高考物理一輪復習 考點規(guī)范練23 電場能的性質（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、考點規(guī)范練23電場能的性質一、單項選擇題1.(2019北京卷)如圖所示,a、b兩點位于以負點電荷-Q(Q0)為球心的球面上,c點在球面外,則()A.a點電場強度的大小比b點大B.b點電場強度的大小比c點小C.a點電勢比b點高D.b點電勢比c點低答案:D解析:根據(jù)點電荷的電場強度公式E=kqr2可得,a、b兩點電場強度大小相等,均大于c點的電場強度,選項A、B均錯誤;a、b兩點在同一等勢面上,電勢相等,選項C錯誤;場源點電荷帶負電,電場線指向點電荷,又因為沿著電場線方向電勢降低,故c點電勢高于b點電勢,選項D正確。2.微波技術中常用的磁控管可以用磁場將電子群控制在管內。若電子群處于如圖所示的位置

2、時,其形成的電場在位置1處的電場強度和電勢分別為E1和1,在位置2處的電場強度和電勢分別為E2和2,則()A.E1E212B.E1E212C.E1E212D.E12答案:B解析:負電荷的電場線分布為呈輻射狀指向電荷的線,電場線的疏密表示電場強度的強弱,電場線某點的切線方向表示電場強度的方向。沿著電場線方向電勢是降低的。越靠近電荷電場強度越大,越靠近負電荷,電勢越低。即E1E2,15 VC.C點的電勢CC-B,所以有CM=PQ;電勢是標量,合成后為NM=PQ,故C錯誤。越靠近-4q電場線越密,相等的距離電勢差越大,根據(jù)W=qU知電場力做功越多,故將某一正電荷從N點移動到M點,電場力所做的功小于將

3、其從P點移動到Q點所做的功,故D正確。8.(2019天津濱海月考)如圖所示的勻強電場E的區(qū)域內,由A、B、C、D、A、B、C、D作為頂點構成一正方體空間,電場方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是()A.A、D兩點間電勢差UAD與AA兩點間電勢差UAA相等B.帶正電的粒子從A點沿路徑ADD移到D點,電場力做正功C.帶負電的粒子從A點沿路徑ADD移到D點,電勢能減小D.帶電的粒子從A點移到C點,沿對角線AC與沿路徑ABBC電場力做功相同答案:BD解析:電場力的方向與面ABCD垂直,所以面ABCD是等勢面,A、D兩點間的電勢差為0,又因A、A兩點沿電場線的方向有距離,所以UAA不為0,故A錯誤。帶

4、正電的粒子從A到D,電場力不做功;從D到D,電場力做正功,故帶正電的粒子從A點沿路徑ADD移到D點過程電場力做正功,故B正確。帶負電的粒子從A到D,電場力不做功;從D到D,電場力做負功,故帶負電的粒子從A點沿路徑ADD移到D點過程電場力做負功,電勢能增加,故C錯誤。靜電力做功與路徑無關,故帶電粒子從A點移到C點,沿對角線AC與沿路徑ABBC靜電力做功相同,故D正確。9.如圖所示,在xOy坐標系中,x軸上關于y軸對稱的A、C兩點固定等量異種點電荷+Q、-Q,B、D兩點分別位于第二、四象限,ABCD為平行四邊形,邊BC、AD分別與y軸交于E、F,以下說法正確的是()A.E、F兩點電勢相等B.B、D

5、兩點電場強度相同C.試探電荷+q從B點移到D點,電勢能增加D.試探電荷+q從B點移到E點和從F點移到D點,電場力對+q做功相同答案:ABD解析:等量異種點電荷+Q、-Q連線的垂直平分線是一條等勢線,所以y軸是一條等勢線,E、F的電勢相等,故A正確;根據(jù)電場線的分布情況和對稱性可知,B、D兩點電場強度相同,故B正確;根據(jù)順著電場線電勢降低可知,B點的電勢高于D點的電勢,而正電荷在電勢高處電勢能大,所以試探電荷+q從B點移到D點,電勢能減小,故C錯誤;由以上分析可知,B、E間的電勢差等于F、D間的電勢差,根據(jù)電場力做功公式W=qU得知+q從B點移到E點和從F點移到D點,電場力對+q做功相同,故D正

6、確。10.在一靜止點電荷的電場中,任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標(ra,a)標出,其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點,在相鄰兩點間移動的過程中,電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是()A.EaEb=41B.EcEd=21C.WabWbc=31D.WbcWcd=13答案:AC解析:由題圖知,rarbrcrd=1236,電場強度E=kQr2,故EaEb=41,A項正確。EcEd=41,故B項錯誤。根據(jù)Uab=

7、a-b,由題圖知,UabUbcUcd=311,由做功Wab=qUab,故WabWbc=31,C項正確。WbcWcd=11,D項錯誤。三、非選擇題11.在絕緣水平面上放有一帶正電的滑塊、質量為m,電荷量為q,水平面上方虛線左側空間有水平向右的勻強電場,電場強度為E,滑塊與絕緣水平面間的動摩擦因數(shù)為,qEmg,虛線右側的水平面光滑。一輕彈簧右端固定在墻上,處于原長時,左端恰好位于虛線位置,把滑塊放到虛線左側l處,并給滑塊一個向左的初速度v0,求:(1)彈簧的最大彈性勢能;(2)滑塊在整個運動過程中產(chǎn)生的熱量。答案:(1)(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)(2)qEl+12mv

8、02解析:(1)設滑塊向左運動s時速度減到零,由動能定理有-(qE+mg)s=-12mv02,解得s=mv022(qE+mg)之后滑塊向右加速運動,設第一次到達虛線時的動能為Ek,由能量守恒定律得qE(s+l)=Ek+mg(s+l)解得Ek=(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)滑塊從虛線處壓縮彈簧至最短的過程,機械能守恒,動能全部轉化為彈性勢能,所以彈簧的最大彈性勢能為Epm=Ek=(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)。(2)滑塊往返運動,最終停在虛線位置,整個過程電場力做正功,為W=qEl,電勢能減少量為qEl,由能量守恒定律,整個過程產(chǎn)生的熱量等于滑

9、塊機械能的減少量與電勢能的減少量之和,即Q=qEl+12mv02。12.如圖所示,水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內的半圓形絕緣光滑軌道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電場,電場線與軌道所在的平面平行,電場強度E=1.0104 N/C。現(xiàn)有一電荷量q=+1.010-4 C,質量m=0.1 kg的帶電體(可視為質點),在水平軌道上的P點由靜止釋放,帶電體恰好能通過半圓形軌道的最高點C,然后落至水平軌道上的D點。g取10 m/s2。試求:(1)帶電體運動到圓形軌道B點時對圓形軌道的壓力大小;(2)D點到B點的距離xDB;(3)帶電體在從P開始運動到

10、落至D點的過程中的最大動能。答案:(1)6.0 N(2)0(3)1.17 J解析:(1)設帶電體通過C點時的速度為vC,依據(jù)牛頓第二定律有mg=mvC2R,解得vC=2.0m/s。設帶電體通過B點時的速度為vB,設軌道對帶電體的支持力大小為FB,帶電體在B點時,根據(jù)牛頓第二定律有FB-mg=mvB2R。帶電體從B運動到C的過程中,依據(jù)動能定理有-mg2R=12mvC212mvB2聯(lián)立解得FB=6.0N,根據(jù)牛頓第三定律,帶電體對軌道的壓力FB=6.0N。(2)設帶電體從最高點C落至水平軌道上的D點經(jīng)歷的時間為t,根據(jù)運動的分解有2R=12gt2,xDB=vCt-Eq2mt2聯(lián)立解得xDB=0。(3)由P到B帶電體做加速運動,故最大速度一定出現(xiàn)在從B經(jīng)C到D的過程中,在此過程中只有重力和電場力做功,這兩個力大小相等,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點右側對應圓心角為45處。設小球的最大動能為Ekm,根據(jù)動能定理有qERsin45-mgR(1-cos45)=Ekm-12mvB2,代入數(shù)據(jù)解得Ekm=1.17J。