2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 基礎(chǔ)課2 電場能的性質(zhì)練習(xí)（含解析）新人教版

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1、基礎(chǔ)課 2 電場能的性質(zhì) 一、選擇題 1．關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是(　　) A．兩個電勢不同的等勢面可能相交 B．電場線與等勢面處處相互垂直 C．同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等 D．將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做正功 解析：選B　在靜電場中，兩個電勢不同的等勢面不會相交，選項(xiàng)A錯誤；電場線與等勢面一定相互垂直，選項(xiàng)B正確；同一等勢面上的電場強(qiáng)度可能相等，也可能不相等，選項(xiàng)C錯誤；電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，移動負(fù)試探電荷時(shí)，電場力做負(fù)功，選項(xiàng)D錯誤． 2．(多選)將一電荷量為＋Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所

2、形成的電場線分布如圖所示，金屬球表面的電勢處處相等．a(chǎn)、b為電場中的兩點(diǎn)，則(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大 B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高 C．檢驗(yàn)電荷－q在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的大 D．將檢驗(yàn)電荷－q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過程中，電場力做負(fù)功 解析：選ABD　電場線密的地方電場強(qiáng)度大，A項(xiàng)正確；沿著電場線方向電勢逐漸降低，B項(xiàng)正確；由Ep＝qφ可知，負(fù)電荷在高電勢處電勢能小，C項(xiàng)錯誤；負(fù)電荷從a到b電勢能增加，根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可知，這個過程中電場力做負(fù)功，D項(xiàng)正確． 3．(多選)如圖所示，A、B、C是勻強(qiáng)電場中平行于電場線的某一平面上的三個點(diǎn)，各點(diǎn)的電勢分別為φA

3、＝5 V，φB＝2 V，φC＝3 V，H、F三等分AB，G為AC的中點(diǎn)，在下列各示意圖中，能正確表示該電場強(qiáng)度方向的是(　　) 解析：選BC　根據(jù)勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)可知，H、F點(diǎn)的電勢分別為φH＝4 V，φF＝3 V；G點(diǎn)的電勢φG＝＝4 V，則φH＝φG，則電場線垂直GH，選項(xiàng)B正確；又φC＝φF＝3 V，可知電場線與CF垂直，選項(xiàng)C正確． 4.(多選)如圖所示的實(shí)線為電場線，電場線分布及a、e兩點(diǎn)關(guān)于直線OO′對稱，帶電粒子從a點(diǎn)沿虛線adb運(yùn)動到b點(diǎn)，過直線OO′時(shí)速度方向恰好與OO′垂直，不計(jì)粒子重力，則下列說法正確的是(　　) A．過b點(diǎn)后帶電粒子可能運(yùn)動到c點(diǎn) B．帶電

4、粒子的運(yùn)動軌跡是拋物線的一部分 C．帶電粒子從a運(yùn)動到b，其電勢能增大 D．直線OO′垂直于電場中的等勢面 解析：選CD　根據(jù)題述及對稱關(guān)系分析易知，過b點(diǎn)后粒子沿be運(yùn)動，選項(xiàng)A錯誤；在非勻強(qiáng)電場中帶電粒子的運(yùn)動軌跡不可能是拋物線的一部分，選項(xiàng)B錯誤；帶電粒子從a運(yùn)動到b，電場力做負(fù)功，電勢能增大，選項(xiàng)C正確；電場線垂直于等勢面，OO′為對稱軸，恰好與臨近的場強(qiáng)方向平行，故直線OO′垂直于電場中的等勢面，選項(xiàng)D正確． 5.(多選)(2019屆山東青島模擬)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A，N兩點(diǎn)的電勢為零，N

5、D段中C點(diǎn)電勢最高，則(　　) A．C點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為零 B．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為零 C．NC間電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向 D．將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場力先做正功后做負(fù)功 解析：選ACD　C點(diǎn)為電勢的拐點(diǎn)，其斜率為零，則電場強(qiáng)度為零，選項(xiàng)A正確；由圖知A點(diǎn)的電勢為零，但其斜率不為零，則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)B錯誤；由圖可知，由O到M電勢降低，則OM間電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向，由M到C電勢升高，則MC間電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，則NC間的電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，選項(xiàng)C正確；因?yàn)镸C間電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，CD間電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向，則將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)

6、，電場力先做正功后負(fù)功，選項(xiàng)D正確． 6.(2018屆河南鄭州第二次質(zhì)量預(yù)測)如圖所示，真空中兩等量異種點(diǎn)電荷Q1、Q2固定在x軸上，其中Q1帶正電．三角形acd為等腰三角形，cd邊與x軸垂直且與x軸相交于b點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 B．a(chǎn)點(diǎn)場強(qiáng)小于b點(diǎn)場強(qiáng) C．將電子從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)，電場力做正功 D．將電子從d點(diǎn)移動到b點(diǎn)，電勢能不變 解析：選C　根據(jù)電場線的性質(zhì)可畫出沿x軸的電場線，從b指向a，又由沿電場線方向電勢逐漸降低可知，b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)A錯誤；a點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度，選項(xiàng)B錯誤；由于c點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)的電勢

7、，將電子從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)，電場力做正功，選項(xiàng)C正確；由于d點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢，將電子從d點(diǎn)移動到b點(diǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增大，選項(xiàng)D錯誤． 7.(多選)(2018屆唐山高三統(tǒng)一考試)如圖所示，兩個不等量異種點(diǎn)電荷，q1小于q2，在兩點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上存在a、b兩點(diǎn)，a、b關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O對稱，兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度分別為Ea、Eb，電勢分別為φa、φb.則(　　) A．Ea＝Eb B．φa＝φb C．從a點(diǎn)到O點(diǎn)合電場強(qiáng)度一直減小 D．從O點(diǎn)到b點(diǎn)電勢一直降低 解析：選BD　由于q1

8、左下方，A項(xiàng)錯誤；a、b兩點(diǎn)處于等勢面上，所以在兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中電勢相等，即φa＝φb，B項(xiàng)正確；從a點(diǎn)到O點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)均增大，且兩場強(qiáng)的夾角不斷減小，由平行四邊形定則可知，合場強(qiáng)不斷增大，C項(xiàng)錯誤；O點(diǎn)到b點(diǎn)之間的場強(qiáng)方向?yàn)樽笙路?，由O點(diǎn)到b點(diǎn)移動正的試探電荷，電場力做正功，故從O點(diǎn)到b點(diǎn)電勢不斷降低，D項(xiàng)正確． 8.(多選)一電場的電場線分布如圖所示，電場中有A、B、C三點(diǎn)，且AB＝BC，則下列關(guān)系中正確的是(　　) A．電場強(qiáng)度大小關(guān)系為EA＝EC>EB B．電勢φA＝φC<φB C．將一帶負(fù)電粒子由A經(jīng)B移至C點(diǎn)過程中，電場力先做負(fù)功再做正功 D．將一帶正電

9、粒子由A經(jīng)B移至C點(diǎn)過程中，電勢能先增大再減小 解析：選BD　由電場線分布可知EA＝EC0，將一帶負(fù)電粒子由A經(jīng)B移至C點(diǎn)過程中，電場力先做正功再做負(fù)功，C錯誤；將一帶正電粒子由A經(jīng)B移至C點(diǎn)過程中，電場力先做負(fù)功再做正功，電勢能先增大再減小，D正確． 9.(多選)(2018年全國卷Ⅱ)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

10、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W1＝W2，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：選BD　勻強(qiáng)電場中U＝Ed.根據(jù)電場力做功與電勢能變化量的關(guān)系有W1＝q(φa－φb)?、?，W2＝q(φc－φd)?、冢琖MN＝q(φM－φN)?、?，根據(jù)勻強(qiáng)電場中“同一條直線上兩點(diǎn)間的電勢差與兩點(diǎn)間的距離成正比”的規(guī)律可知，UaM＝UMc，即φa－φM＝φ

11、M－φc，可得φM＝?、?，同理可得φN＝?、?，聯(lián)立①②③④⑤式可得WMN＝，故B項(xiàng)正確；若W1＝W2，則φa－φb＝φc－φd，結(jié)合④⑤兩式可推出φa－φM＝φb－φN，故D項(xiàng)正確；由題意無法判定電場強(qiáng)度的方向，故A、C項(xiàng)錯誤． 10.(多選)(2018屆甘肅馬營中學(xué)期末)如圖所示，虛線a、b、c為三個同心圓面，圓心處有一個點(diǎn)電荷，現(xiàn)從b、c之間一點(diǎn)P以相同的速率發(fā)射兩個帶電粒子，分別沿PM、PN運(yùn)動到M、N點(diǎn)，M、N兩點(diǎn)都處于圓周c上，以下判斷正確的是(　　) A．到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率仍相等 B．到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率vM>vN C．到達(dá)M、N時(shí)兩粒子的電勢能相等 D．左側(cè)粒

12、子的電勢能先增大后減小 解析：選BD　由軌跡看出，點(diǎn)電荷左側(cè)的帶電粒子受排斥力，右側(cè)的帶電粒子受吸引力，由題，M、N兩點(diǎn)都處于圓周c上，電勢相等，兩帶電粒子又是從同一點(diǎn)P出發(fā)，則電勢差UPM＝UPN，而從P到M的粒子電場力總功為正功，從P到N的粒子電場力總功為負(fù)功，根據(jù)動能定理得到，到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率vM>vN，故A錯誤，B正確；由軌跡看出，點(diǎn)電荷左側(cè)的帶電粒子有排斥力，與中心點(diǎn)電荷電性相同；對右側(cè)的帶電粒子有吸引力，與中心點(diǎn)電荷電性相反，則兩粒子帶異種電荷，由公式Ep＝qφ知兩個粒子到達(dá)M、N時(shí)電勢能不等，故C錯誤；電場力對左側(cè)的粒子先做負(fù)功后做正功，電勢能先增大后減小，故D正確．

13、二、非選擇題 11.(2019屆河北石家莊質(zhì)量檢測)如圖所示，光滑絕緣水平桌面處在電場強(qiáng)度大小為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，某時(shí)刻將質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小金屬塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止釋放，小金屬塊經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B點(diǎn)，此時(shí)電場突然反向，電場強(qiáng)度增強(qiáng)為某恒定值，且仍為勻強(qiáng)電場，又經(jīng)過時(shí)間t小金屬塊回到A點(diǎn)．小金屬塊在運(yùn)動過程中電荷量保持不變．求： (1)反向后勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大??； (2)整個過程中電場力所做的功． 解析：(1)設(shè)小金屬塊到達(dá)B點(diǎn)和A點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為v1和v2，電場反向后勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E1，小金屬塊由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程有x＝·t2 v1＝t

14、 小金屬塊由B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的過程 －x＝v1t－·t2 －v2＝v1－t 聯(lián)立解得v2＝ E1＝3E. (2)根據(jù)動能定理，整個過程中電場力所做的功 W＝mv22－0 解得W＝. 答案：(1)3E　(2) 12.(2018屆西安模擬)如圖所示，在O點(diǎn)放置一個正電荷，在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn)，自由釋放一個帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn)，O、C在同一水平線上，∠BOC＝30°，A距離OC的豎直高度為h.若小球通過B點(diǎn)的速度為v，試求： (1)小球通過C點(diǎn)的速度大小； (2)小球由A到C的過程中電勢能的增加量． 解析：(1)因B、C兩點(diǎn)電勢相等，小球由B到C只有重力做功，由動能定理得 mgR·sin30°＝mvC2－mv2 得vC＝. (2)由A到C應(yīng)用動能定理得 WAC＋mgh＝mvC2－0 得WAC＝mvC2－mgh＝mv2＋mgR－mgh 由電勢能變化與電場力做功的關(guān)系得 ΔEp＝－WAC＝mgh－mv2－mgR. 答案：(1)　(2)mgh－mv2－mgR 7