2018年高中物理第1章静电场1.7电场能性质的描述__电势差习题新人教版选修3_1
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在高中物理的学习中,电场能性质的描述和电势差是静电场部分的重要概念。电势差,也称为电压,是衡量电场中两点之间电势差异的物理量,单位是伏特(V)。它反映了电荷在电场中从一点移动到另一点时电势能的变化。 1. 当电场强度沿x轴方向分布,且电势随x增加而降低时,带负电的粒子从x=0向x=x1运动,电场力会做负功,因为粒子与电场方向相反,导致粒子动能减小,电势能增加,所以选项A正确。从x=x1到x=x3,电场力继续做负功,电势能继续转化为动能,故B正确。粒子能否到达x=x4取决于初始动能,如果动能不足以克服电场力所做的功,粒子无法到达,因此需要最小速度保证动能足以克服电场力,选项C正确。当,则粒子在x=x2处动能最小,速度最小,但题目未给出x2的位置,无法确定最小速度,选项D表述不完整。 2. 带负电的小物体在正电荷附近运动,电场力会使其减速。当从M到N,电场力做负功,电势能增加,摩擦力始终做负功,所以C正确。从N到M,小物体速度减小,电场力和摩擦力都会经历从大到小的变化,B和D正确。 3. 在匀强电场中,带电小球释放后,电场力和重力的合力决定小球的运动轨迹。若sinθ<,小球做加速运动,电势能转为动能,电势能减少,机械能增加,A正确。若sinθ=,小球垂直电场方向运动,电势能和动能互相转化,但总机械能不变,B正确。若sinθ=,小球沿电场方向运动,电势能增加,机械能减少,C正确。若tanθ=,小球的动能和电势能都可能增加,但总机械能不变,D错误。 4. 在固定带电物块P和释放带电物块Q的系统中,Q向上运动过程中,考虑整个系统的能量守恒,电势能和动能的总和将先因Q上升而增大,之后下降,因为Q最终会返回。重力势能和电势能之和的变化取决于Q和P之间的相互作用,可能先减小后增大,也可能先增大后减小,具体取决于Q的电荷量和初始位置。因此,选项B和C都有可能正确,而D选项中的动能和重力势能之和仅考虑了Q的质量和高度,忽略了电势能的影响,所以D不正确。 5. 在等量异种电荷A、B形成的电场中,根据电场线的分布,a、b、c三点的电场强度不相同,但沿中垂线移动电荷时电场力不做功,因为电势差为零。电势差与距离的关系取决于电荷的分布,中点b的电势不一定等于a、c点。因此,A、D错误,B正确。C选项中ab=bc,并不能推断出电势差相等,因为电场不是均匀的,所以C错误。 6. 图乙显示了电势随x的变化,M点电势高于N点,但电场强度不为零,N点电势低于M点,但电场强度也不为零,因此A、B错误。电场方向在MN间沿x轴负方向,C正确。正电荷从P到M电场力做正功,D错误。 7. 试探电荷q在电场中从A到B,再到C,最后回B,电场力做功的总和为零,因为电荷回到了起点。A到C的路径与A到B和C到B的路径组合形成闭合路径,电场力做功为零意味着W1+W2-W3=0,同时W2表示q从等势面A移到等势面C,电场力不做功,即W2=0。所以C正确。 8. 小球从A到C的运动,可以分为AB段和BC段,利用动能定理和电势差的概念,可以求得BC段的末速度,AB段的电势差以及A点的电势。具体计算涉及能量转换和守恒,包括重力势能、动能和电势能的变化。 9. 在匀强电场中,带负电的小物块受到电场力和摩擦力的共同作用,根据运动学和能量守恒原理,可以分析小物块的运动情况,包括其停止的位置和电势能的变化。具体计算需要考虑摩擦力与电场力的相对大小以及初速度的影响。 以上是关于电势差和电场能性质的详细解析,这些知识点在高中物理的学习中是非常基础且重要的,理解和掌握它们对于解决相关问题至关重要。通过这些习题,学生可以深入理解电场力、电势能和动能之间的转换关系,以及电势差在电场中的应用。
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