高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練23 電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、考點(diǎn)規(guī)范練23電場(chǎng)能的性質(zhì)一、單項(xiàng)選擇題1.(2019北京卷)如圖所示,a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷-Q(Q0)為球心的球面上,c點(diǎn)在球面外,則()A.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小比b點(diǎn)大B.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小比c點(diǎn)小C.a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高D.b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低答案:D解析:根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kqr2可得,a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,均大于c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,電勢(shì)相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;場(chǎng)源點(diǎn)電荷帶負(fù)電,電場(chǎng)線指向點(diǎn)電荷,又因?yàn)檠刂妶?chǎng)線方向電勢(shì)降低,故c點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì),選項(xiàng)D正確。2.微波技術(shù)中常用的磁控管可以用磁場(chǎng)將電子群控制在管內(nèi)。若電子群處于如圖所示的位置

2、時(shí),其形成的電場(chǎng)在位置1處的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為E1和1,在位置2處的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為E2和2,則()A.E1E212B.E1E212C.E1E212D.E12答案:B解析:負(fù)電荷的電場(chǎng)線分布為呈輻射狀指向電荷的線,電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱,電場(chǎng)線某點(diǎn)的切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)是降低的。越靠近電荷電場(chǎng)強(qiáng)度越大,越靠近負(fù)電荷,電勢(shì)越低。即E1E2,15 VC.C點(diǎn)的電勢(shì)CC-B,所以有CM=PQ;電勢(shì)是標(biāo)量,合成后為NM=PQ,故C錯(cuò)誤。越靠近-4q電場(chǎng)線越密,相等的距離電勢(shì)差越大,根據(jù)W=qU知電場(chǎng)力做功越多,故將某一正電荷從N點(diǎn)移動(dòng)到M點(diǎn),電場(chǎng)力所做的功小于將

3、其從P點(diǎn)移動(dòng)到Q點(diǎn)所做的功,故D正確。8.(2019天津?yàn)I海月考)如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E的區(qū)域內(nèi),由A、B、C、D、A、B、C、D作為頂點(diǎn)構(gòu)成一正方體空間,電場(chǎng)方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是()A.A、D兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAD與AA兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAA相等B.帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn),電場(chǎng)力做正功C.帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn),電勢(shì)能減小D.帶電的粒子從A點(diǎn)移到C點(diǎn),沿對(duì)角線AC與沿路徑ABBC電場(chǎng)力做功相同答案:BD解析:電場(chǎng)力的方向與面ABCD垂直,所以面ABCD是等勢(shì)面,A、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為0,又因A、A兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線的方向有距離,所以UAA不為0,故A錯(cuò)誤。帶

4、正電的粒子從A到D,電場(chǎng)力不做功;從D到D,電場(chǎng)力做正功,故帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)過程電場(chǎng)力做正功,故B正確。帶負(fù)電的粒子從A到D,電場(chǎng)力不做功;從D到D,電場(chǎng)力做負(fù)功,故帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)過程電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,故C錯(cuò)誤。靜電力做功與路徑無關(guān),故帶電粒子從A點(diǎn)移到C點(diǎn),沿對(duì)角線AC與沿路徑ABBC靜電力做功相同,故D正確。9.如圖所示,在xOy坐標(biāo)系中,x軸上關(guān)于y軸對(duì)稱的A、C兩點(diǎn)固定等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q,B、D兩點(diǎn)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(diǎn)電勢(shì)相等B.B、D

5、兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.試探電荷+q從B點(diǎn)移到D點(diǎn),電勢(shì)能增加D.試探電荷+q從B點(diǎn)移到E點(diǎn)和從F點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)+q做功相同答案:ABD解析:等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q連線的垂直平分線是一條等勢(shì)線,所以y軸是一條等勢(shì)線,E、F的電勢(shì)相等,故A正確;根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況和對(duì)稱性可知,B、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同,故B正確;根據(jù)順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低可知,B點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn)的電勢(shì),而正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大,所以試探電荷+q從B點(diǎn)移到D點(diǎn),電勢(shì)能減小,故C錯(cuò)誤;由以上分析可知,B、E間的電勢(shì)差等于F、D間的電勢(shì)差,根據(jù)電場(chǎng)力做功公式W=qU得知+q從B點(diǎn)移到E點(diǎn)和從F點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)+q做功相同,故D正

6、確。10.在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,任一點(diǎn)的電勢(shì)與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢(shì)a已在圖中用坐標(biāo)(ra,a)標(biāo)出,其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過程中,電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項(xiàng)正確的是()A.EaEb=41B.EcEd=21C.WabWbc=31D.WbcWcd=13答案:AC解析:由題圖知,rarbrcrd=1236,電場(chǎng)強(qiáng)度E=kQr2,故EaEb=41,A項(xiàng)正確。EcEd=41,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)Uab=

7、a-b,由題圖知,UabUbcUcd=311,由做功Wab=qUab,故WabWbc=31,C項(xiàng)正確。WbcWcd=11,D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、非選擇題11.在絕緣水平面上放有一帶正電的滑塊、質(zhì)量為m,電荷量為q,水平面上方虛線左側(cè)空間有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,滑塊與絕緣水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,qEmg,虛線右側(cè)的水平面光滑。一輕彈簧右端固定在墻上,處于原長(zhǎng)時(shí),左端恰好位于虛線位置,把滑塊放到虛線左側(cè)l處,并給滑塊一個(gè)向左的初速度v0,求:(1)彈簧的最大彈性勢(shì)能;(2)滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量。答案:(1)(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)(2)qEl+12mv

8、02解析:(1)設(shè)滑塊向左運(yùn)動(dòng)s時(shí)速度減到零,由動(dòng)能定理有-(qE+mg)s=-12mv02,解得s=mv022(qE+mg)之后滑塊向右加速運(yùn)動(dòng),設(shè)第一次到達(dá)虛線時(shí)的動(dòng)能為Ek,由能量守恒定律得qE(s+l)=Ek+mg(s+l)解得Ek=(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)滑塊從虛線處壓縮彈簧至最短的過程,機(jī)械能守恒,動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,所以彈簧的最大彈性勢(shì)能為Epm=Ek=(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)。(2)滑塊往返運(yùn)動(dòng),最終停在虛線位置,整個(gè)過程電場(chǎng)力做正功,為W=qEl,電勢(shì)能減少量為qEl,由能量守恒定律,整個(gè)過程產(chǎn)生的熱量等于滑

9、塊機(jī)械能的減少量與電勢(shì)能的減少量之和,即Q=qEl+12mv02。12.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=1.0104 N/C?，F(xiàn)有一電荷量q=+1.010-4 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,帶電體恰好能通過半圓形軌道的最高點(diǎn)C,然后落至水平軌道上的D點(diǎn)。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開始運(yùn)動(dòng)到

10、落至D點(diǎn)的過程中的最大動(dòng)能。答案:(1)6.0 N(2)0(3)1.17 J解析:(1)設(shè)帶電體通過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的過程中,依據(jù)動(dòng)能定理有-mg2R=12mvC212mvB2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-Eq2mt2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的過程中,在此過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)小球的最大動(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。