电场力作用，两个力都是恒 所以滑块在x=1m处所受电场力大小为F=Eg= 4r3N=1N, 力.其合力沿方向，则电场力必定水平向右，则液滴带负电，电 可得E,=10V/m,选项A错误： 场力做正功，电势能减少，故AB错误：因为有币力和电场力做功. B.滑块向右运动过程中，电场力先减小后增加，则加速度先诚小后 所以液滴的电势能，动能和重力势能之和守恒，故C正确，D错误 增大，选项B错误： 故选C. C.滑块从x=1m的位置运动至x=3m处时，根据动能定理 5.D解析：A,因为mg=E,所以合力F=√2mg,方向与水平方向的 2m21 2m6=甲电，甲=△E=1小，解得速度大小为r=2m 夹角为45°，小球从A到B点的过程中，合力先做负功后做正功，动 能先变小后变大，速度先变小后变大，故A错误：B.当水平分速度 选项C正确： D若滑块恰好到达x=5m处，则m。=B-E, 减为零时，=白.此时竖直分速度r==n,位移偏转角m0= 其中E=2」，解得滑块的电势能Ea=5J, 2 一=1，刚好落回斜面，所以电场力一直做负功，机械能一直减 、该处的电势为等衣V50V,迹项D错误故选( 2%4 8.C解析：由-4图像可知，负电荷做加速度逐渐增大的加速运动，因 小，此时速度大小为%，故B帮误：C,落回斜面过程中，电场力一 此该电荷所受电场力越来越大，电场强度越来越大，电场线密的地 直做负功，电势能一直增大，所以落回斜面时，电势能最大，故C错 方电场强度大，且负电荷受力与电场方向相反，故ABD错误，C正 误：D.从A到B点的过程中，根据能量守恒可知，重力对小球做的 确.故选C 功等于小球电势能的增加量，故D正确.故选D. 9.D解析：在x<0范围内，当x增大时，由=E=x,可知.电势差 6.D解析：由题意可知，滑块水平方向受库仑力、滑动摩藤力，摩嫁 均匀增大，P-x应为向上倾斜的直线：在>0范围内，当x增大时， 力与运动方向相反，面库仑力与运动方向相同，因滑块在b点静 由U=Ed=Ex可知，电势差均匀减小，p-x也应为向下倾斜的直线， 止，故库仑力小于滑动摩擦力，当在滑动过程中，随着间距减小，库 故A错误在x<0范围内，电场力向右，加速度向右，为正值：在x>0 仑力增大，但仍小于滑动摩擦力，到达b点时速度减为零，A错误： 参考答案学霸13 水平方向受大小不变的摩擦力及变大的库仑力，当在滑动过程中 随着间距减小，库仑力增大，但仍小于带动摩擦力，所以导致加迪 第4节电容器的电容 第1关（练递度） 度慢慢减小，加速度是变化的，故中间时刻的速度小于？，B错误， 由动能定理可得1，me=0-子，产生的内能0me:+ 1。A解折A由C=光可知，电压增大1V时，需要带加的电荷量 为：△Q=C△U=30×10×1C=3×103C,故A正确：B.给电容器 2m心，因此在此过程中产生的内能大于诚少的动能，C错误：由动 1G的电荷量，则由G=号得：电压0=名寸×10V,故B错误， 能定理可得g=0-子m,解得两点间的电势差 C.由Q=CU可知，当电压达到击穿电压时，电荷量达到最多，最大 值为：Q=400×30x10C=1.2×102C,故C错误：D.两极板间能 m(-2gs ，D正确故选D. 承受的最大电压为击穿电压4O0V,故D错误故选A 7.C解析：AB.小球恰好能从D点飞出，根据牛顿第二定律可 2.C 解桥：人根据出可知一图像的切线斜率等于电流，所以 2 知mg+F=mR,小球通过》点的速度一定大于y唇，A错误： 第一次充电时，时刻的电流大于2时刻的电流，故A错误；B.因 C.点电荷的等势面为球面，小球从C点沿圆轨道到D点过程中只 为两次充电用同一个电容器，由电容的定义式C=号，可知同一个 有重力做功，小球的机械能守恒，C正确：D.小球从A点到D点的 电容器所带电荷量与两板间的电势差成正比.故第二次充电时，电 过程，电场力做正功，小球的机械能变大，即小球在D点的机械能 容器U-g图像斜常与丙图中图线斜率相同，故B错误：CD.根据 大于在A点的机械能，D错误故选C Q=CU.①②两次充电稳定后的电量g相问，则U相同.表明电源电 8.22(3A点m 动势相同，则这两次充电的电源相同，第2次的斜率大，表示充电 的电流大，电阻的阻值小，所以①②两条曲线不同是R的不同造成 解析：(1)对滑块水平方向受力分析，如图所示 的，故C正确.D错误故选C 3.A解析：A.根据电容器的定义式与决定式C=9 G4aa可知 当保持S不变，增大d时.电容器的电容诚小，面电容器电荷量不 变，则电容器两端电压增大，从而使静电计指针偏角日变大， 故A正确：B.保持S不变.减小d时，电容器的电容增大.而电容器 电荷量不变，则电容器两端电压减小，从而使静电计指针偏角8就 据牛顿第二定律F电票mm,又F电=，可知a=话 小，故B错误：C.保持d不变.减小S时.电容器的电容减小，而电 容器电荷量不变，则电容器两端电压增大，从而使静电计指针偏 滑块向左滑行距A最大位移为，根据哈=21可得= 角8变大.放C错误：D.保持S,d不变，在两板间插人电介质.电容 omo 器的电容增大，而电容器电荷量不变，则电容器两端电压或小.从 2a18f 而使静电计指针偏角8减小，故D错误.故选A, (2)设潜块第一次从左侧再次可到A处的速度为1、加速度为？、 滑块在右侧电场中的加速度为，在右侧滑行的量大距离为2.滑 4.C解析：A.开关5闭合后，极板之间电压一定，根据C=名，C= 块从A左侧最大位移处向右到达A的过程中，据牛领第二定律 FPsm,F电=，可得a,=2 ·解得-将A向左平移一小段位移，极板之网正对面】 积减小，可知两金属板电荷量减小，故A错误：B.根据上述，将A 又=21可知，=2： 向上平移一小段位移极板之问间距增大，两金属板电荷量减小，A 极板先前带负电，电荷量减小，可知，A极板失去电子，电子从：→b 运动.则G表中有+的电流，故B错误：C.断开S后，极板所带 电荷量一定，板板之间的电场强度日=名，结合上述解得B: 4打将A向下平移一小段位移，极板间距减小，但极板之间电场 8,S 滑块经A进人右侧匀强电场时受力分析如图，有B网=m,知 强度不变，液滴所受电场力不变，即油滴保持静止，故C正确：D 根据上述有1=4行0.极板所带电荷量不变，A向左平移一小段 ,S 位移，极板正对而积减小.两金属板间的电势差增大，故D错误.故 又据=2a4可得1回 选C. 当潜块运动至右侧位移一半处，电势能等于动能，即电势能等于动 第2关（练准确率》 5.C解析：A.A图是通过改变电介质板在电容器两极板间的深度引 能的位置为2河 起电容变化的.A错误：B.B图中电容器的一个极板是金属芯线， (3)滑块在A点两侧做往复运动，由于摩擦阻力做功，振辐逐渐减 另一个极板是导电液体，通过改变电容器两极板间正对面积引起 小，最终停在A点据能量守恒知滑块运动全程中摩擦力做功W= 电容变化的.B错误：C.C图是通过改变两极板间的距离引起电容 变化的.C正确：D.D图是通过改变动片与定片间的正对面积，引 2m品 起电容变化的，D错误故选C 必修第三册学霸14