2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 第2講 電場(chǎng)能的性質(zhì)作業(yè) 新人教版

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 第2講 電場(chǎng)能的性質(zhì)作業(yè) 新人教版課時(shí)作業(yè)單獨(dú)成冊(cè)方便使用基礎(chǔ)題組一、單項(xiàng)選擇題1(2018·江西九江十三校聯(lián)考)對(duì)于靜電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)，下列說法正確的是()A點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受力的方向一定是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向B電勢(shì)差的公式UAB，說明A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與靜電力做功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比C根據(jù)E知，電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的距離d成反比D若將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，則A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)解析：正點(diǎn)電荷所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，負(fù)點(diǎn)電荷所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，故A錯(cuò)誤電勢(shì)差的公式UAB，運(yùn)用比值法定義，電勢(shì)差UAB與靜電力做功、移動(dòng)電荷的電荷量無關(guān)，故B錯(cuò)誤E中d是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離，只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，而勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同，場(chǎng)強(qiáng)與d無關(guān)，故C錯(cuò)誤根據(jù)公式WABqUAB知，WAB>0，q>0，則UAB >0，則A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，故D正確答案：D2一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q2.0×109 C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)在這過程中除靜電力外，其他力做的功為6.0×105 J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×105 J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為()A1×104 VB1×104 VC4×104 V D7×104 V解析：根據(jù)動(dòng)能定理得Wab6.0×105 J8.0×105 J，則Wab8.0×105 J6.0×105 J2.0×105 J由UAB得Uab V1×104 V，選項(xiàng)A正確答案：A3.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向平行于xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R5 m的圓，圓上有一個(gè)電荷量為q1×108 C的試探電荷P，半徑OP與x軸正方向的夾角為，P沿圓周移動(dòng)時(shí)，其電勢(shì)能Ep2.5×105sin (J)，則()Ax軸位于零勢(shì)面上B電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500 V/m，方向沿y軸正方向Cy軸位于零勢(shì)面上D電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500 V/m，方向沿x軸正方向解析：由Ep2.5×105sin (J)知，x軸上的勢(shì)能為零，是零勢(shì)面，電場(chǎng)線沿y軸方向，A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)90°時(shí)，Ep2.5×105 JEqR，解得E500 V/m，此時(shí)電勢(shì)能大于零，故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿y軸負(fù)方向，B、D錯(cuò)誤答案：A4兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中C為ND段電勢(shì)最低的點(diǎn)，則下列說法正確的是()Aq1、q2為等量異種電荷BN、C兩點(diǎn)間場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向CN、D兩點(diǎn)間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沿x軸正方向先減小后增大D將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小解析：根據(jù)q1左側(cè)和q2右側(cè)電勢(shì)隨距離增大而降低可判斷兩者均為正電荷，A錯(cuò)誤；N、C間的電場(chǎng)方向沿x軸正方向，C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為0，B錯(cuò)誤；根據(jù)ND間圖線的斜率大小先減小后增大可知，場(chǎng)強(qiáng)先減小到零后反向增大，C正確；正電荷從N移到D，由Epq知，電勢(shì)能先減小后增大，D錯(cuò)誤答案：C5.(2018·陜西西安質(zhì)檢)如圖是勻強(qiáng)電場(chǎng)遇到空腔導(dǎo)體后的部分電場(chǎng)線分布圖，電場(chǎng)線的方向如圖中箭頭所示，M、N、Q是以直電場(chǎng)線上一點(diǎn)O為圓心的同一圓周上的三點(diǎn)，OQ連線垂直于MN.以下說法正確的是()AO點(diǎn)電勢(shì)與Q點(diǎn)電勢(shì)相等BO、M間的電勢(shì)差小于N、Q間的電勢(shì)差C將一負(fù)電荷由M點(diǎn)移到Q點(diǎn)，電荷的電勢(shì)能增加D在Q點(diǎn)釋放一個(gè)正電荷，正電荷所受電場(chǎng)力將沿與OQ垂直的方向豎直向上解析：由電場(chǎng)線的方向可知MON，再作出此電場(chǎng)中過O的等勢(shì)線，可知OQ，A錯(cuò)誤；MO間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于ON間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度，故UMOUON，B錯(cuò)誤；因UMQ0，負(fù)電荷從M到Q電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，C正確；正電荷在Q點(diǎn)的電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線的切線方向而不是圓的切線方向，D錯(cuò)誤答案：C二、多項(xiàng)選擇題6(2016·高考全國(guó)卷)如圖，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對(duì)于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱忽略空氣阻力由此可知()AQ點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高B油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大C油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大D油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小解析：帶電油滴在電場(chǎng)中受重力、電場(chǎng)力作用，據(jù)其軌跡的對(duì)稱性可知，電場(chǎng)力方向豎直向上，且電場(chǎng)力大于重力，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，則電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高，選項(xiàng)A正確；油滴在P點(diǎn)的速度最小，選項(xiàng)B正確；油滴在P點(diǎn)的電勢(shì)能最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：AB7.(2018·貴州貴陽高三檢測(cè))如圖所示，虛線ac和bd分別為橢圓的長(zhǎng)軸和短軸，相交于O點(diǎn)，兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別固定在橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)P、Q上，c、e兩點(diǎn)關(guān)于Q點(diǎn)對(duì)稱，下列說法正確的是()Aa、c兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，電勢(shì)也相同Bb、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，電勢(shì)也相同C同一帶正電的試探電荷在e點(diǎn)具有的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)具有的電勢(shì)能D將一帶負(fù)電的試探電荷沿橢圓從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力始終做負(fù)功解析：a、c兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，電勢(shì)不等，故A錯(cuò)誤b、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小方向都相同，電勢(shì)也相同，故B正確e點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，同一正電荷在e點(diǎn)具有的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)具有的電勢(shì)能，故C錯(cuò)誤負(fù)電荷沿橢圓從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，因電勢(shì)一直降低，故電場(chǎng)力一直做負(fù)功，故D正確答案：BD8.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(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N到Q的過程中，電勢(shì)能一直增加D從P到Q的過程中，動(dòng)能減少量小于電勢(shì)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(cuò)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(shì)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(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和，故動(dòng)能的減少量大于電勢(shì)能的增加量，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：BC能力題組一、選擇題9.如圖甲所示，直線AB是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，一電子僅在電場(chǎng)力作用下由電場(chǎng)線上A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度平方v2與位移x的關(guān)系如圖乙所示EA、EB表示A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，A、B表示A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)以下判斷正確的是()AEAEBBEAEBCAB DAB解析：由速度平方v2與位移x的關(guān)系與v2v2ax對(duì)比可得，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律，合力(電場(chǎng)力)恒定，此電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電子從A到B，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)增大，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤答案：D10.如圖所示為沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)的三條電場(chǎng)線，豎直平面內(nèi)有一個(gè)圓周，A點(diǎn)為圓周上和圓心同一高度的一點(diǎn)，B點(diǎn)為圓周上的最高點(diǎn)在A點(diǎn)的粒子源以相同大小的初速度v0在豎直面內(nèi)沿各個(gè)方向發(fā)射帶正電的同種粒子(不計(jì)粒子重力)，豎直向上發(fā)射的粒子恰好經(jīng)過B點(diǎn)，則從圓周上離開的粒子的最大速度大小為()A3v0 B2v0C.v0 Dv0解析：設(shè)粒子所帶電荷量為q，質(zhì)量為m，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，圓周的半徑為R，因豎直向上發(fā)射的粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)經(jīng)過B點(diǎn)，故電場(chǎng)方向水平向右，且有a，Rv0t，Rat2，解得qE.粒子從圓周上右側(cè)與圓心等高處離開時(shí)的速度最大，則有qE×2Rmv2mv，可得v3v0，選項(xiàng)A正確答案：A11.在中間位置有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)為2l的輕質(zhì)桿兩端固定兩完全相同的質(zhì)量為m、電荷量為q的小球1和2，裝置放在如圖所示的關(guān)于豎直線對(duì)稱的電場(chǎng)中，開始時(shí)桿在水平位置靜止現(xiàn)給小球1一個(gè)豎直向上的速度，讓小球1、2繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸各自轉(zhuǎn)動(dòng)到B、A位置，A、B間電勢(shì)差是U，小球1、2構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)能減少量是()A一定大于UqB一定等于2(Uqmgl)C一定小于UqD一定大于Uqmgl解析：桿水平時(shí)，1、2兩球所在處電勢(shì)相等，令電勢(shì)為零，00，設(shè)A、B兩處的電勢(shì)分別為A和B，顯然A0，B0，且ACCB(C為過1、2的等勢(shì)線與豎直桿的交點(diǎn))，系統(tǒng)電勢(shì)能的增加量為Ep增qAqBq(AB)據(jù)題意知，ABA|B|U故ABU，再據(jù)能量守恒定律知Ek減Ep增故有Ek減qU，可見C選項(xiàng)正確答案：C12.(多選)如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場(chǎng)強(qiáng)度為E、區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，以初速度v0沿ON在豎直面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)ON與水平面的夾角為30°，重力加速度為g，且mgqE，則()A電場(chǎng)方向豎直向上B小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為gC小球上升的最大高度為D若小球在初始位置的電勢(shì)能為零，則小球電勢(shì)能的最大值為解析：如圖所示，由于帶電小球在豎直面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其合力沿ON方向，而mgqE，由三角形定則，可知電場(chǎng)方向與ON方向成120°角，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖中幾何關(guān)系可知，小球所受合力為mg，由牛頓第二定律可知ag，方向與初速度方向相反，B項(xiàng)正確；設(shè)帶電小球上升的最大高度為h，由動(dòng)能定理可得mg·2h0mv，解得h，C項(xiàng)錯(cuò)誤；小球上升過程中，當(dāng)帶電小球速度為零時(shí)，其電勢(shì)能最大，則EpWONqE·2hcos 120°，D項(xiàng)正確答案：BD二、非選擇題13.如圖所示，在距足夠長(zhǎng)的光滑絕緣水平直線軌道上方h高度的P點(diǎn)，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(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)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(chǎng)在A點(diǎn)的電勢(shì)為(取無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)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(chǎng)在B點(diǎn)的電勢(shì)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N，在豎直方向由平衡條件有NmgFsin 60°0解得Nmg.(2)設(shè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在B點(diǎn)的電勢(shì)為B，由動(dòng)能定理有q(B)mv2mv解得B.答案：(1)mg(2)14(2015·高考全國(guó)卷)如圖，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0，方向與電場(chǎng)方向的夾角為60°；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30°.不計(jì)重力求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差解析：設(shè)帶電粒子在B點(diǎn)的速度大小為vB.粒子在垂直于電場(chǎng)方向上的速度分量不變，即vBsin 30°v0sin 60°由此得vBv0設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB，由動(dòng)能定理有qUABm(vv)聯(lián)立式得UAB答案：