2020版高考物理總復習 第七章 第2節(jié) 電場能的性質(zhì)練習（含解析）

第2節(jié)電場能的性質(zhì)基礎必備練1.如圖所示,實線表示某勻強電場的電場線,虛線表示該電場的等勢面.下列判斷正確的是(C)A.1,2兩點的電場強度不相等B.2,3兩點的電勢不相等C.1,2兩點間的電勢差等于1,3兩點間的電勢差D.電荷在1點具有的電勢能一定大于其在2點具有的電勢能解析:勻強電場的電場強度處處相同,選項A錯誤;2,3兩點在同一等勢面上,電勢相等,故1,2兩點間的電勢差等于1,3兩點間的電勢差,選項B錯誤,C正確;沿著電場線方向,電勢逐漸降低,即1>2,正電荷在電勢高處,電勢能大,而負電荷在電勢高處,電勢能小,而本題中電荷的正、負未知,選項D錯誤.2.如圖所示,帶正電的A球固定,質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子B從a處以速度v0射向A,虛線abc是B運動的一段軌跡,b點距離A最近,粒子經(jīng)過b點時速度為v,重力忽略不計,則(C)A.粒子從a運動到b的過程中動能不斷增大B.粒子從a運動到c的過程中加速度不斷增大C.可求出A產(chǎn)生的電場中a,b兩點間的電勢差D.可求出A產(chǎn)生的電場中b點的電場強度大小解析:由圖知,帶電粒子受到A處正電荷的排斥力作用,粒子從a運動到b的過程中庫侖力做負功,其動能不斷減小,故A錯誤.粒子從b運動到c的過程中粒子離正電荷越來越遠,所受的庫侖力減小,加速度減小,故B錯誤.根據(jù)動能定理得qUab=mv2-m,可求出a,b兩點間的電勢差Uab,故C正確.ab間不是勻強電場,不能根據(jù)公式U=Ed求b點的電場強度,故D錯誤.3.如圖所示,MN是某點電荷Q產(chǎn)生的電場中的一條電場線,一帶負電的試探電荷僅在電場力作用下由a點運動到b點,其運動軌跡如圖中虛線所示.則下列判斷中正確的是(D)A.試探電荷有可能從a點靜止出發(fā)運動到b點B.a點電勢一定高于b點電勢C.從a到b的過程中,試探電荷的電勢能一定越來越大D.若試探電荷運動的加速度越來越大,則Q必為正電荷且位于M端解析:如果從靜止開始運動,將沿電場線運動,故選項A錯誤;因為是負試探電荷,可以判斷電場線方向是從M指向N,則表明b點電勢高于a點電勢,選項B錯誤;從a到b的過程中電場力做正功,電勢能減少,選項C錯誤;根據(jù)孤立點電荷電場分布特點分析,在b點加速度大,意味著距離正電荷Q的位置越來越近,選項D正確.4.(多選)如圖所示,虛線為電場中的三個等勢面,相鄰等勢面之間的電勢差相等.一個質(zhì)子在A點的電勢能小于其在B點的電勢能,下列說法中正確的是(BD)A.A點的電勢比B點的高B.A點的電勢比B點的低C.質(zhì)子在A點所受的電場力比B點的大D.質(zhì)子在A點所受的電場力比B點的小解析:質(zhì)子帶正電,在B點電勢能大表明B點的電勢高于A點電勢,選項A錯誤,B正確;等差等勢面的疏密代表電場強度大小,故B點的電場強度要大于A點的電場強度,質(zhì)子在A點受電場力要小于在B點所受電場力,選項C錯誤,D正確.5.(2018·河北唐山一模)邊長為1 cm的正三角形ABC處于勻強電場中,電場方向平行于三角形所在平面.將電子由A點移動到B點,電場力做功4 eV;將電子由A點移動到C點,電場力做功2 eV.電場強度大小為(D)A.200 V/mB.300 V/mC.200 V/mD.400 V/m解析:電子由A點移到B點,電場力做功4 eV,則UAB=-4 V;電子由A點移動到C點,電場力做功2 eV,UAC=-2 V;設AB的中點為D,C,D兩點電勢相等,CD為等勢線,電場方向沿BA方向,則E= V/m=400 V/m,故選項D正確.6.(2019·遼寧沈陽模擬)圖中的虛線a,b,c,d表示勻強電場中的4個等勢面.兩個帶電粒子M,N(重力忽略不計)以平行于等勢面的初速度射入電場,運動軌跡分別如圖中MPN和NQM所示.已知M是帶正電的粒子.則下列說法中正確的是(D)A.N一定也帶正電B.a點的電勢高于b點的電勢,a點的電場強度大于b點的電場強度C.帶電粒子N的動能減小,電勢能增大D.帶電粒子N的動能增大,電勢能減小解析:根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況得帶正電的M粒子向右偏,N粒子向左偏必帶負電,選項A錯誤;該電場是勻強電場,選項B錯誤;兩粒子都是電勢能減小,動能增大,選項C錯誤,D正確.7.(2019·安徽安慶模擬)如圖所示,兩個等量異種點電荷分別位于P,Q兩點,P,Q兩點在同一豎直線上,水平面內(nèi)有一正三角形ABC,且PQ連線的中點O為三角形ABC的中心,M,N為PQ連線上關于O點對稱的兩點,則下列說法中正確的是(B)A.A,B,C三點的電場強度大小相等但方向不同B.A,B,C三點的電勢相等C.M點電場強度小于A點電場強度D.將一正點電荷從N點移到B點,電場力做正功解析:等量異種電荷的中垂面上任一點的電場強度方向均與兩電荷連線平行,即豎直向下,又由幾何關系易知,A,B,C三點與兩電荷的距離相等,所以A,B,C三點電場強度大小也相等,故A錯;等量異種電荷的中垂面為等勢面,故A,B,C,O四點電勢相等,B對;根據(jù)等量異種雙電荷電場線疏密分布情況,連線上M點電場強度大于O點電場強度,而O點電場強度大于A點電場強度,所以M點電場強度大于A點電場強度,C錯;連線上O點電勢高于N點電勢,而O點電勢等于B點電勢,即B點電勢高于N點電勢,則正電荷從N點移到B點,電場力做負功,D錯.8.(2019·江西南昌質(zhì)檢)(多選)如圖所示,虛線為某一帶電粒子只在電場力作用下的運動軌跡,M,N為運動軌跡上兩點,下列說法中正確的是(AC)A.如果實線表示電場線,則該粒子在M點的動能一定小于在N點的動能B.如果實線表示等勢面,則該粒子在M點的動能一定小于在N點的動能C.不論實線表示電場線還是等勢面,粒子在M點的加速度一定小于在N點的加速度D.不論實線表示電場線還是等勢面,都不能確定M,N兩點電勢高低關系,但能確定該粒子所帶電荷的正負解析:如果實線是電場線,做曲線運動的粒子受到的合力指向曲線的凹側(cè),從M到N電場力做正功,動能增加,選項A正確;如果實線表示等勢面,粒子從M到N電場力做負功,動能減少,選項B錯誤;無論實線表示電場線還是等勢面,N點比M點的線要密,所以粒子在N點受到的電場力大,加速度也大,選項C正確;無論實線表示電場線還是等勢面,不能確定M,N兩點間電勢高低關系,也不能確定該粒子所帶電荷的正負,選項D錯誤.9.某靜電除塵設備集塵板的內(nèi)壁帶正電,設備中心位置有一個帶負電的放電極,它們之間的電場線分布如圖所示,虛線為某帶電煙塵顆粒(重力不計)的運動軌跡,A,B是軌跡上的兩點,C點與B點關于放電極對稱.下列說法正確的是(A)A.A點電勢低于B點電勢B.A點電場強度小于C點電場強度C.煙塵顆粒在A點的動能大于在B點的動能D.煙塵顆粒在A點的電勢能小于在B點的電勢能解析:沿電場線電勢降低,由題圖可知,A點電勢低于B點電勢,故A正確;由題圖可知,A點電場線比C點密集,因此A點的電場強度大于C點的電場強度,故B錯誤;由運動軌跡可知,煙塵顆粒帶負電,由A到B電場力做正功,動能增加,電勢能減小,煙塵顆粒在A點的動能小于在B點的動能,在A點的電勢能大于在B點的電勢能,選項C,D錯誤.能力培養(yǎng)練10.在x軸上存在與x軸平行的電場,x軸上各點的電勢隨x點位置變化情況如圖所示.圖中-x1x1之間為曲線,且關于縱軸對稱,其余均為直線,也關于縱軸對稱.下列關于該電場的論述正確的是(B)A.x軸上各點的電場強度大小相等B.從-x1到x1電場強度的大小先減小后增大C.一個帶正電的粒子在x1點的電勢能大于在-x1點的電勢能D.一個帶正電的粒子在-x1點的電勢能大于在-x2的電勢能解析:-x圖像的斜率大小等于電場強度,故x軸上的電場強度不同,故A錯誤;從-x1到x1電場強度斜率先減小后增大,故電場強度先減小后增大,故B正確;由圖可知-x1和x1處電勢相等,則x1點的電勢能等于在-x1點的電勢能,故C,D錯誤.11.(2019·湖北黃岡模擬)兩個等量同種電荷固定于光滑水平面上,其連線中垂線上有A,B,C三點,如圖(甲)所示.一個電荷量為2 C、質(zhì)量為1 kg的小物塊從C點靜止釋放,其運動的v-t圖像如圖(乙)所示,其中B點處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標出了該切線).則下列說法中正確的是(D)A.B點為中垂線上電場強度最大的點,電場強度E=2 V/mB.由C到A的過程中物塊的電勢能先減小后變大C.由C到A的過程中,電勢逐漸升高D.A,B兩點電勢差UAB=-5 V解析:由題圖(乙)知,小物塊在B點時加速度最大,故B點電場強度最大,加速度大小為2 m/s2,據(jù)qE=ma,得E=1 V/m,A項錯誤;由C到A的過程中小物塊的動能一直增大,電勢能始終在減小,故電勢逐漸降低,B,C兩項均錯誤;根據(jù)動能定理,有qUAB=m-m,解得UAB=-5 V,D項正確.12.(多選)一帶正電粒子僅在電場力作用下從A點經(jīng)B,C運動到D點,其vt圖像如圖所示,則下列說法中正確的是(AB)A.A處的電場強度一定大于B處的電場強度B.粒子在A處的電勢能一定大于在B處的電勢能C.C,D間各點電場強度和電勢都一定為零D.A,B兩點間的電勢差大于C,B兩點間的電勢差解析:由圖知粒子在A處的加速度大于在B處的加速度,因a=,所以EA>EB,選項A正確;粒子從A到B動能增加,由動能定理知電場力必做正功,電勢能必減小,選項B正確;同理由動能定理可知A,C兩點的電勢相等,UAB=UCB,選項D錯誤;僅受電場力作用的粒子在C,D間做勻速運動,所以CD間各點電場強度均為零,但電勢是相對于零電勢點而言的,可以不為零,選項C錯誤.13.(2019·湖北黃岡模擬)如圖所示,AB是半徑為R的圓的一條直徑,O點為圓心.該圓處于勻強電場中,電場強度方向平行圓所在平面.現(xiàn)在有大量的質(zhì)量為m、帶正電的粒子,電荷量為q,從A點以大小為v0的速度沿不同方向射入電場,這些粒子會經(jīng)過圓上不同點,在這些點中到達C點的粒子動能最大,并變?yōu)槌鮿幽艿膬杀?已知BAC=30°,若不計重力和空氣阻力,試求:(1)電場強度的大小和方向;(2)若A點電勢為零,則到達B點的粒子,在通過B點時的電勢能Ep.解析:(1)因為到達C點粒子動能最大,表明A與C之間的電勢差將大于A與圓上其他任何點之間的電勢差,因此過C點作圓的切線將是該勻強電場的一個等勢線,則該勻強電場沿OC方向,由A到C過程由動能定理得m-m=Eq解得E=.(2)由幾何知識知AB所在等勢面間最短距離為d=2R·cos 60°=R則粒子由A到B過程電場力做功W=Eq·d=EqR=,由于電場力做正功,且在A點處電勢能為零,表明在B點電勢能為Ep=-.答案:(1)沿OC方向(2)-14.有一帶負電的小球,其帶電荷量q=-2×10-4 C,如圖所示,開始時靜止在電場強度為E=2×103 V/m的勻強電場中的P點,靠近極板B有一擋板S,小球與擋板S的距離h=4 cm,與A板的距離H=36 cm,小球的重力忽略不計,在電場力作用下小球向左運動,與擋板S相碰后電荷量減少到碰前的k倍,已知k=,碰撞過程中小球的機械能沒有損失.(1)設勻強電場中擋板S所在位置的電勢為零,則小球開始在P點時的電勢能為多少?(2)小球第一次被彈回到達最右端時距S板的距離為多少?(3)小球從P點出發(fā)到第一次到達最右端的過程中,電場力對小球做了多少功?解析:(1)SP間的電勢差USP=S-P=Eh=2×103×0.04 V=80 V,因S=0,所以P=-80 V所以小球在P點時的電勢能Ep=qP=-2×10-4×(-80)J=0.016 J.(2)設小球與S碰撞時速度大小為v,小球第一次從P到S有-qEh=mv2,設小球第一次被彈回至最右端距S板的距離為h1,有(-kq)Eh1=mv2所以h1=h4.6 cm.(3)由動能定理知小球從P點出發(fā)到碰撞前有W1=mv2碰撞后至到達最右端有W2=0-mv2則電場力做的總功W=W1+W2=0或:整個過程只有電場力做功,由動能定理得W電=0-0,表明電場力做的總功為零.答案:(1)0.016 J(2)4.6 cm(3)0- 7 -