（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十三）電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十三）電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析） 1．關(guān)于靜電場(chǎng)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．將負(fù)電荷由電勢(shì)低的地方移到電勢(shì)高的地方，電勢(shì)能一定增加 B．無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，靜電力做的正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大 C．在同一個(gè)等勢(shì)面上的各點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)的大小必然是相等的 D．電勢(shì)下降的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 解析：選B　將負(fù)電荷由低電勢(shì)點(diǎn)移到高電勢(shì)點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，因無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，因此靜電力做正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大，選項(xiàng)

2、B正確；在同一等勢(shì)面上，電勢(shì)處處相等，場(chǎng)強(qiáng)不一定相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電勢(shì)下降最快的方向才是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．(2019·淮南模擬)電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)，已知φa＝－500 V，φb＝1 500 V，將電荷量為q＝－4×10－9 C的點(diǎn)電荷從a移到b時(shí)，電場(chǎng)力做功為(　　) A．負(fù)功　8×10－6 J　　　　　　　　 B．正功　8×10－6 J C．負(fù)功　4×10－6 J D．正功　4×10－6 J 解析：選B　用絕對(duì)值先進(jìn)行計(jì)算，W＝qU＝4×10－9×2 000 J＝8×10－6 J(注意此式僅為數(shù)值關(guān)系)，因?yàn)樨?fù)電荷從低電勢(shì)處移至高電勢(shì)處，所以電場(chǎng)力做正功。故選項(xiàng)B

3、正確。 3．(多選)(2017·全國(guó)卷Ⅰ)在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)φ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)φa已在圖中用坐標(biāo)(ra，φa)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(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功分別為W、W和W。下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．Ea∶Eb＝4∶1 B．Ec∶Ed＝2∶1 C．W∶W＝3∶1 D．W∶W＝1∶3 解析：選AC　設(shè)點(diǎn)電荷的電荷量為Q，根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝k，ra∶rb

4、＝1∶2，rc∶rd＝3∶6，可知，Ea∶Eb＝4∶1，Ec∶Ed＝4∶1，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)做的功W＝q(φa－φb)＝3q(J)，試探電荷由b點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)做的功W＝q(φb－φc)＝q(J)，試探電荷由c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)做功W＝q(φc－φd)＝q(J)，由此可知，W∶W＝3∶1，W∶W＝1∶1，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 4.(多選)(2016·海南高考)如圖，一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．M帶負(fù)電荷，N

5、帶正電荷 B．M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能 C．N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能 D．N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功 解析：選ABC　粒子受到的電場(chǎng)力指向軌跡的凹側(cè)，可知M受到了引力作用，N受到了斥力作用，故M帶負(fù)電荷，N帶正電荷，選項(xiàng)A正確；由于虛線是等勢(shì)面，故M從a點(diǎn)到b點(diǎn)電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功，動(dòng)能減小，選項(xiàng)B正確；d點(diǎn)和e點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能，故選項(xiàng)C正確； N從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．(多選)如圖所示，虛線a、b、c為電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)線，相鄰兩等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，等勢(shì)線a上一點(diǎn)A 處，分別

6、射出甲、乙兩個(gè)粒子，兩粒子在電場(chǎng)中的軌跡分別交等勢(shì)線c于B、C點(diǎn)，甲粒子從A到B的動(dòng)能變化量的絕對(duì)值是E，乙粒子從A到C動(dòng)能變化量絕對(duì)值為E。不計(jì)粒子的重力，由此可以判斷(　　) A．甲粒子一定帶正電，乙粒子一定帶負(fù)電 B．甲粒子的電荷量一定為乙粒子電荷量的2倍 C．甲粒子從A到B電場(chǎng)力一定做正功，乙粒子從A到C電場(chǎng)力一定做負(fù)功 D．甲粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能的絕對(duì)值一定是乙粒子在C點(diǎn)電勢(shì)能絕對(duì)值的2倍 解析：選BCD　由軌跡圖可知，兩粒子所受的電場(chǎng)力方向相反，則兩粒子一定電性相反，但是不一定是甲粒子帶正電，乙粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從A點(diǎn)到c等勢(shì)面的電勢(shì)差相等，根據(jù)Uq＝ΔEk，因|ΔE

7、k甲|＝2|ΔEk乙|，可知q甲＝2q乙，選項(xiàng)B正確；根據(jù)電場(chǎng)力與軌跡的方向，可知甲粒子從A到B電場(chǎng)力一定做正功，乙粒子從A到C電場(chǎng)力一定做負(fù)功，選項(xiàng)C正確；B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相同，根據(jù)Ep＝φq可知，甲粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能的絕對(duì)值一定是乙粒子在C點(diǎn)電勢(shì)能絕對(duì)值的2倍，選項(xiàng)D正確。 6. (2018·長(zhǎng)沙調(diào)研)如圖所示，在直角三角形所在的平面內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中A點(diǎn)電勢(shì)為0，B點(diǎn)電勢(shì)為3 V，C點(diǎn)電勢(shì)為6 V。已知∠ACB＝30°，AB邊長(zhǎng)為 m，D為AC的中點(diǎn)，將一點(diǎn)電荷放在D點(diǎn)，且點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為1.5 N/C，則放入點(diǎn)電荷后，B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為(　　) A．2.5 N/C B．3

8、.5 N/C C．2 N/C D. N/C 解析：選A　根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意平行相等線段兩端點(diǎn)的電勢(shì)差相等，可知B、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等，BD連線為等勢(shì)線，根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低可知，與BD連線垂直且指向A的方向?yàn)殡妶?chǎng)方向，如圖所示。根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差關(guān)系，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝＝ N/C＝2 N/C。根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的特點(diǎn)可知，放在D點(diǎn)的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，都是1.5 N/C，方向沿BD連線，根據(jù)電場(chǎng)疊加原理，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EB＝ N/C＝2.5 N/C，選項(xiàng)A正確。 [B級(jí)——保分題目練通抓牢] 7. (2019·青島模擬)真空

9、中相距為3a的兩個(gè)點(diǎn)電荷M、N分別固定于x軸上x1＝0和x2＝3a的兩點(diǎn)，在兩者連線上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度隨x變化的關(guān)系如圖所示，選沿x軸方向?yàn)檎较颍韵屡袛嗾_的是(　　) A．點(diǎn)電荷M、N均為負(fù)電荷 B．M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為2∶1 C．沿x軸從0到3a電勢(shì)逐漸降低 D．將一個(gè)正點(diǎn)電荷沿x軸從0.5a移動(dòng)到2.4a，該電荷的電勢(shì)能先減小再增大 解析：選D　若兩電荷為異種電荷，在x＝2a處，電場(chǎng)強(qiáng)度不可能為0，故兩電荷為同種電荷，故A錯(cuò)誤；由于在x＝2a處，電場(chǎng)強(qiáng)度為0，則有＝，所以M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為4∶1，故B錯(cuò)誤；沿x軸從0到2a電勢(shì)逐漸降低，從2a到3a電勢(shì)逐

10、漸增大，故C錯(cuò)誤；從0.5a到2.4a電勢(shì)先降低后增大，根據(jù)Ep＝qφ可知將一個(gè)正點(diǎn)電荷沿x軸從0.5a移動(dòng)到2.4a，該電荷的電勢(shì)能先減小后增大，故D正確。 8.(多選)兩個(gè)等量點(diǎn)電荷位于x軸上，它們的靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ隨位置x變化規(guī)律如圖所示(只畫出了部分區(qū)域內(nèi)的電勢(shì))，x軸上有兩點(diǎn)M、N，且OM >ON，由圖可知(　　) A．N點(diǎn)的電勢(shì)低于M點(diǎn)的電勢(shì) B．M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)方向相同且M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小大于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小 C．僅在電場(chǎng)力作用下，正電荷可以在x軸上M、N之間的某兩點(diǎn)做往復(fù)運(yùn)動(dòng) D．負(fù)電荷沿x軸從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力一直做正功 解析：選BD　由題圖知，N點(diǎn)的電勢(shì)高于M點(diǎn)

11、的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤； 由E＝可知，圖像的斜率絕對(duì)值等于場(chǎng)強(qiáng)大小，可以看出M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小大于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小，斜率都為正值，說(shuō)明M、N點(diǎn)的電場(chǎng)方向相同，故B正確； 根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知電場(chǎng)線的方向從N指向M，正電荷在x軸上M、N之間所受的電場(chǎng)力始終由N指向M，正電荷做單向直線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；負(fù)電荷沿x軸從M移到N的過(guò)程中，電場(chǎng)力方向從M指向N，電場(chǎng)力方向與位移相同，電場(chǎng)力一直做正功，故D正確。 9．如圖甲在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1 kg，帶電荷量為q＝0.01 C的物體。物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4，地面上存在水平向左的電場(chǎng)，物體由靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E隨物體

12、的位移x變化的圖像如圖乙所示。已知g＝10 m/s2，求： (1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的最大加速度； (2)物體的速度達(dá)到最大時(shí)距出發(fā)點(diǎn)的距離。 解析：(1)剛開始時(shí)物體的加速度最大，由牛頓第二定律，得qE－μmg＝ma 解得：a＝6 m/s2，方向水平向左。 (2)由圖像可得電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移是變化的，所以物體受到的電場(chǎng)力隨位移是變化的，當(dāng)電場(chǎng)力等于摩擦力時(shí)，加速度為0，速度最大，則qE＝μmg，E＝40 N/C 由題中圖像得到E 與x的函數(shù)關(guān)系式E＝100－25x 解得x＝2.4 m。 答案：(1)6 m/s2，方向水平向左　(2)2.4 m [C級(jí)——難度題目適情選做

13、] 10．(多選)(2018·全國(guó)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(chǎng)中，電場(chǎng)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(dòng)到b點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W2。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)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(dòng)到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功一定為 C．若c、d之間的距離為L(zhǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為 D．若W1＝W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 解析：選BD　結(jié)合題意，只能判定φa＞φb，φc＞φd，但電場(chǎng)方

14、向不能得出，故A錯(cuò)誤。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿c→d時(shí)，才有場(chǎng)強(qiáng)E＝，故C錯(cuò)誤。由于M、N分別為ac和bd的中點(diǎn)，對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，φM＝，φN＝，則UMN＝，可知該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功W＝，故B正確。若W1＝W2，則φa－φb＝φc－φd，變形得φa－φc＝φb－φd，即Uac＝Ubd，而UaM＝，UbN＝，可知UaM＝UbN，故D正確。 11.(多選)如圖所示，在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有M、N、P和F四點(diǎn)，M、N、P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，F(xiàn)為MN的中點(diǎn)，∠M＝30°。M、N、P、F四點(diǎn)處的電勢(shì)分別用φM、φN、φP、φF表示。已知φM＝φN，φP＝φF，點(diǎn)電荷Q在M、N、P三點(diǎn)所在

15、平面內(nèi)，則(　　) A．點(diǎn)電荷Q一定在MP連線上 B．連接PF的線段一定在同一個(gè)等勢(shì)面上 C．將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功 D．φP大于φM 解析：選AD　根據(jù)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知，點(diǎn)電荷的電場(chǎng)的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為中心的同心球面，故分別作MN連線的中垂線和PF連線的中垂線，如圖所示，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知，兩條線交MP于A點(diǎn)，即點(diǎn)電荷在A點(diǎn)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，故φP>φM，選項(xiàng)D正確。 12. (2019·合肥四校聯(lián)考)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

16、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＝1.0×104 N/C?，F(xiàn)有一電荷量q＝＋1.0×10－4 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(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)C，然后落至水平軌道上的D點(diǎn)(圖中未畫出)。取g＝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??； (2)D點(diǎn)到B點(diǎn)的距離xDB； (3)帶電體在從P點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到落至D點(diǎn)的過(guò)程中的最大動(dòng)能(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 解析：(1)設(shè)帶電體通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC

17、，根據(jù)牛頓第二定律有mg＝m，解得vC＝2.0 m/s。 設(shè)帶電體通過(guò)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＝m。 帶電體從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理有 －mg×2R＝mvC2－mvB2 聯(lián)立解得FB＝6.0 N， 根據(jù)牛頓第三定律，帶電體對(duì)軌道的壓力FB′＝6.0 N。 (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＝gt2，xDB＝vCt－t2 聯(lián)立解得xDB＝0。 (3)由P點(diǎn)到B點(diǎn)帶電體做加速運(yùn)動(dòng)，故最大速度一定出現(xiàn)在從B到C的過(guò)程中，在此過(guò)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)帶電體的最大動(dòng)能為Ekm，根據(jù)動(dòng)能定理有 qERsin 45°－mgR(1－cos 45°)＝Ekm－mvB2， 代入數(shù)據(jù)解得Ekm≈1.17 J。 答案：(1)6.0 N　(2)0　(3)1.17 J