2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 第2講 電場能的性質(zhì)課時(shí)作業(yè)（含解析）

電場能的性質(zhì)一、單項(xiàng)選擇題1(2019·黑龍江大慶模擬)關(guān)于靜電場，下列說法正確的是()A將負(fù)電荷由電勢低的地方移到電勢高的地方，電勢能一定增加B無論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí)，靜電力做的正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢能越大C在同一個(gè)等勢面上的各點(diǎn)，場強(qiáng)的大小必然是相等的D電勢降低的方向就是電場強(qiáng)度的方向解析：將負(fù)電荷由低電勢點(diǎn)移到高電勢點(diǎn)，電場力做正功，電勢能減小，選項(xiàng)A錯誤；無論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場中某點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處時(shí)，因無窮遠(yuǎn)處電勢能為零，因此靜電力做正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢能越大，選項(xiàng)B正確；在同一等勢面上，電勢處處相等，場強(qiáng)不一定相等，選項(xiàng)C錯誤；電勢降低最快的方向才是電場強(qiáng)度的方向，選項(xiàng)D錯誤答案：B2如圖所示為示波管內(nèi)的聚焦電場，圖中實(shí)線為電場線，虛線為等勢線，a、b、c為靜電場中的三點(diǎn)，b、c在同一條直線的電場線上，則下列說法正確的是()Aa、b、c三點(diǎn)中，c點(diǎn)電勢最高Ba、b、c三點(diǎn)中，a點(diǎn)場強(qiáng)最大C正電荷在b點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能D負(fù)電荷在b點(diǎn)由靜止釋放，僅在電場力的作用下能沿直線由b點(diǎn)運(yùn)動到c解析：沿著電場線方向，電勢降低，所以a、b、c三點(diǎn)中，c點(diǎn)電勢最低，b點(diǎn)電勢最高，故A錯誤；電場線的疏密程度反映場強(qiáng)的大小，c點(diǎn)電場線最密，所以c點(diǎn)場強(qiáng)最大，故B錯誤；由于電勢能Epq，b點(diǎn)的電勢高于c點(diǎn)的電勢，所以正電荷在b點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能，故C正確；負(fù)電荷在b點(diǎn)由靜止釋放，電場力水平向右，僅在電場力的作用下向右運(yùn)動，不可能沿直線由b點(diǎn)運(yùn)動到c，故D錯誤答案：C3(2018·高考天津卷)如圖所示，實(shí)線表示某電場的電場線(方向未標(biāo)出)，虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡，設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢分別為M、N，粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN，電勢能分別為EpM、EpN.下列判斷正確的是()AvMvN，aMaNBvMvN，MNCMN，EpMEpN DaMaN，EpMEpN解析：電場線越密，電場強(qiáng)度越大，同一個(gè)粒子受到的電場力越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度越大，故有aMaN；若粒子從M運(yùn)動到N點(diǎn)，根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點(diǎn)的電場力方向和速度方向如圖所示，故電場力做負(fù)功，電勢能增大，動能減小，即vMvN，EpMEpN，負(fù)電荷在低電勢處電勢能大，故MN；若粒子從N運(yùn)動到M，根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點(diǎn)的電場力方向和速度方向如圖所示，故電場力做正功，電勢能減小，動能增大，即vMvN，EpMEpN，負(fù)電荷在低電勢處電勢能大，故MN.綜上所述，D正確答案：D4(2019·湖北黃岡中學(xué)高三適應(yīng)性考試)如圖所示，正方形ABCD的對角線相交于O點(diǎn)，兩個(gè)等量同種正電荷分別固定在A、C兩點(diǎn)，則()AB、D兩處電勢、場強(qiáng)均相同BB、D兩處電勢、場強(qiáng)均不相同C若在B點(diǎn)靜止釋放一電子，電子一定在B、D間往復(fù)運(yùn)動，且加速度先減小后增大D若在B點(diǎn)給電子一垂直紙面合適的速度，電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動解析：在等量同種電荷連線的中垂線上，電場強(qiáng)度從O點(diǎn)開始向上、下兩邊先增大后減小，在O上方的電場強(qiáng)度方向豎直向上，在O下方的電場強(qiáng)度方向豎直向下，根據(jù)對稱性可知B、D兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相同，方向不同，電勢相同，故A、B錯誤；無法判斷從O到B(O到D)電場強(qiáng)度是一直增大，還是先增大后減小，故無法判斷電子的加速度的變化情況，C錯誤；在垂直紙面且經(jīng)過BD兩點(diǎn)的圓上，所有點(diǎn)的電勢相等，并且電子受到的電場力指向O點(diǎn)，與速度方向垂直，電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，D正確答案：D5.(2019·山東濰坊模擬)如圖所示，勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy坐標(biāo)系平面，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢為2 V，a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0 cm，4 cm)，電勢為8 V，b點(diǎn)的坐標(biāo)為(3 cm，0 cm)，電勢為8 V，則電場強(qiáng)度的大小為()A250 V/mB200 V/mC150 V/mD120 V/m解析：由題意可知a、b兩點(diǎn)的電勢相等，則ab為一條等勢線，又O點(diǎn)電勢為2 V，則知勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向垂直于ab指向左下方過O點(diǎn)作ab的垂線交ab于c點(diǎn)，由幾何關(guān)系得tanb，得b53°，OcOb·sinb0.03 m×sin 53°2.4×102 m，c、O間的電勢差U8 V2 V6 V，則電場強(qiáng)度大小E250 V/m，故A正確答案：A二、多項(xiàng)選擇題6(2019·江蘇南京師范大學(xué)附屬中學(xué)高三模擬)某靜電除塵設(shè)備集塵板的內(nèi)壁帶正電，設(shè)備中心位置有一個(gè)帶負(fù)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(jì))的運(yùn)動軌跡，A、B是軌跡上的兩點(diǎn)，C點(diǎn)與B點(diǎn)關(guān)于放電極對稱，下列說法正確的是()AA點(diǎn)電勢低于B點(diǎn)電勢BA點(diǎn)電場強(qiáng)度小于C點(diǎn)電場強(qiáng)度C煙塵顆粒在A點(diǎn)的動能小于在B點(diǎn)的動能D煙塵顆粒在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能解析：由沿電場線方向電勢降低可知，A點(diǎn)電勢低于B點(diǎn)電勢，A正確；由圖可知，A點(diǎn)處電場線比C點(diǎn)處密集，因此A點(diǎn)的場強(qiáng)大于C點(diǎn)場強(qiáng)，B錯誤；煙塵顆粒帶負(fù)電，從A到B的過程中，電場力做正功，動能增加，煙塵顆粒在A點(diǎn)的動能小于在B點(diǎn)的動能，電勢能減小，煙塵顆粒在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能，C正確，D錯誤答案：AC7如圖所示，虛線為電場中的三個(gè)等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等一個(gè)質(zhì)子在A點(diǎn)的電勢能小于其在B點(diǎn)的電勢能，下列說法中正確的是()AA點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的高BA點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的低C質(zhì)子在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的大D質(zhì)子在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的小解析：正電荷在電場中電勢高的位置，電勢能大，由于帶正電的質(zhì)子在A點(diǎn)的電勢能小于其在B點(diǎn)的電勢能，則知A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的低，故A錯誤，B正確；等差等勢面的疏密代表場強(qiáng)的大小，故B點(diǎn)的場強(qiáng)大于A點(diǎn)的場強(qiáng)，質(zhì)子在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的小，故C錯誤，D正確答案：BD8如圖甲所示，在某電場中建立x坐標(biāo)軸，A、B為x軸上的兩點(diǎn)，xA、xB分別為A、B兩點(diǎn)在x軸上的坐標(biāo)值一電子僅在電場力作用下沿x軸運(yùn)動，該電子的電勢能Ep隨其坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖乙所示，EpA和EpB分別表示電子在A、B兩點(diǎn)時(shí)的電勢能則下列說法中正確的是()A該電場可能是孤立的點(diǎn)電荷形成的電場BA點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度C電子由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中電場力對其所做的功WEpAEpBD電子在A點(diǎn)的動能大于在B點(diǎn)的動能解析：由于A、B兩點(diǎn)的電勢能與兩個(gè)位置間的關(guān)系是一條過原點(diǎn)的直線，說明電勢是均勻增加的，所以一定是個(gè)勻強(qiáng)電場，而不是孤立的點(diǎn)電荷形成的電場，故A錯誤；由上可知是勻強(qiáng)電場，所以A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等，故B錯誤；由圖乙可知，電子在 A、B兩點(diǎn)的電勢能關(guān)系為EpB>EpA，說明電子由 A運(yùn)動到B時(shí)電勢能增大，電場力做負(fù)功，電場力對其所做的功為WEpAEpB，故C正確；電場力做負(fù)功，動能減小，所以A點(diǎn)的動能大于B點(diǎn)的動能，故D正確答案：CD能力題組一、選擇題9(2019·山東青島模擬)如圖所示，實(shí)線表示等量異種點(diǎn)電荷的等勢線，過O點(diǎn)的虛線MN與等勢線垂直，兩個(gè)相同的帶正電的粒子分別從A、B兩點(diǎn)以相同的初速度v0開始運(yùn)動，速度方向水平向右，且都能從PQ左側(cè)經(jīng)過O點(diǎn)，AB連線與PQ平行設(shè)粒子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為a1和a2，電勢能分別為Ep1和Ep2，通過O點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為v1和v2.粒子的重力不計(jì)，則()AA點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢 Ba1a2CEp1Ep2Dv1v2解析：根據(jù)等勢面和電場線的疏密可知A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)，所以a1>a2，B錯誤；帶正電的粒子從B點(diǎn)出發(fā)，能經(jīng)過O點(diǎn)，說明在B點(diǎn)所受的電場力方向垂直于等勢面斜向左下，說明M處電荷帶負(fù)電，N處電荷帶正電，沿電場線方向電勢逐漸降低，則A點(diǎn)電勢低于B點(diǎn)電勢，A錯誤；Epq，由于AB，所以Ep1Ep2，C錯誤；運(yùn)動過程應(yīng)用動能定理qUAOmv12mv02，qUBOmv22mv02，電場力均做負(fù)功，且|UAO|UBO|，v1v2，D正確答案：D10.(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)由靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動經(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N到Q的過程中，電勢能一直增加D從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量解析：小球a從N點(diǎn)釋放一直到達(dá)Q點(diǎn)的過程中，a、b兩球的距離一直減小，庫侖力變大，a受重力不變，重力和庫侖力的夾角從90°一直減小，故合力變大，選項(xiàng)A錯誤；小球a從N到P的過程中，速度方向與重力和庫侖力的合力方向的夾角由小于90°到大于90°，故庫侖力與重力的合力先做正功后做負(fù)功，a球速率先增大后減小，選項(xiàng)B正確；小球a由N到Q的過程中庫侖力一直做負(fù)功，電勢能一直增加，選項(xiàng)C正確；小球a從P到Q的過程中，減少的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能和電勢能增加量之和，故動能的減少量大于電勢能的增加量，選項(xiàng)D錯誤答案：BC11(多選)(2018·高考全國卷)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場中，電場方向與此平面平行，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)一電荷量為q(q>0)的粒子從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)，其電勢能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動到d點(diǎn)，其電勢能減小W2，下列說法正確的是()A此勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行B若該粒子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)，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(qiáng)大小一定為D若W1W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢差解析：A選項(xiàng)根據(jù)題意無法判斷，故A項(xiàng)錯誤由于電場為勻強(qiáng)電場，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)，所以McNd若該粒子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)，則電場力做功一定為WqUMNq(MN)qq，故B正確；因?yàn)椴恢绖驈?qiáng)電場方向，所以場強(qiáng)大小不一定是，故C錯誤；若W1W2，說明UcdUab，即cdab，而UaMUbN(aM)(bN)，又因?yàn)镸，N，解得UaMUbN0，故D正確答案：BD12(2019·河南鶴壁中學(xué)模擬)已知一個(gè)無限大的金屬板與一個(gè)點(diǎn)電荷之間的空間電場分布與等量異種電荷之間的電場分布類似，即金屬板表面各處的電場強(qiáng)度方向與板面垂直如圖所示，MN為無限大的不帶電的金屬平板，且與大地連接現(xiàn)將一個(gè)帶電荷量為Q的點(diǎn)電荷置于板的右側(cè)，圖中A、B、C、D是以點(diǎn)電荷Q為中心的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知正方形ABCD所在平面與金屬板MN垂直，取大地電勢為零則下列說法正確的是()AB點(diǎn)電勢與C點(diǎn)電勢相等BA點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于D點(diǎn)的電場強(qiáng)度CA、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB大于D、C兩點(diǎn)間的電勢差UDCD將一帶正電的試探電荷從A點(diǎn)沿AB邊移動到B點(diǎn)的過程中，電場力先做負(fù)功，后做正功解析：畫出電場線如圖所示對于正電荷Q的電場，B點(diǎn)電勢等于C點(diǎn)的電勢，金屬平板的表面在點(diǎn)電荷Q作用下感應(yīng)出負(fù)電荷，對于負(fù)極板的電場，C點(diǎn)的電勢大于B點(diǎn)的電勢，故合電場在C點(diǎn)的電勢大于B點(diǎn)的電勢，故A錯誤；正電荷Q在A、D兩點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)是等大的，而負(fù)極板在A、D點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)均向左且A點(diǎn)場強(qiáng)大于D點(diǎn)場強(qiáng)，根據(jù)矢量合成，A點(diǎn)的場強(qiáng)大，故B錯誤；根據(jù)對稱性可知，A、B電勢相等，C、D電勢相等，則A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB等于D、C兩點(diǎn)間的電勢差UDC，都為零，故C錯誤；電場線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)方向，正電荷所受力的方向與電場強(qiáng)度方向相同，則從A到AB中點(diǎn)的過程中，電場力方向與位移方向夾角大于90°，電場力做負(fù)功，從AB中點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，電場力方向與位移方向夾角小于90°，電場力做正功，故D正確答案：D13如圖所示，真空中有一半徑為R、電荷量為Q的均勻帶電球體，以球心為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿半徑方向建立x軸理論分析表明，x軸上各點(diǎn)的場強(qiáng)隨x變化關(guān)系如圖乙所示，則()Ax2處場強(qiáng)大小為B球內(nèi)部的電場為勻強(qiáng)電場Cx1、x2兩點(diǎn)處的電勢相同D假設(shè)將試探電荷沿x軸移動，則從x1移到R處和從R移到x2處電場力做功相同解析：計(jì)算x2處的電場強(qiáng)度時(shí)，可把帶電球體等效為位于原點(diǎn)的點(diǎn)電荷，則有x2處場強(qiáng)大小為Ek，故A正確；由乙圖Ex圖象可知，球內(nèi)部由O到球表面區(qū)間電場強(qiáng)度均勻增大，所以內(nèi)部電場為非勻強(qiáng)電場，故B錯誤；x軸上O點(diǎn)右側(cè)的電場方向始終是向右的，沿著電場的方向電勢逐漸減小，可知x1>x2，故C錯誤；Ex圖象與x軸所圍面積表示電勢差，由乙圖可知兩處面積不相等，所以x1處與球表面、球表面與x2處的電勢差不同，則將試探電荷沿x軸從x1移到R處和從R移到x2處電場力做功不相同，故D錯誤答案：A二、非選擇題14.如圖所示，在距足夠長的光滑絕緣水平直軌道上方h高度的P點(diǎn)處固定電荷量為Q的點(diǎn)電荷，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上的A點(diǎn)以初速度v0沿軌道向右運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到P點(diǎn)正下方B點(diǎn)時(shí)速度為v.已知點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在A點(diǎn)的電勢為(取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零)，PA連線與水平軌道的夾角為60°，試求：(1)物塊在A點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大??；(2)點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場在B點(diǎn)的電勢解析：(1)物塊在A點(diǎn)受到點(diǎn)電荷的庫侖力F由幾何關(guān)系可知P、A間距離r設(shè)物塊在A點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大小為FN，在豎直方向由平衡條件有FNmgFsin 60°0解得FNmg.(2)設(shè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在B點(diǎn)的電勢為B，由動能定理有q(B)mv2mv02解得B.答案：(1)mg(2)10