2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 基礎(chǔ)課2 電場(chǎng)能的性質(zhì)練習(xí)(含解析)新人教版
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1、基礎(chǔ)課 2 電場(chǎng)能的性質(zhì) 一、選擇題 1.關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說(shuō)法正確的是( ) A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交 B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直 C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功 解析:選B 在靜電場(chǎng)中,兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直,選項(xiàng)B正確;同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等,也可能不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.(多選)將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近,所
2、形成的電場(chǎng)線分布如圖所示,金屬球表面的電勢(shì)處處相等.a(chǎn)、b為電場(chǎng)中的兩點(diǎn),則( ) A.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大 B.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高 C.檢驗(yàn)電荷-q在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大 D.將檢驗(yàn)電荷-q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功 解析:選ABD 電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,A項(xiàng)正確;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,B項(xiàng)正確;由Ep=qφ可知,負(fù)電荷在高電勢(shì)處電勢(shì)能小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)電荷從a到b電勢(shì)能增加,根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系可知,這個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功,D項(xiàng)正確. 3.(多選)如圖所示,A、B、C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中平行于電場(chǎng)線的某一平面上的三個(gè)點(diǎn),各點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA
3、=5 V,φB=2 V,φC=3 V,H、F三等分AB,G為AC的中點(diǎn),在下列各示意圖中,能正確表示該電場(chǎng)強(qiáng)度方向的是( ) 解析:選BC 根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)可知,H、F點(diǎn)的電勢(shì)分別為φH=4 V,φF=3 V;G點(diǎn)的電勢(shì)φG==4 V,則φH=φG,則電場(chǎng)線垂直GH,選項(xiàng)B正確;又φC=φF=3 V,可知電場(chǎng)線與CF垂直,選項(xiàng)C正確. 4.(多選)如圖所示的實(shí)線為電場(chǎng)線,電場(chǎng)線分布及a、e兩點(diǎn)關(guān)于直線OO′對(duì)稱,帶電粒子從a點(diǎn)沿虛線adb運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),過(guò)直線OO′時(shí)速度方向恰好與OO′垂直,不計(jì)粒子重力,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.過(guò)b點(diǎn)后帶電粒子可能運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn) B.帶電
4、粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線的一部分 C.帶電粒子從a運(yùn)動(dòng)到b,其電勢(shì)能增大 D.直線OO′垂直于電場(chǎng)中的等勢(shì)面 解析:選CD 根據(jù)題述及對(duì)稱關(guān)系分析易知,過(guò)b點(diǎn)后粒子沿be運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡不可能是拋物線的一部分,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;帶電粒子從a運(yùn)動(dòng)到b,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,選項(xiàng)C正確;電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面,OO′為對(duì)稱軸,恰好與臨近的場(chǎng)強(qiáng)方向平行,故直線OO′垂直于電場(chǎng)中的等勢(shì)面,選項(xiàng)D正確. 5.(多選)(2019屆山東青島模擬)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn),兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A,N兩點(diǎn)的電勢(shì)為零,N
5、D段中C點(diǎn)電勢(shì)最高,則( ) A.C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 C.NC間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向 D.將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功 解析:選ACD C點(diǎn)為電勢(shì)的拐點(diǎn),其斜率為零,則電場(chǎng)強(qiáng)度為零,選項(xiàng)A正確;由圖知A點(diǎn)的電勢(shì)為零,但其斜率不為零,則A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由圖可知,由O到M電勢(shì)降低,則OM間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向,由M到C電勢(shì)升高,則MC間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,則NC間的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,選項(xiàng)C正確;因?yàn)镸C間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,CD間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向,則將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)
6、,電場(chǎng)力先做正功后負(fù)功,選項(xiàng)D正確. 6.(2018屆河南鄭州第二次質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖所示,真空中兩等量異種點(diǎn)電荷Q1、Q2固定在x軸上,其中Q1帶正電.三角形acd為等腰三角形,cd邊與x軸垂直且與x軸相交于b點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是( ) A.a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) B.a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) C.將電子從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做正功 D.將電子從d點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),電勢(shì)能不變 解析:選C 根據(jù)電場(chǎng)線的性質(zhì)可畫出沿x軸的電場(chǎng)線,從b指向a,又由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低可知,b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于c點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)
7、,將電子從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)C正確;由于d點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),將電子從d點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
7.(多選)(2018屆唐山高三統(tǒng)一考試)如圖所示,兩個(gè)不等量異種點(diǎn)電荷,q1小于q2,在兩點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上存在a、b兩點(diǎn),a、b關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O對(duì)稱,兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為Ea、Eb,電勢(shì)分別為φa、φb.則( )
A.Ea=Eb
B.φa=φb
C.從a點(diǎn)到O點(diǎn)合電場(chǎng)強(qiáng)度一直減小
D.從O點(diǎn)到b點(diǎn)電勢(shì)一直降低
解析:選BD 由于q1 8、左下方,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)處于等勢(shì)面上,所以在兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中電勢(shì)相等,即φa=φb,B項(xiàng)正確;從a點(diǎn)到O點(diǎn),兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)均增大,且兩場(chǎng)強(qiáng)的夾角不斷減小,由平行四邊形定則可知,合場(chǎng)強(qiáng)不斷增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;O點(diǎn)到b點(diǎn)之間的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樽笙路?,由O點(diǎn)到b點(diǎn)移動(dòng)正的試探電荷,電場(chǎng)力做正功,故從O點(diǎn)到b點(diǎn)電勢(shì)不斷降低,D項(xiàng)正確.
8.(多選)一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,電場(chǎng)中有A、B、C三點(diǎn),且AB=BC,則下列關(guān)系中正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EA=EC>EB
B.電勢(shì)φA=φC<φB
C.將一帶負(fù)電粒子由A經(jīng)B移至C點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功
D.將一帶正電 9、粒子由A經(jīng)B移至C點(diǎn)過(guò)程中,電勢(shì)能先增大再減小
解析:選BD 由電場(chǎng)線分布可知EA=EC 10、b點(diǎn),其電勢(shì)能減小W1;若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),其電勢(shì)能減小W2.下列說(shuō)法正確的是( )
A.此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行
B.若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),則電場(chǎng)力做功一定為
C.若c、d之間的距離為L(zhǎng),則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為
D.若W1=W2,則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差
解析:選BD 勻強(qiáng)電場(chǎng)中U=Ed.根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化量的關(guān)系有W1=q(φa-φb)?、伲琖2=q(φc-φd)?、?,WMN=q(φM-φN)?、?,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中“同一條直線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)間的距離成正比”的規(guī)律可知,UaM=UMc,即φa-φM=φ 11、M-φc,可得φM=?、?,同理可得φN=?、?,聯(lián)立①②③④⑤式可得WMN=,故B項(xiàng)正確;若W1=W2,則φa-φb=φc-φd,結(jié)合④⑤兩式可推出φa-φM=φb-φN,故D項(xiàng)正確;由題意無(wú)法判定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤.
10.(多選)(2018屆甘肅馬營(yíng)中學(xué)期末)如圖所示,虛線a、b、c為三個(gè)同心圓面,圓心處有一個(gè)點(diǎn)電荷,現(xiàn)從b、c之間一點(diǎn)P以相同的速率發(fā)射兩個(gè)帶電粒子,分別沿PM、PN運(yùn)動(dòng)到M、N點(diǎn),M、N兩點(diǎn)都處于圓周c上,以下判斷正確的是( )
A.到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率仍相等
B.到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率vM>vN
C.到達(dá)M、N時(shí)兩粒子的電勢(shì)能相等
D.左側(cè)粒 12、子的電勢(shì)能先增大后減小
解析:選BD 由軌跡看出,點(diǎn)電荷左側(cè)的帶電粒子受排斥力,右側(cè)的帶電粒子受吸引力,由題,M、N兩點(diǎn)都處于圓周c上,電勢(shì)相等,兩帶電粒子又是從同一點(diǎn)P出發(fā),則電勢(shì)差UPM=UPN,而從P到M的粒子電場(chǎng)力總功為正功,從P到N的粒子電場(chǎng)力總功為負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理得到,到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率vM>vN,故A錯(cuò)誤,B正確;由軌跡看出,點(diǎn)電荷左側(cè)的帶電粒子有排斥力,與中心點(diǎn)電荷電性相同;對(duì)右側(cè)的帶電粒子有吸引力,與中心點(diǎn)電荷電性相反,則兩粒子帶異種電荷,由公式Ep=qφ知兩個(gè)粒子到達(dá)M、N時(shí)電勢(shì)能不等,故C錯(cuò)誤;電場(chǎng)力對(duì)左側(cè)的粒子先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,故D正確.
13、二、非選擇題
11.(2019屆河北石家莊質(zhì)量檢測(cè))如圖所示,光滑絕緣水平桌面處在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,某時(shí)刻將質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小金屬塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止釋放,小金屬塊經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B點(diǎn),此時(shí)電場(chǎng)突然反向,電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)為某恒定值,且仍為勻強(qiáng)電場(chǎng),又經(jīng)過(guò)時(shí)間t小金屬塊回到A點(diǎn).小金屬塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變.求:
(1)反向后勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小;
(2)整個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功.
解析:(1)設(shè)小金屬塊到達(dá)B點(diǎn)和A點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為v1和v2,電場(chǎng)反向后勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1,小金屬塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程有x=·t2
v1=t 14、
小金屬塊由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過(guò)程
-x=v1t-·t2
-v2=v1-t
聯(lián)立解得v2=
E1=3E.
(2)根據(jù)動(dòng)能定理,整個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功
W=mv22-0
解得W=.
答案:(1)3E (2)
12.(2018屆西安模擬)如圖所示,在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷,在過(guò)O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn),自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球落下的軌跡如圖中虛線所示,它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn),O、C在同一水平線上,∠BOC=30°,A距離OC的豎直高度為h.若小球通過(guò)B點(diǎn)的速度為v,試求:
(1)小球通過(guò)C點(diǎn)的速度大?。?
(2)小球由A到C的過(guò)程中電勢(shì)能的增加量.
解析:(1)因B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等,小球由B到C只有重力做功,由動(dòng)能定理得
mgR·sin30°=mvC2-mv2
得vC=.
(2)由A到C應(yīng)用動(dòng)能定理得
WAC+mgh=mvC2-0
得WAC=mvC2-mgh=mv2+mgR-mgh
由電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系得
ΔEp=-WAC=mgh-mv2-mgR.
答案:(1) (2)mgh-mv2-mgR
7
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