高考物理一輪基礎(chǔ)復(fù)習(xí) 電場能的性質(zhì)1

電場能的性質(zhì)一、選擇題(每小題6分，共48分)1關(guān)于靜電場，下列說法正確的是()A電勢等于零的物體一定不帶電B電場強度為零的點，電勢一定為零C同一電場線上的各點，電勢一定相等D負(fù)電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加解析D零電勢的位置是人為選定的，與物體是否帶電無關(guān)，A錯誤；電場強度是電勢隨空間的變化率，二者的大小之間無直接聯(lián)系，B錯誤；沿電場線的方向電勢是逐漸降低的，C錯誤；由于負(fù)電荷在電勢越低處電勢能越大，故D正確2.如圖所示，在粗糙水平面上固定一點電荷Q，在M點無初速度釋放一帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在Q的電場中運動到N點靜止，則從M點運動到N點的過程中()A小物塊所受電場力逐漸減小B小物塊具有的電勢能逐漸減小CM點的電勢一定高于N點的電勢D小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功解析ABD小物塊在從M到N運動過程中，一定受到向右的摩擦力，所以庫侖力一定向左隨著由M到N運動，離電荷Q距離越來越大，所以物塊受的電場力即庫侖力一定減小，A正確由動能定理可得mgxWE0，即WEmgx，電場力做正功，小物塊具有的電勢能減小，減少量等于滑動摩擦力做功的值，B、D正確因點電荷Q的電性未知，因而不能判斷M、N兩點電勢的高低，C錯3.如圖所示，a、b、c為電場中同一條電場線上的三點，其中c為ab的中點已知a、b兩點的電勢分別為a3 V，b9 V，則下列敘述正確的是()A該電場在c點處的電勢一定為6 VBa點處的場強Ea一定小于b點處的場強EbC正電荷從a點運動到b點的過程中電勢能一定增加D正電荷只受電場力作用從a點運動到b點的過程中動能一定增加解析C由一根電場線無法判定電場的種類，只有勻強電場c點的電勢才為6 V，A項錯誤；同理也不能判斷a、b兩點的場強大小，B項錯誤；正電荷從a點運動到b點，電場力做負(fù)功，動能減少，電勢能增加，C項正確，D項錯誤4在如圖所示的四種電場中，分別標(biāo)記有a、b兩點其中a、b兩點的電勢相等，電場強度相同的是()A甲圖中與點電荷等距的a、b兩點B乙圖中兩等量異種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點C丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點D丁圖中勻強電場中的a、b兩點解析B甲和丙圖中a、b兩點的電勢相等，電場強度大小相等，但方向不同，A、C選項錯誤丁圖中a、b兩點的電場強度相同，電勢大小不等，D選項錯誤乙圖中a、b兩點的電勢和電場強度都相同，B選項正確5位于A、B處的兩個帶有不等量負(fù)電的點電荷在平面內(nèi)電勢分布如圖所示，圖中實線表示等勢線，則()Aa點和b點的電場強度相同B正電荷從c點移到d點，電場力做正功C負(fù)電荷從a點移到c點，電場力做正功D正電荷從e點沿圖中虛線移到f點，電勢能先減小后增大解析CD電場線的疏密可以表示電場的強弱，可見A錯誤；正電荷從c點移到d點，電場力做負(fù)功，負(fù)電荷從a點移到c點，電場力做正功，所以B錯誤，C正確；正電荷從e點沿圖中虛線移到f點，電場力先做正功，后做負(fù)功，但整個過程電場力做正功，D正確6如圖所示，真空中O點處有一點電荷，在它產(chǎn)生的電場中有a、b兩點，a點的場強大小為Ea，方向與ab連線成60角；b點的場強大小為Eb，方向與ab連線成30角，則關(guān)于a、b兩點場強Ea、Eb大小關(guān)系及電勢a、b的高低關(guān)系正確的是()AEa3Eb，a>b BEa3Eb，a<bCEa，a<b DEaEb，a<b解析B由點電荷產(chǎn)生的場強公式Ek和raabcos 60，rbabcos 30，可判斷出Ea3Eb，由圖示可知，這是負(fù)電荷產(chǎn)生的電場，又ra<rb，因此有b>a，綜合以上判斷，可知選項B正確7.如圖所示，帶等量異種電荷的兩個小球A和B，質(zhì)量相等，通過絕緣輕彈簧相連接，置于光滑的絕緣水平面上當(dāng)突然加一水平向右的勻強電場后，兩小球?qū)⒂伸o止開始運動設(shè)整個過程中不考慮電荷間庫侖力的作用且彈簧不超過彈性限度，則對兩個小球和彈簧組成的系統(tǒng)，在此后的運動過程中，以下說法正確的是()A系統(tǒng)機械能不斷增加B兩個小球所受電場力等大反向，系統(tǒng)機械能守恒C當(dāng)彈簧長度達到最大值時，系統(tǒng)機械能最大D當(dāng)小球所受電場力與彈簧的彈力相等時，系統(tǒng)動能最大解析CD兩小球受到向右的勻強電場作用，其中A球受到的電場力向左，B球受到的電場力向右，所以兩球均做加速運動，當(dāng)小球所受電場力與彈簧彈力相等時，加速度為零，兩小球的速度達到最大值，系統(tǒng)動能最大，選項D正確；在彈簧被拉伸的過程中電勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的機械能，當(dāng)彈簧長度最大時，電場力做功最多，系統(tǒng)的機械能最大，選項C正確；當(dāng)彈簧長度達到最大值后，彈簧彈力大于電場力，彈簧長度縮短，電場力做負(fù)功，電勢能增大，系統(tǒng)機械能減小，所以選項A、B錯誤8.如圖所示，在水平方向的勻強電場中，一絕緣細(xì)線的一端固定在O點，另一端系一帶正電的小球，小球在只受重力、電場力、繩子的拉力作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運動，小球所受的電場力大小等于重力大小比較a、b、c、d這四點，小球()A在最高點a處的動能最小B在最低點c處的機械能最小C在水平直徑右端b處的機械能最大D在水平直徑左端d處的機械能最大解析C由題意知，小球所受的重力與電場力的合力沿bOc的角平分線方向，故小球在a、d兩點動能相等(相對物理最高點對稱)；小球在運動中，電勢能與機械能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒，故在d點電勢能最大，機械能最小，b點電勢能最小，機械能最大，所以正確答案為C.二、非選擇題(共52分)9(8分)如圖所示，一個質(zhì)量為m、帶有電荷量為q的小物體，可以在水平軌道Ox上運動，O端有一與軌道垂直的固定墻軌道處于勻強電場中，場強大小為E，方向沿Ox軸正方向，小物體以速度v0從距固定墻x0處沿Ox軌道運動，運動時受到大小不變的摩擦力Ff作用，且Ff<qE.設(shè)小物體與墻碰撞時不損失機械能，且電荷量保持不變，則它在停止運動前所通過的總路程x_.解析電場力做功與路徑無關(guān)，滑動摩擦力始終做負(fù)功，由動能定理得：qEx0Ffx0mv，x.【答案】10(12分)如圖所示，在勻強電場中，有邊長為2 m的等邊三角形ABC，其中O點為該三角形的中心，各點的電勢分別為A2 V，B4 V，C6 V，求：(1)O點的電勢為多少？(2)該勻強電場的電場強度是多少？解析(1)如圖所示，過O點作AC的垂線，交AC于D點，由幾何知識可知DO延長線將過B點，則D為AC的中點，D4 V；又B4 V，則BD為等勢線，O在BD上，故O4 V(2)由于電場線與等勢線垂直，則AC為一條電場線在勻強電場中，UCAEdCA則E2 V/m.【答案】(1)4 V(2)2 V/m11(15分)如圖所示的勻強電場中，有a、b、c三點，lab5 cm，lbc12 cm，其中ab沿電場方向，bc和電場方向成60角，一個電荷量為q4108 C的正電荷從a移到b，電場力做功為W11.2107 J求：(1)勻強電場的場強E；(2)電荷從b移到c電場力做的功W2；(3)a、c兩點間的電勢差Uac.解析(1)W1qUab，E，dlab所以E V/m60 V/m.(2)UbcEd1，d1lbccos 60，W2qUbc所以W2qElbccos 60410860121020.5 J1.44107 J.(3)設(shè)電荷從a移到c電場力做功為W，有WW1W2，WqUac所以Uac V6.6 V.【答案】(1)60 V/m(2)1.44107 J(3)6.6 V12(17分)如圖所示，同一豎直線的A、B兩點，固定有等質(zhì)量異種點電荷，電荷量為q，正、負(fù)如圖所示，ABC為一等邊三角形(邊長為L)，CD為AB邊的中垂線，且與右側(cè)豎直光滑圓弧軌道的最低點C相切，已知圓弧的半徑為R，現(xiàn)把質(zhì)量為m帶電荷量為Q的小球(可視為質(zhì)點)由圓弧的最高點M靜止釋放，到最低點C時速度為v0.已知靜電力常量為k，現(xiàn)取D為電勢零點，求：(1)在等量異種電荷的電場中，M點的電勢M.(2)在最低點C軌道對小球的支持力FN為多大？解析(1)小球由最高點M運動到C的過程中，由動能定理得mgRUMCQmv，可得MC兩點的電勢差為UMC(mv2mgR)又等量異種電荷中垂線上的電勢相等，即C、D兩點電勢相等，故M點的電勢為MUMC(mv2mgR)(2)小球到達最低點C時，q與q對其的電場力F1、F2是大小相等的，有F1F2又因為ABC為等邊三角形，易知F1、F2的夾角是120，所以二者的合力為F12k，且方向豎直向下由牛頓運動定律得FNmgF12m整理得軌道對小球的支持力：FNmgmk.【答案】(1)(mv2mgR)(2)mgmk- 5 -