《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時沖關(guān)二十五 電場能的性質(zhì)(含解析)新人教版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時沖關(guān)二十五 電場能的性質(zhì)(含解析)新人教版(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、電場能的性質(zhì)
[A級-基礎(chǔ)練]
1.(2019·安徽蕪湖、馬鞍山聯(lián)考)一個正點電荷固定在正方形的一個頂點D上,另一個帶電粒子射入該區(qū)域時,恰好能經(jīng)過正方形的另外三個頂點A、B、C,粒子運(yùn)動軌跡如圖所示,下列說法正確的是( )
A.根據(jù)軌跡可判斷該帶電粒子帶正電
B.粒子經(jīng)過A、B、C三點速率大小關(guān)系是vB>vA=vC
C.粒子在A、B、C三點的加速度大小關(guān)系是aA=aC>aB
D.A、C兩點的電場強(qiáng)度相同
解析:C [根據(jù)運(yùn)動軌跡可判斷該帶電粒子帶負(fù)電,A錯誤;粒子從A到B到C,電場力先做負(fù)功后做正功,速率先減小后增大,B錯誤;加速度的大小關(guān)系為aA=aC>aB,C正確;
2、A、C兩點的電場強(qiáng)度大小相等,方向不同,D錯誤.]
2.(2019·河南濮陽油田教育中心第一次摸底)如圖所示,真空中等量同種正點電荷放置在M、N兩點,在MN連線上有對稱點a、c,MN連線的中垂線上有對稱點b、d,則下列說法正確的是( )
A.正電荷+q在c點的電勢能大于在a點的電勢能
B.正電荷+q在c點的電勢能小于在a點的電勢能
C.在MN連線的中垂線上,O點電勢最高
D.負(fù)電荷-q從d點由靜止釋放,在它從d點運(yùn)動到b點的過程中,加速度先減小再增大
解析:C [根據(jù)電場線的分布情況和對稱性可知,a、c兩點的電勢相等,則點電荷在a點的電勢能一定等于在c點的電勢能,故A、B錯誤
3、;沿電場線方向電勢降低,在MN連線的中垂線上,O點電勢最高,故C正確;由對稱性知O點的場強(qiáng)為零,電荷-q從d點由靜止釋放,在它從d點運(yùn)動到b點的過程中,加速度可能先減小再增大,也可能按增大→減小→增大→減小變化,故D錯誤.]
3.(2019·淮安模擬)如圖所示,橢圓ABCD處于一勻強(qiáng)電場中,橢圓平面平行于電場線,AC、BD分別是橢圓的長軸和短軸,已知電場中A、B、C三點的電勢分別為φA=14 V、φB=3 V、φC=-7 V,由此可得D點的電勢為( )
A.8 V B.6 V
C.4 V D.2 V
解析:C [A、B、C、D順次相連將組成菱形,由勻強(qiáng)電場的特點
4、可知,φA-φB=φD-φC或φA-φD=φB-φC,解得φD=4 V,選項C正確.]
4.(2019·山東煙臺一模)如圖所示,勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy坐標(biāo)系平面,其中坐標(biāo)原點O處的電勢為2 V,a點的坐標(biāo)為(0,4),電勢為8 V,b點的坐標(biāo)為(3,0),電勢為8 V,則電場強(qiáng)度的大小為( )
A.250 V/m B.200 V/m
C.150 V/m D.120 V/m
解析:A [因為φa=φb=8 V,所以ab是一條等勢線,電場強(qiáng)度的方向與ab垂直,斜向下,∠Oba=53°,由U=Ed=E·Obsin 53°,解得E=250 V/m,A正確.]
5.如圖
5、所示,在兩等量異種點電荷連線上有D、E、F三點,且DE=EF,K、M、L分別為過D、E、F三點的等勢面.一不計重力的帶負(fù)電粒子,從a點射入電場,運(yùn)動軌跡如圖中實線所示,以|Wab|表示該粒子從a點到b點電場力做功的數(shù)值,以|Wbc|表示該粒子從b點到c點電場力做功的數(shù)值,則( )
A.|Wab|=|Wbc|
B.|Wab|<|Wbc|
C.粒子由a點到b點,動能減少
D.a(chǎn)點的電勢較b點的電勢低
解析:C [由等量異種點電荷的電場線特點可知靠近電荷處電場強(qiáng)度大,類比公式U=Ed知|Uab|>|Ubc|,而W=qU,所以|Wab|>|Wbc|,則A、B均錯誤;從帶負(fù)電粒子的運(yùn)動軌
6、跡可知該粒子從a點到c點受到大體向左的作用力,故左側(cè)為正電荷,從左向右電勢降低,則D錯誤;粒子由a點到b點,電場力做負(fù)功,電勢能增加,動能減少,則C正確.]
6.(2019·安徽合肥第三次質(zhì)檢)(多選)如圖所示,某勻強(qiáng)電場中A、B、C、D四點構(gòu)成一個菱形,對角線AC=12 cm,BD=16 cm,一個質(zhì)子從A移到B,電場力做了24 eV的功;一個電子從A移到C,克服電場力做了24 eV的功.其中A點的電勢為零,則下列說法正確的是( )
A.D點的電勢φD=0
B.D點的電勢φD=-24 V
C.電場強(qiáng)度E=250 N/C
D.電場強(qiáng)度E=200 N/C
解析:AC [由題意可
7、知:UAB==24 V,UAC==24 V,φA=0,φB=φC=-24 V,BC的連線為一條等勢線,所以AD的連線也為一條等勢線,所以φD=0,A正確,B錯誤;根據(jù)幾何關(guān)系可求得AD和BC間的垂直距離d=9.6 cm,電場強(qiáng)度E=250 N/C,C正確,D錯誤.]
7.(2019·江西名校第三次聯(lián)考)(多選)圖示的四條實線均為O點處的帶電物體產(chǎn)生的電場的電場線,虛線AD為等勢線,A、B、C、D分別是四條電場線上的點,則( )
A.C點的電場強(qiáng)度小于B點的電場強(qiáng)度
B.C點的電勢高于B點的電勢
C.A、D兩點的電場強(qiáng)度大小不一定相等,但將一個檢驗電荷由A點移到D點電場力做功為零
8、
D.若將一個正電荷由A點移到B點電場力做正功,則將一個負(fù)電荷由D點移到C點電場力做負(fù)功
解析:AC [電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小,A正確;由于無法判斷電場線的方向,所以無法判斷電勢的高低,B錯誤;A、D兩點處電場線的疏密不一定相同,所以場強(qiáng)大小不一定相等,但沿同一等勢線移動電荷,電場力不做功,C正確;若將一個正電荷由A點移到B點電場力做正功,說明電場線由A指向O,則把負(fù)電荷從D點移到C點,電場力做正功,D錯誤.]
[B級-能力練]
8.(2018·全國卷Ⅱ)(多選)如圖,同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強(qiáng)電場中,電場方向與此平面平行,M為a、c連線的中點,N為b、d連線的中點,
9、一電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到b點,其電勢能減小W1;若該粒子從c點移動到d點,其電勢能減小W2.下列說法正確的是( )
A.此勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向一定與a、b兩點連線平行
B.若該粒子從M點移動到N點,則電場力做功一定為
C.若c、d之間的距離為L,則該電場的場強(qiáng)大小一定為
D.若W1=W2,則a、M兩點之間的電勢差一定等于b、N兩點之間的電勢差
解析:BD [由于題目未說明W1、W2的數(shù)量關(guān)系,故無法確定場強(qiáng)方向,故A錯;W1=qUab,W2=qUcd,勻強(qiáng)電場中,M、N為中點,φM=,φN=,WMN=qUMN=,故B對;因無法確定場強(qiáng)是否沿cd方向,故C錯;若W1
10、=W2,即Uab=Ucd,故φa-φb=φc-φd,φa-φc=φb-φd,則UaM=,UbN=,則UaM=UbN,故D對.]
9.(2019·河南洛陽一中月考)(多選)如圖甲所示,Q1、Q2為兩個固定的點電荷,其中Q1帶負(fù)電,a、b、c三點在它們連線的延長線上.現(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子以一定的初速度沿直線從a點開始向遠(yuǎn)處運(yùn)動經(jīng)過b、c兩點(粒子只受電場力作用),粒子經(jīng)過a、b、c三點時的速度分別為va、vb、vc,其速度-時間圖象如圖乙所示.以下說法中正確的是( )
A.Q2一定帶正電
B.Q2的電荷量一定小于Q1的電荷量
C.b點的電場強(qiáng)度最大
D.粒子由a點到c點運(yùn)動過程中,
11、粒子的電勢能先增大后減小
解析:ABD [從速度圖象上看,可見從a到b做加速度減小的減速運(yùn)動,在b點時粒子運(yùn)動的加速度為零,則電場力為零,所以該點場強(qiáng)為零,負(fù)電荷在ab間做減速運(yùn)動,電場力向左,合場強(qiáng)向右,b點左側(cè)合電場主要取決于Q2,故Q2帶正電;負(fù)電荷在bc間做加速運(yùn)動,電場力向右,合場強(qiáng)向左,b點右側(cè)合電場主要取決于Q1,故A正確,C錯誤;b點的電場強(qiáng)度為0,根據(jù)點電荷場強(qiáng)公式k=k,因為r1>r2,故Q1>Q2,即Q2的電荷量一定小于Q1的電荷量,故B正確;負(fù)電荷從a點到b點的過程中,電場力做負(fù)功,電勢能增加;從b點到c點的過程中,電場力做正功,電勢能減小,故粒子從a到b再到c的過程
12、中,電勢能先增大后減小,故D正確.]
10.(2018·全國卷Ⅰ)(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場內(nèi)間距相等的一組等勢面,已知平面b上的電勢為2 V.一電子經(jīng)過a時的動能為10 eV,從a到d的過程中克服電場力所做的功為6 eV.下列說法正確的是( )
A.平面c上的電勢為零
B.該電子可能到達(dá)不了平面f
C.該電子經(jīng)過平面d時,其電勢能為4 eV
D.該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍
解析:AB [A項,從a到d的過程克服電場力做功為6 eV,所以電場方向為水平向右,每個間距電勢差為2 V,所以平面c電勢為零,故A項正確.
B項,由于電子不一定垂直等
13、勢面進(jìn)入,可能作曲線運(yùn)動,所以可能到達(dá)不了f平面,故B項正確.
C項,整個過程中能量守恒,可得電子在平面a、b、c、d、f的電勢能為-4 eV、-2 eV、0 eV、+2 eV、+4 eV,動能分別為+10 eV、+8 eV、+6 eV、+4 eV、+2 eV,故C項錯誤.
D項,由于電子經(jīng)過b、d平面時的動能分別為8 eV和4 eV,所以該電子經(jīng)過b平面時的速率是經(jīng)過d時的倍,故D項錯誤.]
11.(2017·天津卷)(多選)如圖所示,在點電荷Q產(chǎn)生的電場中,實線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線,虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡.設(shè)電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB,
14、電勢能分別為EpA、EpB.下列說法正確的是( )
A.電子一定從A向B運(yùn)動
B.若aA>aB,則Q靠近M端且為正電荷
C.無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpB
D.B點電勢可能高于A點電勢
解析:BC [電子在電場中做曲線運(yùn)動,虛線AB是電子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡,電場力沿電場線指向曲線的凹側(cè),電場的方向與電子所受電場力的方向相反,如圖所示.由所給條件無法判斷電子的運(yùn)動方向,故A錯誤;若aA>aB,說明電子在A點受到的電場力較大,A點的電場強(qiáng)度較大,根據(jù)點電荷的電場分布可知,靠近M端為場源電荷的位置,應(yīng)為正電荷,故B正確;無論Q為正電荷還是負(fù)電荷,一定有電勢φA>
15、φB,電子電勢能Ep=-eφ,電勢能是標(biāo)量,所以一定有EpA<EpB,故C正確,D錯誤.]
12.(2017·全國卷Ⅰ)(多選)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(guān)系如圖所示.電場中四個點a、b、c和d的電場強(qiáng)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(biāo)(ra,φa)標(biāo)出,其余類推.現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)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( )
A.Ea∶Eb=4∶1
B.Ec∶Ed=2∶1
C.Wab∶Wbc=3∶1
16、D.Wbc∶Wcd=1∶3
解析:AC [由圖可知,a、b、c、d到點電荷的距離分別為1 m、2 m、3 m、6 m,根據(jù)點電荷的場強(qiáng)公式E=k可知,==,==,故A正確,B錯誤;電場力做功W=qU,a與b、b與c、c與d之間的電勢差分別為3 V、1 V、1 V,所以=,=,故C正確,D錯誤.]
13.(多選)如圖所示,在xOy坐標(biāo)系中,x軸上關(guān)于y軸對稱的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(qiáng)度相同
C.試探電荷+q從
17、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
解析:ABD [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(jù)電場線的分布情況和對稱性可知,B、D兩點電場強(qiáng)度相同,故B正確;根據(jù)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(jù)電場力做功公式W=qU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.]
14.如圖所示,在空
18、間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,質(zhì)量為m、電荷量為+q的物塊從A點由靜止開始下落,加速度為g,下降高度H到B點后與一輕彈簧接觸,又下落h后到達(dá)最低點C,整個過程中不計空氣阻力,且彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g,則帶電物塊在由A點運(yùn)動到C點過程中,下列說法正確的是( )
A.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為
B.帶電物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少量為
C.帶電物塊電勢能的增加量為mg(H+h)
D.彈簧的彈性勢能的增加量為
解析:D [帶電物塊由靜止開始下落時的加速度為g,根據(jù)牛頓第二定律得:mg-qE=ma,解得:E=,故A錯誤;從A到C的過程中,除重力和彈簧彈力以外,只有電場力做功,電場力做功為:W=-qE(H+h)=-,可知機(jī)械能減少量為,電勢能增加量為,故B、C錯誤;根據(jù)動能定理得:mg(H+h)-+W彈=0,解得彈力做功為:W彈=-,即彈簧彈性勢能增加量為,故D正確.]
9