2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第七章 第2節(jié) 電場能的性質(zhì)練習(xí)（含解析）

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1、第2節(jié)　電場能的性質(zhì) 基礎(chǔ)必備練 1.如圖所示,實線表示某勻強(qiáng)電場的電場線,虛線表示該電場的等勢面.下列判斷正確的是(　C　) A.1,2兩點的電場強(qiáng)度不相等 B.2,3兩點的電勢不相等 C.1,2兩點間的電勢差等于1,3兩點間的電勢差 D.電荷在1點具有的電勢能一定大于其在2點具有的電勢能 解析:勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度處處相同,選項A錯誤;2,3兩點在同一等勢面上,電勢相等,故1,2兩點間的電勢差等于1,3兩點間的電勢差,選項B錯誤,C正確;沿著電場線方向,電勢逐漸降低,即φ1>φ2,正電荷在電勢高處,電勢能大,而負(fù)電荷在電勢高處,電勢能小,而本題中電荷的正、負(fù)未知,選項D錯誤

2、. 2.如圖所示,帶正電的A球固定,質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子B從a處以速度v0射向A,虛線abc是B運(yùn)動的一段軌跡,b點距離A最近,粒子經(jīng)過b點時速度為v,重力忽略不計,則(　C　) A.粒子從a運(yùn)動到b的過程中動能不斷增大 B.粒子從a運(yùn)動到c的過程中加速度不斷增大 C.可求出A產(chǎn)生的電場中a,b兩點間的電勢差 D.可求出A產(chǎn)生的電場中b點的電場強(qiáng)度大小 解析:由圖知,帶電粒子受到A處正電荷的排斥力作用,粒子從a運(yùn)動到b的過程中庫侖力做負(fù)功,其動能不斷減小,故A錯誤.粒子從b運(yùn)動到c的過程中粒子離正電荷越來越遠(yuǎn),所受的庫侖力減小,加速度減小,故B錯誤.根據(jù)動能定理得qUa

3、b=mv2-m,可求出a,b兩點間的電勢差Uab,故C正確.ab間不是勻強(qiáng)電場,不能根據(jù)公式U=Ed求b點的電場強(qiáng)度,故D錯誤. 3.如圖所示,MN是某點電荷Q產(chǎn)生的電場中的一條電場線,一帶負(fù)電的試探電荷僅在電場力作用下由a點運(yùn)動到b點,其運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示.則下列判斷中正確的是(　D　) A.試探電荷有可能從a點靜止出發(fā)運(yùn)動到b點 B.a點電勢一定高于b點電勢 C.從a到b的過程中,試探電荷的電勢能一定越來越大 D.若試探電荷運(yùn)動的加速度越來越大,則Q必為正電荷且位于M端 解析:如果從靜止開始運(yùn)動,將沿電場線運(yùn)動,故選項A錯誤;因為是負(fù)試探電荷,可以判斷電場線方向是從M指

4、向N,則表明b點電勢高于a點電勢,選項B錯誤;從a到b的過程中電場力做正功,電勢能減少,選項C錯誤;根據(jù)孤立點電荷電場分布特點分析,在b點加速度大,意味著距離正電荷Q的位置越來越近,選項D正確. 4.(多選)如圖所示,虛線為電場中的三個等勢面,相鄰等勢面之間的電勢差相等.一個質(zhì)子在A點的電勢能小于其在B點的電勢能,下列說法中正確的是(　BD　) A.A點的電勢比B點的高 B.A點的電勢比B點的低 C.質(zhì)子在A點所受的電場力比B點的大 D.質(zhì)子在A點所受的電場力比B點的小 解析:質(zhì)子帶正電,在B點電勢能大表明B點的電勢高于A點電勢,選項A錯誤,B正確;等差等勢面的疏密代表電場強(qiáng)度

5、大小,故B點的電場強(qiáng)度要大于A點的電場強(qiáng)度,質(zhì)子在A點受電場力要小于在B點所受電場力,選項C錯誤,D正確. 5.(2018·河北唐山一模)邊長為1 cm的正三角形ABC處于勻強(qiáng)電場中,電場方向平行于三角形所在平面.將電子由A點移動到B點,電場力做功4 eV;將電子由A點移動到C點,電場力做功2 eV.電場強(qiáng)度大小為(　D　) A.200 V/m B.300 V/m C.200 V/m D.400 V/m 解析:電子由A點移到B點,電場力做功4 eV,則UAB===-4 V;電子由A點移動到C點,電場力做功2 eV,UAC===-2 V;設(shè)AB的中點為D,C,D兩點電勢相等,CD

6、為等勢線,電場方向沿BA方向,則E== V/m=400 V/m,故選項D正確. 6.(2019·遼寧沈陽模擬)圖中的虛線a,b,c,d表示勻強(qiáng)電場中的4個等勢面.兩個帶電粒子M,N(重力忽略不計)以平行于等勢面的初速度射入電場,運(yùn)動軌跡分別如圖中MPN和NQM所示.已知M是帶正電的粒子.則下列說法中正確的是(　D　) A.N一定也帶正電 B.a點的電勢高于b點的電勢,a點的電場強(qiáng)度大于b點的電場強(qiáng)度 C.帶電粒子N的動能減小,電勢能增大 D.帶電粒子N的動能增大,電勢能減小 解析:根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況得帶正電的M粒子向右偏,N粒子向左偏必帶負(fù)電,選項A錯誤;該電場是勻強(qiáng)電場,選項B錯誤

7、;兩粒子都是電勢能減小,動能增大,選項C錯誤,D正確. 7.(2019·安徽安慶模擬)如圖所示,兩個等量異種點電荷分別位于P,Q兩點,P,Q兩點在同一豎直線上,水平面內(nèi)有一正三角形ABC,且PQ連線的中點O為三角形ABC的中心,M,N為PQ連線上關(guān)于O點對稱的兩點,則下列說法中正確的是(　B　) A.A,B,C三點的電場強(qiáng)度大小相等但方向不同 B.A,B,C三點的電勢相等 C.M點電場強(qiáng)度小于A點電場強(qiáng)度 D.將一正點電荷從N點移到B點,電場力做正功 解析:等量異種電荷的中垂面上任一點的電場強(qiáng)度方向均與兩電荷連線平行,即豎直向下,又由幾何關(guān)系易知,A,B,C三點與兩電荷的距離相

8、等,所以A,B,C三點電場強(qiáng)度大小也相等,故A錯;等量異種電荷的中垂面為等勢面,故A,B,C,O四點電勢相等,B對;根據(jù)等量異種雙電荷電場線疏密分布情況,連線上M點電場強(qiáng)度大于O點電場強(qiáng)度,而O點電場強(qiáng)度大于A點電場強(qiáng)度,所以M點電場強(qiáng)度大于A點電場強(qiáng)度,C錯;連線上O點電勢高于N點電勢,而O點電勢等于B點電勢,即B點電勢高于N點電勢,則正電荷從N點移到B點,電場力做負(fù)功,D錯. 8.(2019·江西南昌質(zhì)檢)(多選)如圖所示,虛線為某一帶電粒子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡,M,N為運(yùn)動軌跡上兩點,下列說法中正確的是(　AC　) A.如果實線表示電場線,則該粒子在M點的動能一定小于在N點

9、的 動能 B.如果實線表示等勢面,則該粒子在M點的動能一定小于在N點的 動能 C.不論實線表示電場線還是等勢面,粒子在M點的加速度一定小于在N點的加速度 D.不論實線表示電場線還是等勢面,都不能確定M,N兩點電勢高低關(guān)系,但能確定該粒子所帶電荷的正負(fù) 解析:如果實線是電場線,做曲線運(yùn)動的粒子受到的合力指向曲線的凹側(cè),從M到N電場力做正功,動能增加,選項A正確;如果實線表示等勢面,粒子從M到N電場力做負(fù)功,動能減少,選項B錯誤;無論實線表示電場線還是等勢面,N點比M點的線要密,所以粒子在N點受到的電場力大,加速度也大,選項C正確;無論實線表示電場線還是等勢面,不能確定M,N兩點間電勢

10、高低關(guān)系,也不能確定該粒子所帶電荷的正負(fù),選項D錯誤. 9.某靜電除塵設(shè)備集塵板的內(nèi)壁帶正電,設(shè)備中心位置有一個帶負(fù)電的放電極,它們之間的電場線分布如圖所示,虛線為某帶電煙塵顆粒(重力不計)的運(yùn)動軌跡,A,B是軌跡上的兩點,C點與B點關(guān)于放電極對稱.下列說法正確的是(　A　) A.A點電勢低于B點電勢 B.A點電場強(qiáng)度小于C點電場強(qiáng)度 C.煙塵顆粒在A點的動能大于在B點的動能 D.煙塵顆粒在A點的電勢能小于在B點的電勢能 解析:沿電場線電勢降低,由題圖可知,A點電勢低于B點電勢,故A正確;由題圖可知,A點電場線比C點密集,因此A點的電場強(qiáng)度大于C點的電場強(qiáng)度,故B錯誤;由運(yùn)動軌

11、跡可知,煙塵顆粒帶負(fù)電,由A到B電場力做正功,動能增加,電勢能減小,煙塵顆粒在A點的動能小于在B點的動能,在A點的電勢能大于在B點的電勢能,選項C,D錯誤. 能力培養(yǎng)練 10.在x軸上存在與x軸平行的電場,x軸上各點的電勢隨x點位置變化情況如圖所示.圖中-x1～x1之間為曲線,且關(guān)于縱軸對稱,其余均為直線,也關(guān)于縱軸對稱.下列關(guān)于該電場的論述正確的是(　B　) A.x軸上各點的電場強(qiáng)度大小相等 B.從-x1到x1電場強(qiáng)度的大小先減小后增大 C.一個帶正電的粒子在x1點的電勢能大于在-x1點的電勢能 D.一個帶正電的粒子在-x1點的電勢能大于在-x2的電勢能 解析:-x圖像的斜

12、率大小等于電場強(qiáng)度,故x軸上的電場強(qiáng)度不同,故A錯誤;從-x1到x1電場強(qiáng)度斜率先減小后增大,故電場強(qiáng)度先減小后增大,故B正確;由圖可知-x1和x1處電勢相等,則x1點的電勢能等于在-x1點的電勢能,故C,D錯誤. 11.(2019·湖北黃岡模擬)兩個等量同種電荷固定于光滑水平面上,其連線中垂線上有A,B,C三點,如圖(甲)所示.一個電荷量為2 C、質(zhì)量為1 kg的小物塊從C點靜止釋放,其運(yùn)動的v-t圖像如圖(乙)所示,其中B點處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了該切線).則下列說法中正確的是(　D　) A.B點為中垂線上電場強(qiáng)度最大的點,電場強(qiáng)度E=2 V/m B.由C到A的

13、過程中物塊的電勢能先減小后變大 C.由C到A的過程中,電勢逐漸升高 D.A,B兩點電勢差UAB=-5 V 解析:由題圖(乙)知,小物塊在B點時加速度最大,故B點電場強(qiáng)度最大,加速度大小為2 m/s2,據(jù)qE=ma,得E=1 V/m,A項錯誤;由C到A的過程中小物塊的動能一直增大,電勢能始終在減小,故電勢逐漸降低,B,C兩項均錯誤;根據(jù)動能定理,有qUAB=m-m,解得UAB=-5 V,D項正確. 12.(多選)一帶正電粒子僅在電場力作用下從A點經(jīng)B,C運(yùn)動到D點,其vt圖像如圖所示,則下列說法中正確的是(　AB　) A.A處的電場強(qiáng)度一定大于B處的電場強(qiáng)度 B.粒子在A處的電勢

14、能一定大于在B處的電勢能 C.C,D間各點電場強(qiáng)度和電勢都一定為零 D.A,B兩點間的電勢差大于C,B兩點間的電勢差 解析:由圖知粒子在A處的加速度大于在B處的加速度,因a=,所以EA>EB,選項A正確;粒子從A到B動能增加,由動能定理知電場力必做正功,電勢能必減小,選項B正確;同理由動能定理可知A,C兩點的電勢相等,UAB=UCB,選項D錯誤;僅受電場力作用的粒子在C,D間做勻速運(yùn)動,所以CD間各點電場強(qiáng)度均為零,但電勢是相對于零電勢點而言的,可以不為零,選項C錯誤. 13.(2019·湖北黃岡模擬)如圖所示,AB是半徑為R的圓的一條直徑,O點為圓心.該圓處于勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度方向

15、平行圓所在平面.現(xiàn)在有大量的質(zhì)量為m、帶正電的粒子,電荷量為q,從A點以大小為v0的速度沿不同方向射入電場,這些粒子會經(jīng)過圓上不同點,在這些點中到達(dá)C點的粒子動能最大,并變?yōu)槌鮿幽艿膬杀?已知 ∠BAC=30°,若不計重力和空氣阻力,試求: (1)電場強(qiáng)度的大小和方向; (2)若A點電勢為零,則到達(dá)B點的粒子,在通過B點時的電勢能Ep. 解析:(1)因為到達(dá)C點粒子動能最大,表明A與C之間的電勢差將大于A與圓上其他任何點之間的電勢差,因此過C點作圓的切線將是該勻強(qiáng)電場的一個等勢線,則該勻強(qiáng)電場沿OC方向,由A到C過程由動能定理得 m-m=Eq 解得E=. (2)由幾何知識知A

16、B所在等勢面間最短距離為 d=2R·cos 60°=R 則粒子由A到B過程電場力做功 W=Eq·d=EqR=, 由于電場力做正功,且在A點處電勢能為零,表明在B點電勢能為Ep=-. 答案:(1)　沿OC方向　(2)- 14.有一帶負(fù)電的小球,其帶電荷量q=-2×10-4 C,如圖所示,開始時靜止在電場強(qiáng)度為E=2×103 V/m的勻強(qiáng)電場中的P點,靠近極板B有一擋板S,小球與擋板S的距離h=4 cm,與A板的距離H=36 cm,小球的重力忽略不計,在電場力作用下小球向左運(yùn)動,與擋板S相碰后電荷量減少到碰前的k倍,已知k=,碰撞過程中小球的機(jī)械能沒有損失. (1)設(shè)勻強(qiáng)電場

17、中擋板S所在位置的電勢為零,則小球開始在P點時的電勢能為多少? (2)小球第一次被彈回到達(dá)最右端時距S板的距離為多少? (3)小球從P點出發(fā)到第一次到達(dá)最右端的過程中,電場力對小球做了多少功? 解析:(1)SP間的電勢差 USP=S-P=Eh=2×103×0.04 V=80 V, 因S=0,所以P=-80 V 所以小球在P點時的電勢能 Ep=qP=-2×10-4×(-80)J=0.016 J. (2)設(shè)小球與S碰撞時速度大小為v,小球第一次從P到S有-qEh=mv2, 設(shè)小球第一次被彈回至最右端距S板的距離為h1,有 (-kq)Eh1=mv2 所以h1=h≈4.6 cm. (3)由動能定理知小球從P點出發(fā)到碰撞前有 W1=mv2 碰撞后至到達(dá)最右端有W2=0-mv2 則電場力做的總功W=W1+W2=0 或:整個過程只有電場力做功,由動能定理得W電=0-0,表明電場力做的總功為零. 答案:(1)0.016 J　(2)4.6 cm　(3)0 - 7 -