2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 瘋狂專練12 電場能的性質(zhì)（含解析）

電場能的性質(zhì)專練十二電場能的性質(zhì)一、考點(diǎn)內(nèi)容(1)電勢能、電勢；(2)電勢差、等勢面；(3)勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系等。二、考點(diǎn)突破1如圖所示，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢分別為M、N、P、Q。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中，電場力所做的負(fù)功相等。則()A直線a位于某一等勢面內(nèi)，M>QB直線c位于某一等勢面內(nèi)，M>NC若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做正功D若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做負(fù)功2(多選)靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷()A在x2和x4處電勢能相等B由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢能增大C由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場力先增大后減小D由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場力先減小后增大3(多選)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2，其靜電場的電勢在x軸上分布如圖所示。下列說法正確的有()Aq1和q2帶有異種電荷Bx1處的電場強(qiáng)度為零C負(fù)電荷從x1移到x2，電勢能減小D負(fù)電荷從x1移到x2，受到的電場力增大4(多選)靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn)，則()A運(yùn)動(dòng)過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小B在M、N兩點(diǎn)間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合C粒子在M點(diǎn)的電勢能不低于其在N點(diǎn)的電勢能D粒子在N點(diǎn)所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行5(多選)如圖，電荷量分別為q和q（q0）的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上，a、b是正方體的另外兩個(gè)頂點(diǎn)。則()Aa點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢相等Ba點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等Ca點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同D將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢能增加6(多選)如圖所示，紙面內(nèi)有一勻強(qiáng)電場，帶正電的小球(重力不計(jì))在恒力F的作用下沿圖中虛線由A勻速運(yùn)動(dòng)至B，已知力F和AB間夾角為，AB間距離為d，小球帶電量為q，則下列結(jié)論正確的是()A電場強(qiáng)度的大小為EBAB兩點(diǎn)的電勢差為UABC帶電小球由A運(yùn)動(dòng)至B過程中電勢能增加了Fdcos D帶電小球若由B勻速運(yùn)動(dòng)至A，則恒力F必須反向7如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三條電場線，實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知()A帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的速度大小大于在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小B帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢能大C帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢能之和比在Q點(diǎn)時(shí)的小，比在P點(diǎn)時(shí)的大D帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的加速度大小小于在Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小8(多選)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零。則小球a()A從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B從N到P的過程中，速率先增大后減小C從P到Q的過程中，動(dòng)能減少量小于電勢能增加量D從N到Q的過程中，電勢能一直增加9(多選)空間某區(qū)域豎直平面內(nèi)存在電場，電場線分布如圖所示。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q，電性未知的小球在該電場中運(yùn)動(dòng)，小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1，方向水平向右，運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v2。若A、B兩點(diǎn)之間的高度差為h，則以下判斷中正確的是()AA、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢大小關(guān)系為EAEB、ABB若v2v1，則電場力不一定做正功CA、B兩點(diǎn)間的電勢差為(v22v122gh)D小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中電場力做的功為mv22mv1210(多選)如圖所示，在豎直平面內(nèi)xOy坐標(biāo)系中分布著與水平方向成45°角的勻強(qiáng)電場，將一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，以某一初速度從O點(diǎn)豎直向上拋出，它的軌跡恰好滿足拋物線方程ykx2，且小球通過點(diǎn)P。已知重力加速度為g，則()A電場強(qiáng)度的大小為B小球初速度的大小為C小球通過點(diǎn)P時(shí)的動(dòng)能為D小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過程中，電勢能減少11(多選)如圖所示，ABC為等邊三角形，電荷量為+q的點(diǎn)電荷固定在A點(diǎn)。先將一電荷量也為+q的點(diǎn)電荷Q1從無窮遠(yuǎn)處（電勢為0）移到C點(diǎn)，此過程中，電場力做功為W。再將Q1從C點(diǎn)沿CB移到B點(diǎn)并固定。最后將一電荷量為2q的點(diǎn)電荷Q2從無窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)。下列說法正確的有()AQ1移入之前，C點(diǎn)的電勢為BQ1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，所受電場力做的功為0CQ2從無窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)的過程中，所受電場力做的功為2WDQ2在移到C點(diǎn)后的電勢能為4W12如圖，一“”形絕緣導(dǎo)軌豎直放置，處在水平向右的勻強(qiáng)電場中。左邊的半圓弧與水平桿ab、cd相切于a、c兩點(diǎn)，兩水平桿的高度差為h，桿長為4L，O為ad、bc連線的交點(diǎn)，虛線MN、MN的位置如圖，其中aMMMCNNNL，MbNd2L。一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球穿在桿上。虛線MN左邊的導(dǎo)軌光滑，虛線MN右邊的導(dǎo)軌與小球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。已知在O處沒有固定點(diǎn)電荷Q的時(shí)候，將帶電小球自N點(diǎn)由靜止釋放后，小球剛好可到達(dá)a點(diǎn)?，F(xiàn)在O處固定點(diǎn)電荷Q，并將帶電小球自d點(diǎn)以初速度v0向左瞬間推出，結(jié)果小球可沿桿運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)。求：（靜電力恒量為k，重力加速度為g，在運(yùn)動(dòng)過程中Q對(duì)q的電場力始終小于小球的重力）(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E；(2)運(yùn)動(dòng)過程中小球所受摩擦力的最大值fm和小球經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的加速度大小a；(3)使小球能夠運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的初速度v0的最小值。答案二、考點(diǎn)突破1【答案】B【解析】由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中電場力所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點(diǎn)在同一等勢面上，且電場線方向?yàn)镸N，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢面上，電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2【答案】BC【解析】由題圖可知，x1到x4場強(qiáng)先變大，再變小，則點(diǎn)電荷受到的電場力先增大后減小，C正確，D錯(cuò)誤；由x1到x3及由x2到x4過程中，電場力做負(fù)功，電勢能增大，知A錯(cuò)誤，B正確。3【答案】AC【解析】由題圖可知，空間的電勢有正有負(fù)，且只有一個(gè)極值，則兩個(gè)點(diǎn)電荷必定為異種電荷，A項(xiàng)正確；由E可知，­x圖像的切線斜率表示電場強(qiáng)度，因此x1處的電場強(qiáng)度不為零，B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)電荷從x1移到x2的過程中，電勢升高，電場強(qiáng)度減小，由Epq，F(xiàn)qE可知，電勢能減小，受到的電場力減小，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4【答案】AC【解析】在兩個(gè)同種點(diǎn)電荷的電場中，一帶同種電荷的粒子在兩電荷的連線上自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，粒子的速度先增大后減小，選項(xiàng)A正確；帶電粒子僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的動(dòng)能為零，則帶電粒子在N、M兩點(diǎn)的電勢能相等；僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng)，帶電粒子的動(dòng)能和電勢能之和保持不變，可知若粒子運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能不為零，則粒子在N點(diǎn)的電勢能小于在M點(diǎn)的電勢能，即粒子在M點(diǎn)的電勢能不低于其在N點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)C正確；若靜電場的電場線不是直線，帶電粒子僅在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)與電場線重合，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線，根據(jù)粒子做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，可知粒子在N點(diǎn)所受電場力的方向一定不與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5【答案】BC【解析】由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電勢分布可知q在a點(diǎn)產(chǎn)生的電勢低于在b點(diǎn)產(chǎn)生的電勢，q在a點(diǎn)產(chǎn)生的電勢也低于在b點(diǎn)產(chǎn)生的電勢，故ab，再由Epq可知負(fù)電荷在a、b兩點(diǎn)的電勢能EpaEpb，故A、D均錯(cuò)誤。由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)分布可知q在a點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)與q在b點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)完全相同，q在b點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)與q在a點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)也完全相同，故a點(diǎn)與b點(diǎn)的總場強(qiáng)也完全相同，B、C均正確。6【答案】BC【解析】由題意，小球的重力不計(jì)，只受到電場力與恒力F而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有，qEF，則得場強(qiáng)E，故A錯(cuò)誤。A、B兩點(diǎn)的電勢差為UEdcos ，故B正確。帶電小球由A運(yùn)動(dòng)至B過程中恒力做功為WFdcos ，根據(jù)功能關(guān)系可知，電勢能增加了Fdcos ，故C正確。小球所受的電場力恒定不變，若帶電小球由B向A做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)大小、方向均不變，故D錯(cuò)誤。7【答案】A【解析】粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，電場力指向曲線的內(nèi)側(cè)，所以電場力的方向沿電場線向右，若粒子從P運(yùn)動(dòng)到Q，電場力做負(fù)功，電勢能增大，動(dòng)能減小，R點(diǎn)速度大于Q點(diǎn)速度，若粒子從Q運(yùn)動(dòng)到P，則電場力做正功，電勢能減小，動(dòng)能增大，Q點(diǎn)速度小于R點(diǎn)速度，在P點(diǎn)時(shí)的電勢能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢能小，故A正確，B錯(cuò)誤；只有電場力做功，電勢能和動(dòng)能之和守恒，動(dòng)能與電勢能之和保持不變，故C錯(cuò)誤；由電場線疏密可知R點(diǎn)場強(qiáng)比Q點(diǎn)大，電場力大，加速度大，故D錯(cuò)誤。8【答案】BD【解析】a由N到Q的過程中，重力豎直向下，而庫侖力一直沿二者的連線方向，則可知，重力與庫侖力的夾角一直減小，同時(shí)庫侖力在增大，故合力一直在增大，故A錯(cuò)誤；在從N到P的過程中合力先與運(yùn)動(dòng)方向的夾角為銳角，合力做正功；而后合力與運(yùn)動(dòng)方向夾角為鈍角，合力做負(fù)功，故從N到P的過程中，速率先增大后減小，故B正確；從P到Q的過程中，由動(dòng)能定理可知，mghWE0mv2，故動(dòng)能的減小量等于重力勢能增加量和電勢能的增加量，故C錯(cuò)誤；由于在下降過程中，庫侖力一直與運(yùn)動(dòng)方向夾角大于90度，故庫侖力一直做負(fù)功，電勢能一直增加，故D正確。9【答案】BC【解析】由電場線的疏密可判斷出EAEB，由電場線的方向可判斷出AB，故A錯(cuò)誤；在運(yùn)動(dòng)的過程中，由動(dòng)能定理得，mghqUmv22mv12，若v2v1，qU可正可負(fù)，即電場力不一定做正功，A、B兩點(diǎn)間的電勢差U(v22v122gh)，電場力做功WqUmv22mv12mgh，故B、C正確，D錯(cuò)誤。10【答案】BC【解析】由軌跡方程ykx2可知小球運(yùn)動(dòng)軌跡為初速度向上的拋物線，合力向右，如圖所示，由受力分析可知mgEq，E，A錯(cuò)誤。聯(lián)立方程gt2，v0t，解得v0，B正確。據(jù)動(dòng)能定理mg·Ekmv02，得Ek，C正確。EpWEq·mg·，D錯(cuò)誤。11【答案】ABD【解析】由題意可知，C點(diǎn)的電勢為，故A正確；由于B、C兩點(diǎn)到A點(diǎn)(+q)的距離相等，所以B、C兩點(diǎn)的電勢相等，所以Q1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，電場力做功為0，故B正確；由于B、C兩點(diǎn)的電勢相等，所以當(dāng)在B點(diǎn)固定Q1后，C點(diǎn)的電勢為，所以Q2從無窮遠(yuǎn)移到C點(diǎn)過程中，電場力做功為，故C錯(cuò)誤；由于C點(diǎn)的電勢為，所以電勢能為Ep4W，故D正確。12【解析】(1)根據(jù)動(dòng)能定理研究帶電小球自N點(diǎn)由靜止釋放后，小球剛好可到達(dá)a點(diǎn)過程由題意有：qELmgh0得。(2)小球在ab段運(yùn)動(dòng)過程中小球受重力、向上的彈力、向左的摩擦力、向左的電場力，指向O點(diǎn)的庫侖力，根據(jù)正交分解可知：小球經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)庫侖力豎直向下達(dá)到最大值，球與軌道之間的彈力最大，所受的滑動(dòng)摩擦力最大：小球經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的加速度大小為：。(3)根據(jù)對(duì)稱性可知，由db，小球克服摩擦力做的功等效為：Wfmg×6L6mgL而電場力做的功為零，所以初速度v0的最小值應(yīng)滿足：mv02mghWf解得：。7