《高考物理一輪復習 考點規(guī)范練23 電場能的性質（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪復習 考點規(guī)范練23 電場能的性質（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題（9頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、考點規(guī)范練23　電場能的性質 一、單項選擇題 1.(2019·北京卷)如圖所示,a、b兩點位于以負點電荷-Q(Q>0)為球心的球面上,c點在球面外,則(　　) A.a點電場強度的大小比b點大 B.b點電場強度的大小比c點小 C.a點電勢比b點高 D.b點電勢比c點低 答案:D 解析:根據點電荷的電場強度公式E=kqr2可得,a、b兩點電場強度大小相等,均大于c點的電場強度,選項A、B均錯誤;a、b兩點在同一等勢面上,電勢相等,選項C錯誤;場源點電荷帶負電,電場線指向點電荷,又因為沿著電場線方向電勢降低,故c點電勢高于b點電勢,選項D正確。 2.微波技術中常用的磁控管可以用

2、磁場將電子群控制在管內。若電子群處于如圖所示的位置時,其形成的電場在位置1處的電場強度和電勢分別為E1和φ1,在位置2處的電場強度和電勢分別為E2和φ2,則(　　) A.E1>E2　φ1>φ2 B.E1>E2　φ1<φ2 C.E1φ2 答案:B 解析:負電荷的電場線分布為呈輻射狀指向電荷的線,電場線的疏密表示電場強度的強弱,電場線某點的切線方向表示電場強度的方向。沿著電場線方向電勢是降低的。越靠近電荷電場強度越大,越靠近負電荷,電勢越低。即E1>E2,φ1<φ2,B項正確。 3.如圖所示,實線表示電場線,虛線表示帶電粒子運動的軌跡,帶電粒

3、子只受電場力的作用,運動過程中電勢能逐漸減少,它運動到b處時的運動方向與受力方向可能的是(　　) 答案:D 解析:由于帶電粒子只受電場力的作用,而且運動過程中電勢能逐漸減少,可判斷電場力做正功,即電場力方向與粒子速度方向夾角為銳角,且電場力方向沿著電場線指向軌跡凹側,故D項正確。 4.帶電粒子僅在電場力作用下,從電場中a點以初速度v0進入電場并沿虛線所示的軌跡運動到b點,如圖所示,則從a到b過程中,下列說法正確的是(　　) A.粒子帶負電荷 B.粒子先加速后減速 C.粒子加速度一直增大 D.粒子的機械能先減小后增大 答案:D 解析:粒子受到的電場力沿電場線方向,故粒子

4、帶正電,故A錯誤;由圖像知粒子受電場力向右,所以先向左減速運動后向右加速運動,故B錯誤;從a點到b點,電場力先做負功,再做正功,電勢能先增大后減小,動能先減小后增大,根據電場線的疏密知道場強先變小后變大,故加速度先減小后增大,C錯誤,D正確。 二、多項選擇題 5.(2019·安徽安慶模擬)如圖所示,勻強電場電場強度方向與水平方向夾角為θ=45°,場中有一質量為m、電荷量為q的帶電小球,用長為l的細線懸掛于O點。當小球靜止平衡時,細線恰好水平?，F(xiàn)用一外力將小球沿圓弧緩慢拉到豎直方向最低點,小球電荷量不變,則在此過程中(　　) A.外力所做的功為mgl B.帶電小球的電勢能增加2mgl

5、 C.帶電小球的機械能增加2mgl D.帶電小球的重力勢能增加mgl 答案:AB 解析:細線水平時,對小球,電場力的豎直分力恰好與重力平衡,故 qE·sinθ=mg 解得F=qE=mgsinθ=2mg 細線的拉力為 FT=mgtanθ=mg 將小球移動到最低點過程,根據動能定理,有W+mg·l-qE·2l=0,解得W=mgl,即外力做功為mg·l,故A正確;電場力做功為WF=-qE·2l=-2mgl,根據電場力做功和電勢能關系可知,帶電小球的電勢能增加2mgl,故B正確;根據功能關系可知,機械能增加量等于除了重力之外的其他力所做的功,得ΔE=WF+W=-2mgl+mgl=-m

6、gl,即帶電小球的機械能減小mgl,故C錯誤;根據重力做功和重力勢能關系可知ΔEp=-WG=-mgl,即重力勢能減小mgl,故D錯誤。 6.如圖所示,在某電場中畫出了三條電場線,C點是A、B連線的中點。已知A點的電勢為φA=30 V,B點的電勢為φB=-20 V,則下列說法正確的是(　　) A.C點的電勢φC=5 V B.C點的電勢φC>5 V C.C點的電勢φC<5 V D.負電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能 答案:CD 解析:從電場線的分布情況可以看出φA-φC>φC-φB,所以有φC<5V,C正確,A、B錯誤;因為負電荷在電勢高的地方電勢能較小,所以D正確。 7.

7、(2018·貴州遵義模擬)如圖所示,在平面直角坐標系xOy的(-9,0)、(9,0)兩點處固定著電荷量分別為+q、-4q的兩個點電荷,A、B為y軸上兩點,坐標分別為(0,1)、(0,-5),M、N、P、Q四個點是以+q為中心的正方形的四個頂點,在上述兩個點電荷所形成的電場中,下列說法正確的是(　　) A.x=-3 cm處電場強度為零 B.B點的電勢高于A點的電勢,A點的電場強度大于B點的電場強度 C.N點與Q點電勢相等 D.將某一正電荷從N點移動到M點,電場力所做的功小于將其從P點移動到Q點所做的功 答案:BD 解析:在平面直角坐標系xOy的(-9,0)、(9,0)兩點處固定著

8、電荷量分別為+q、-4q的兩個點電荷,根據電場的疊加知在x軸上有一個點電場強度為零,該點在+q的左側,故A錯誤。異種電荷連線的中垂線上的電場強度,在連線的中點處最大,無窮遠處最小為零,所以中垂線上電場強度逐漸減小,A點的電場強度大于B點的電場強度,離負電荷越近電勢越低,B點的電勢高于A點的電勢,故B正確。根據點電荷周圍的等勢線是以源電荷為圓心的同心圓,且沿著電場線方向,電勢逐漸降低的特點可知,只有正電荷時,MNPQ四點電勢相等,且大于零;只有負電荷時,φN>φM=φP>φQ;電勢是標量,合成后為φN>φM=φP>φQ,故C錯誤。越靠近-4q電場線越密,相等的距離電勢差越大,根據W=qU知電場力

9、做功越多,故將某一正電荷從N點移動到M點,電場力所做的功小于將其從P點移動到Q點所做的功,故D正確。 8.(2019·天津濱海月考)如圖所示的勻強電場E的區(qū)域內,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作為頂點構成一正方體空間,電場方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是(　　) A.A、D兩點間電勢差UAD與AA'兩點間電勢差UAA'相等 B.帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點,電場力做正功 C.帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點,電勢能減小 D.帶電的粒子從A點移到C'點,沿對角線AC'與沿路徑A→B→B'→C'電場力做功相同 答案:BD 解析:電場

10、力的方向與面ABCD垂直,所以面ABCD是等勢面,A、D兩點間的電勢差為0,又因A、A'兩點沿電場線的方向有距離,所以UAA'不為0,故A錯誤。帶正電的粒子從A到D,電場力不做功;從D到D',電場力做正功,故帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點過程電場力做正功,故B正確。帶負電的粒子從A到D,電場力不做功;從D到D',電場力做負功,故帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點過程電場力做負功,電勢能增加,故C錯誤。靜電力做功與路徑無關,故帶電粒子從A點移到C'點,沿對角線A→C'與沿路徑A→B→B'→C'靜電力做功相同,故D正確。 9.如圖所示,在xOy坐標系中,x軸上關于y軸

11、對稱的A、C兩點固定等量異種點電荷+Q、-Q,B、D兩點分別位于第二、四象限,ABCD為平行四邊形,邊BC、AD分別與y軸交于E、F,以下說法正確的是(　　) A.E、F兩點電勢相等 B.B、D兩點電場強度相同 C.試探電荷+q從B點移到D點,電勢能增加 D.試探電荷+q從B點移到E點和從F點移到D點,電場力對+q做功相同 答案:ABD 解析:等量異種點電荷+Q、-Q連線的垂直平分線是一條等勢線,所以y軸是一條等勢線,E、F的電勢相等,故A正確;根據電場線的分布情況和對稱性可知,B、D兩點電場強度相同,故B正確;根據順著電場線電勢降低可知,B點的電勢高于D點的電勢,而正電荷在電

12、勢高處電勢能大,所以試探電荷+q從B點移到D點,電勢能減小,故C錯誤;由以上分析可知,B、E間的電勢差等于F、D間的電勢差,根據電場力做功公式W=qU得知+q從B點移到E點和從F點移到D點,電場力對+q做功相同,故D正確。 10.在一靜止點電荷的電場中,任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖中用坐標(ra,φa)標出,其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經b、c點移動到d點,在相鄰兩點間移動的過程中,電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是

13、(　　) A.Ea∶Eb=4∶1 B.Ec∶Ed=2∶1 C.Wab∶Wbc=3∶1 D.Wbc∶Wcd=1∶3 答案:AC 解析:由題圖知,ra∶rb∶rc∶rd=1∶2∶3∶6,電場強度E=kQr2,故Ea∶Eb=4∶1,A項正確。Ec∶Ed=4∶1,故B項錯誤。根據Uab=φa-φb,由題圖知,Uab∶Ubc∶Ucd=3∶1∶1,由做功Wab=qUab,故Wab∶Wbc=3∶1,C項正確。Wbc∶Wcd=1∶1,D項錯誤。 三、非選擇題 11.在絕緣水平面上放有一帶正電的滑塊、質量為m,電荷量為q,水平面上方虛線左側空間有水平向右的勻強電場,電場強度為E,滑塊與絕緣水平

14、面間的動摩擦因數(shù)為μ,qE>μmg,虛線右側的水平面光滑。一輕彈簧右端固定在墻上,處于原長時,左端恰好位于虛線位置,把滑塊放到虛線左側l處,并給滑塊一個向左的初速度v0,求: (1)彈簧的最大彈性勢能; (2)滑塊在整個運動過程中產生的熱量。 答案:(1)(qE-μmg)l+m(qE-μmg)v022(qE+μmg) (2)qEl+12mv02 解析:(1)設滑塊向左運動s時速度減到零,由動能定理有 -(qE+μmg)s=-12mv02,解得s=mv022(qE+μmg) 之后滑塊向右加速運動,設第一次到達虛線時的動能為Ek,由能量守恒定律得 qE(s+l)=Ek+μmg(

15、s+l) 解得Ek=(qE-μmg)l+m(qE-μmg)v022(qE+μmg) 滑塊從虛線處壓縮彈簧至最短的過程,機械能守恒,動能全部轉化為彈性勢能,所以彈簧的最大彈性勢能為 Epm=Ek=(qE-μmg)l+m(qE-μmg)v022(qE+μmg)。 (2)滑塊往返運動,最終停在虛線位置,整個過程電場力做正功,為W=qEl,電勢能減少量為qEl,由能量守恒定律,整個過程產生的熱量等于滑塊機械能的減少量與電勢能的減少量之和,即Q=qEl+12mv02。 12.如圖所示,水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接,半圓形軌道的半徑R=0.4 m,在軌道

16、所在空間存在水平向右的勻強電場,電場線與軌道所在的平面平行,電場強度E=1.0×104 N/C。現(xiàn)有一電荷量q=+1.0×10-4 C,質量m=0.1 kg的帶電體(可視為質點),在水平軌道上的P點由靜止釋放,帶電體恰好能通過半圓形軌道的最高點C,然后落至水平軌道上的D點。g取10 m/s2。試求: (1)帶電體運動到圓形軌道B點時對圓形軌道的壓力大小; (2)D點到B點的距離xDB; (3)帶電體在從P開始運動到落至D點的過程中的最大動能。 答案:(1)6.0 N　(2)0　(3)1.17 J 解析:(1)設帶電體通過C點時的速度為vC,依據牛頓第二定律有mg=mvC2R,解得

17、vC=2.0m/s。設帶電體通過B點時的速度為vB,設軌道對帶電體的支持力大小為FB,帶電體在B點時,根據牛頓第二定律有FB-mg=mvB2R。帶電體從B運動到C的過程中,依據動能定理有-mg×2R=12mvC2?12mvB2 聯(lián)立解得FB=6.0N,根據牛頓第三定律,帶電體對軌道的壓力FB'=6.0N。 (2)設帶電體從最高點C落至水平軌道上的D點經歷的時間為t,根據運動的分解有2R=12gt2,xDB=vCt-Eq2mt2 聯(lián)立解得xDB=0。 (3)由P到B帶電體做加速運動,故最大速度一定出現(xiàn)在從B經C到D的過程中,在此過程中只有重力和電場力做功,這兩個力大小相等,其合力與重力方向成45°夾角斜向右下方,故最大速度必出現(xiàn)在B點右側對應圓心角為45°處。 設小球的最大動能為Ekm,根據動能定理有qERsin45°-mgR(1-cos45°)=Ekm-12mvB2,代入數(shù)據解得Ekm=1.17J。