（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練36 電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析）新人教版

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1、考點(diǎn)規(guī)范練36　電場(chǎng)能的性質(zhì) 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2018·黑龍江大慶一模)關(guān)于靜電場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是(　　) A.將負(fù)電荷由電勢(shì)低的地方移到電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能一定增加 B.無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷,從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí),靜電力做的正功越多,電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大 C.在同一個(gè)等勢(shì)面上的各點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度的大小必然是相等的 D.電勢(shì)下降的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 2.(2018·重慶模擬)如圖所示,空間有兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷,a、b兩點(diǎn)在其連線的中垂線上,則下列說(shuō)法一定正確的是(　　) A.電場(chǎng)強(qiáng)度Ea>Eb B.電場(chǎng)強(qiáng)度Eaφb D.電勢(shì)φa

2、<φb 3.(2018·山東煙臺(tái)一模)直線mn是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,方向如圖所示。一帶正電的粒子只在電場(chǎng)力的作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),軌跡為一拋物線,φa、φb分別為a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.可能有φa<φb B.該電場(chǎng)可能為點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) C.帶電粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能一定大于在a點(diǎn)的動(dòng)能 D.帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中電勢(shì)能一定一直減小 4.(2018·福建龍巖質(zhì)檢)以無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,在電荷量為q的點(diǎn)電荷周圍某點(diǎn)的電勢(shì)可用φ=kqr計(jì)算,式中r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離,k為靜電力常量。兩電荷量大小均為Q的異種點(diǎn)電荷固定在相距為l的兩點(diǎn),如圖所示。現(xiàn)將一質(zhì)

3、子(電荷量為e)從兩點(diǎn)電荷連線上的A點(diǎn)沿以電荷+Q為圓心、半徑為R的半圓形軌跡ABC移到C點(diǎn),質(zhì)子從A移到C的過(guò)程中電勢(shì)能的變化情況為(　　) A.增加2kQel2-R2 B.增加2kQeRl2-R2 C.減少2kQeRl2+R2 D.減少2kQel2+R2 二、多項(xiàng)選擇題 5.如圖所示,半徑R=0.5 m的14圓弧接收屏位于電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,OB水平,一質(zhì)量為m=10-4 kg、電荷量為q=8.0×10-5 C的粒子從與圓弧圓心O等高且距O點(diǎn)0.3 m的A點(diǎn)以初速度v0=3 m/s水平射出,粒子重力不計(jì),粒子恰好能垂直打到圓弧曲面上的C點(diǎn)(圖中未畫出),取C點(diǎn)電勢(shì)

4、φ=0,則(　　) A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=100 V/m B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能為8×10-5 J C.粒子到達(dá)C點(diǎn)的速度大小為5 m/s D.粒子速率為4 m/s時(shí)的電勢(shì)能為4.5×10-4 J 6.一電場(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 三、非選擇題 7.如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電

5、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)。已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0,方向與電場(chǎng)方向的夾角為60°;它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30°。不計(jì)重力。求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。 8.如圖所示,水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內(nèi)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,在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)線與軌道所在的平面平行,電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×104 N/C。現(xiàn)有一電荷量q=+1.0×10-4 C、質(zhì)量m=0.1 kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn)),在水平軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,帶電體恰好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)C,然后落至水平軌道

6、上的D點(diǎn)(圖中未畫出)。g取10 m/s2。試求: (1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓形軌道的壓力大小; (2)D點(diǎn)到B點(diǎn)的距離xDB; (3)帶電體在從P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到落至D點(diǎn)的過(guò)程中的最大動(dòng)能。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 考點(diǎn)規(guī)范練36　電場(chǎng)能的性質(zhì) 1.B　解析將負(fù)電荷由低電勢(shì)點(diǎn)移到高電勢(shì)點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷,從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí),因無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零,因此靜電力做正功越多,電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大,選項(xiàng)B正確;在同一等勢(shì)面上,電勢(shì)處處相等,電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電勢(shì)下降最快的方向才是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

7、2.C　解析兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度也為零,故從中點(diǎn)O沿著中垂線向上到無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小;由于兩點(diǎn)電荷間距離以及a、b兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離未知,所以a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不能確定,A、B錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理可知,Oab直線上電場(chǎng)強(qiáng)度方向向上,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,所以a點(diǎn)電勢(shì)一定高于b點(diǎn)電勢(shì),C正確,D錯(cuò)誤。 3.C　解析因?yàn)檐壽E是拋物線,所以粒子受力恒定,所處電場(chǎng)是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),故不可能是點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),B錯(cuò)誤;根據(jù)粒子在做曲線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,受到的合力總指向軌跡內(nèi)側(cè),并且粒子帶正電,受到的電場(chǎng)力方向和電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,可知粒子的運(yùn)動(dòng)

8、軌跡有如圖所示的1、2兩種情況,由圖線2可知電場(chǎng)力一直做正功,電勢(shì)能一直減小,動(dòng)能增大,電勢(shì)減小,由圖線1可知電場(chǎng)力先做負(fù)功,后做正功,總功為正功,電勢(shì)能先增大后減小,總體減小,故一定有φa>φb,帶電粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能一定大于在a點(diǎn)的動(dòng)能,A、D錯(cuò)誤,C正確。 4.B　解析A點(diǎn)的電勢(shì)為φA=k-Ql-R+kQR,C點(diǎn)的電勢(shì)為φC=k-Ql+R+kQR,則A、C間的電勢(shì)差為UAC=φA-φC=-2kQRl2-R2。質(zhì)子從A移到C,電場(chǎng)力做功為WAC=eUAC=-2kQeRl2-R2<0,所以質(zhì)子的電勢(shì)能增加2kQeRl2-R2,B正確。 5.CD　解析粒子在電場(chǎng)力作用下做類平拋運(yùn)動(dòng),因粒

9、子垂直打在C點(diǎn),由圓的半徑和切線垂直,以及類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知,C點(diǎn)速度方向的反向延長(zhǎng)線必過(guò)O點(diǎn),且OD=AO=0.3m,根據(jù)勾股定理,則DC=0.4m,即有AD=v0t,DC=qE2mt2,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得E=25N/C,故A錯(cuò)誤;因UDC=E·DC=10V,又UDC=φD-φC=φD,而A、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等,所以φA=10V,即粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能為Ep=qφA=8×10-4J,故B錯(cuò)誤;從A到C,由動(dòng)能定理知,qUAC=12mvC2-12mv02,代入數(shù)據(jù)得vC=5m/s,故C正確;粒子在C點(diǎn)總能量EC=12mvC2=12×10-4×52J=1.25×10-3J,由能量守恒定律可知,粒子速率為

10、4m/s時(shí)的電勢(shì)能為Ep'=EC-12mv2=1.25×10-3J-12×10-4×42J=4.5×10-4J,故D正確。 6.BD　解析由電場(chǎng)線分布可知EA=EC0,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)力先做正功再做負(fù)功,C錯(cuò)誤;將一帶正電粒子由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,電勢(shì)能先增大再減小,D正確。 7.解析設(shè)帶電粒子在B點(diǎn)的速度大小為vB。粒子在垂直于電場(chǎng)方向的速度分量不變,即 vBsin30°=v0sin6

11、0°① 由此得vB=3v0② 設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB,由動(dòng)能定理有 qUAB=12m(vB2-v02)③ 聯(lián)立②③式得UAB=mv02q。 答案mv02q 8.解析(1)設(shè)帶電體通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC,依據(jù)牛頓第二定律有mg=mvC2R, 解得vC=2.0m/s。 設(shè)帶電體通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB,設(shè)軌道對(duì)帶電體的支持力大小為FB,帶電體在B點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有FB-mg=mvB2R。 帶電體從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 -mg×2R=12mvC2-12mvB2 聯(lián)立解得FB=6.0N, 根據(jù)牛頓第三定律,帶電體對(duì)軌道的壓力FB'=6.0N。 (2)設(shè)帶電體從最高點(diǎn)C落至水平軌道上的D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為t,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解有2R=12gt2, xDB=vCt-12Eqmt2。 聯(lián)立解得xDB=0。 (3)由P到B帶電體做加速運(yùn)動(dòng),故最大速度一定出現(xiàn)在從B經(jīng)C到D的過(guò)程中,在此過(guò)程中只有重力和電場(chǎng)力做功,這兩個(gè)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(diǎn)右側(cè)對(duì)應(yīng)圓心角為45°處。 設(shè)帶電體的最大動(dòng)能為Ekm,根據(jù)動(dòng)能定理有 qERsin45°-mgR(1-cos45°)=Ekm-12mvB2, 代入數(shù)據(jù)解得Ekm≈1.17J。 答案(1)6.0 N　(2)0　(3)1.17 J 4