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2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 基礎(chǔ)課2 電場能的性質(zhì)練習(xí)(含解析)新人教版

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1、基礎(chǔ)課 2 電場能的性質(zhì) 一、選擇題 1.關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是(  ) A.兩個電勢不同的等勢面可能相交 B.電場線與等勢面處處相互垂直 C.同一等勢面上各點電場強度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做正功 解析:選B 在靜電場中,兩個電勢不同的等勢面不會相交,選項A錯誤;電場線與等勢面一定相互垂直,選項B正確;同一等勢面上的電場強度可能相等,也可能不相等,選項C錯誤;電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,移動負(fù)試探電荷時,電場力做負(fù)功,選項D錯誤. 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、形成的電場線分布如圖所示,金屬球表面的電勢處處相等.a(chǎn)、b為電場中的兩點,則(  ) A.a(chǎn)點的電場強度比b點的大 B.a(chǎn)點的電勢比b點的高 C.檢驗電荷-q在a點的電勢能比在b點的大 D.將檢驗電荷-q從a點移到b點的過程中,電場力做負(fù)功 解析:選ABD 電場線密的地方電場強度大,A項正確;沿著電場線方向電勢逐漸降低,B項正確;由Ep=qφ可知,負(fù)電荷在高電勢處電勢能小,C項錯誤;負(fù)電荷從a到b電勢能增加,根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可知,這個過程中電場力做負(fù)功,D項正確. 3.(多選)如圖所示,A、B、C是勻強電場中平行于電場線的某一平面上的三個點,各點的電勢分別為φA

3、=5 V,φB=2 V,φC=3 V,H、F三等分AB,G為AC的中點,在下列各示意圖中,能正確表示該電場強度方向的是(  ) 解析:選BC 根據(jù)勻強電場的特點可知,H、F點的電勢分別為φH=4 V,φF=3 V;G點的電勢φG==4 V,則φH=φG,則電場線垂直GH,選項B正確;又φC=φF=3 V,可知電場線與CF垂直,選項C正確. 4.(多選)如圖所示的實線為電場線,電場線分布及a、e兩點關(guān)于直線OO′對稱,帶電粒子從a點沿虛線adb運動到b點,過直線OO′時速度方向恰好與OO′垂直,不計粒子重力,則下列說法正確的是(  ) A.過b點后帶電粒子可能運動到c點 B.帶電

4、粒子的運動軌跡是拋物線的一部分 C.帶電粒子從a運動到b,其電勢能增大 D.直線OO′垂直于電場中的等勢面 解析:選CD 根據(jù)題述及對稱關(guān)系分析易知,過b點后粒子沿be運動,選項A錯誤;在非勻強電場中帶電粒子的運動軌跡不可能是拋物線的一部分,選項B錯誤;帶電粒子從a運動到b,電場力做負(fù)功,電勢能增大,選項C正確;電場線垂直于等勢面,OO′為對稱軸,恰好與臨近的場強方向平行,故直線OO′垂直于電場中的等勢面,選項D正確. 5.(多選)(2019屆山東青島模擬)兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點,兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A,N兩點的電勢為零,N

5、D段中C點電勢最高,則(  ) A.C點的電場強度大小為零 B.A點的電場強度大小為零 C.NC間電場強度方向沿x軸負(fù)方向 D.將一負(fù)點電荷從N點移到D點,電場力先做正功后做負(fù)功 解析:選ACD C點為電勢的拐點,其斜率為零,則電場強度為零,選項A正確;由圖知A點的電勢為零,但其斜率不為零,則A點的電場強度不為零,選項B錯誤;由圖可知,由O到M電勢降低,則OM間電場強度方向沿x軸正方向,由M到C電勢升高,則MC間電場強度方向沿x軸負(fù)方向,則NC間的電場強度方向沿x軸負(fù)方向,選項C正確;因為MC間電場強度方向沿x軸負(fù)方向,CD間電場強度方向沿x軸正方向,則將一負(fù)點電荷從N點移到D點

6、,電場力先做正功后負(fù)功,選項D正確. 6.(2018屆河南鄭州第二次質(zhì)量預(yù)測)如圖所示,真空中兩等量異種點電荷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,則下列說法正確的是(  ) A.a(chǎn)點電勢高于b點電勢 B.a(chǎn)點場強小于b點場強 C.將電子從a點移動到c點,電場力做正功 D.將電子從d點移動到b點,電勢能不變 解析:選C 根據(jù)電場線的性質(zhì)可畫出沿x軸的電場線,從b指向a,又由沿電場線方向電勢逐漸降低可知,b點的電勢高于a點的電勢,選項A錯誤;a點的電場強度大于b點的電場強度,選項B錯誤;由于c點的電勢高于a點的電勢

7、,將電子從a點移動到c點,電場力做正功,選項C正確;由于d點的電勢高于b點的電勢,將電子從d點移動到b點,電場力做負(fù)功,電勢能增大,選項D錯誤. 7.(多選)(2018屆唐山高三統(tǒng)一考試)如圖所示,兩個不等量異種點電荷,q1小于q2,在兩點電荷連線的垂直平分線上存在a、b兩點,a、b關(guān)于兩點電荷連線的中點O對稱,兩點的電場強度分別為Ea、Eb,電勢分別為φa、φb.則(  ) A.Ea=Eb B.φa=φb C.從a點到O點合電場強度一直減小 D.從O點到b點電勢一直降低 解析:選BD 由于q1

8、左下方,A項錯誤;a、b兩點處于等勢面上,所以在兩點電荷產(chǎn)生的電場中電勢相等,即φa=φb,B項正確;從a點到O點,兩點電荷產(chǎn)生的場強均增大,且兩場強的夾角不斷減小,由平行四邊形定則可知,合場強不斷增大,C項錯誤;O點到b點之間的場強方向為左下方,由O點到b點移動正的試探電荷,電場力做正功,故從O點到b點電勢不斷降低,D項正確. 8.(多選)一電場的電場線分布如圖所示,電場中有A、B、C三點,且AB=BC,則下列關(guān)系中正確的是(  ) A.電場強度大小關(guān)系為EA=EC>EB B.電勢φA=φC<φB C.將一帶負(fù)電粒子由A經(jīng)B移至C點過程中,電場力先做負(fù)功再做正功 D.將一帶正電

9、粒子由A經(jīng)B移至C點過程中,電勢能先增大再減小 解析:選BD 由電場線分布可知EA=EC0,將一帶負(fù)電粒子由A經(jīng)B移至C點過程中,電場力先做正功再做負(fù)功,C錯誤;將一帶正電粒子由A經(jīng)B移至C點過程中,電場力先做負(fù)功再做正功,電勢能先增大再減小,D正確. 9.(多選)(2018年全國卷Ⅱ)如圖,同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強電場中,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.一電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到

10、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.此勻強電場的場強方向一定與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:選BD 勻強電場中U=Ed.根據(jù)電場力做功與電勢能變化量的關(guān)系有W1=q(φa-φb)?、伲琖2=q(φc-φd)?、?,WMN=q(φM-φN)?、郏鶕?jù)勻強電場中“同一條直線上兩點間的電勢差與兩點間的距離成正比”的規(guī)律可知,UaM=UMc,即φa-φM=φ

11、M-φc,可得φM=?、?,同理可得φN= ⑤,聯(lián)立①②③④⑤式可得WMN=,故B項正確;若W1=W2,則φa-φb=φc-φd,結(jié)合④⑤兩式可推出φa-φM=φb-φN,故D項正確;由題意無法判定電場強度的方向,故A、C項錯誤. 10.(多選)(2018屆甘肅馬營中學(xué)期末)如圖所示,虛線a、b、c為三個同心圓面,圓心處有一個點電荷,現(xiàn)從b、c之間一點P以相同的速率發(fā)射兩個帶電粒子,分別沿PM、PN運動到M、N點,M、N兩點都處于圓周c上,以下判斷正確的是(  ) A.到達M、N時兩粒子速率仍相等 B.到達M、N時兩粒子速率vM>vN C.到達M、N時兩粒子的電勢能相等 D.左側(cè)粒

12、子的電勢能先增大后減小 解析:選BD 由軌跡看出,點電荷左側(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兩點都處于圓周c上,電勢相等,兩帶電粒子又是從同一點P出發(fā),則電勢差UPM=UPN,而從P到M的粒子電場力總功為正功,從P到N的粒子電場力總功為負(fù)功,根據(jù)動能定理得到,到達M、N時兩粒子速率vM>vN,故A錯誤,B正確;由軌跡看出,點電荷左側(cè)的帶電粒子有排斥力,與中心點電荷電性相同;對右側(cè)的帶電粒子有吸引力,與中心點電荷電性相反,則兩粒子帶異種電荷,由公式Ep=qφ知兩個粒子到達M、N時電勢能不等,故C錯誤;電場力對左側(cè)的粒子先做負(fù)功后做正功,電勢能先增大后減小,故D正確.

13、二、非選擇題 11.(2019屆河北石家莊質(zhì)量檢測)如圖所示,光滑絕緣水平桌面處在電場強度大小為E、方向水平向右的勻強電場中,某時刻將質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小金屬塊(可視為質(zhì)點)從A點由靜止釋放,小金屬塊經(jīng)時間t到達B點,此時電場突然反向,電場強度增強為某恒定值,且仍為勻強電場,又經(jīng)過時間t小金屬塊回到A點.小金屬塊在運動過程中電荷量保持不變.求: (1)反向后勻強電場的電場強度大小; (2)整個過程中電場力所做的功. 解析:(1)設(shè)小金屬塊到達B點和A點時的速度大小分別為v1和v2,電場反向后勻強電場的電場強度大小為E1,小金屬塊由A點運動到B點的過程有x=·t2 v1=t

14、 小金屬塊由B點運動到A點的過程 -x=v1t-·t2 -v2=v1-t 聯(lián)立解得v2= E1=3E. (2)根據(jù)動能定理,整個過程中電場力所做的功 W=mv22-0 解得W=. 答案:(1)3E (2) 12.(2018屆西安模擬)如圖所示,在O點放置一個正電荷,在過O點的豎直平面內(nèi)的A點,自由釋放一個帶正電的小球,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(圖中實線表示)相交于B、C兩點,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B點的速度為v,試求: (1)小球通過C點的速度大小; (2)小球由A到C的過程中電勢能的增加量. 解析:(1)因B、C兩點電勢相等,小球由B到C只有重力做功,由動能定理得 mgR·sin30°=mvC2-mv2 得vC=. (2)由A到C應(yīng)用動能定理得 WAC+mgh=mvC2-0 得WAC=mvC2-mgh=mv2+mgR-mgh 由電勢能變化與電場力做功的關(guān)系得 ΔEp=-WAC=mgh-mv2-mgR. 答案:(1) (2)mgh-mv2-mgR 7

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