2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第22課 電場(chǎng)能的性質(zhì)練習(xí).doc

第22課 電場(chǎng)能的性質(zhì)1四個(gè)關(guān)于電場(chǎng)能的概念的理解和應(yīng)用電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面、電場(chǎng)力做功 (1)(2015全國(guó)，6分)如圖所示，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為M、N、P、Q。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等。則() A直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，M>QB直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi)，M>NC若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功答案：B解析：電子帶負(fù)電荷，電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等，有WMNWMP<0，而WMNqUMN，WMPqUMP，q<0，所以有UMNUMP>0，即M>NP，勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)線為平行的直線，所以NP和MQ分別是兩條等勢(shì)線，有MQ，故A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確。電子由M點(diǎn)到Q點(diǎn)過程中，WMQq(MQ)0，電子由P點(diǎn)到Q點(diǎn)過程中，WPQq(PQ)>0，故C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。2比較電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小的方法 a依據(jù)電場(chǎng)線方向比較電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小(2)(多選)(2013江蘇單科，4分)將一電荷量為Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場(chǎng)線分布如圖所示，金屬球表面的電勢(shì)處處相等。 a、b為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，則()Aa點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大Ba點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高C檢驗(yàn)電荷q在a點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)力做負(fù)功答案：ABD解析：電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，a點(diǎn)附近的電場(chǎng)線較密集，則a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故A項(xiàng)正確。a點(diǎn)所在的電場(chǎng)線從Q出發(fā)到不帶電的金屬球終止，所以a點(diǎn)的電勢(shì)高于金屬球的電勢(shì)，而b點(diǎn)所在處的電場(chǎng)線從金屬球發(fā)出到無(wú)窮遠(yuǎn)，所以金屬球的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)，故B項(xiàng)正確。電勢(shì)越高的地方，負(fù)電荷具有的電勢(shì)能越小，即負(fù)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能較b點(diǎn)的小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。由C項(xiàng)分析可知，檢驗(yàn)電荷q在a點(diǎn)的電勢(shì)能較b點(diǎn)的小，則把檢驗(yàn)電荷q從電勢(shì)能小的a點(diǎn)移動(dòng)到電勢(shì)能大的b點(diǎn)，電勢(shì)能增加，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D項(xiàng)正確。b依據(jù)場(chǎng)源電荷的正負(fù)比較電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小(3)(多選) (2015海南單科，5分)如圖所示，兩電荷量分別為Q(Q0)和Q的點(diǎn)電荷對(duì)稱地放置在x軸上原點(diǎn)O的兩側(cè)，a點(diǎn)位于x軸上O點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q之間，b點(diǎn)位于y軸O點(diǎn)上方。取無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。下列說(shuō)法正確的是() Ab點(diǎn)電勢(shì)為零，電場(chǎng)強(qiáng)度也為零B正的試探電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于零，所受電場(chǎng)力方向向右C將正的試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn)，必須克服電場(chǎng)力做功D將同一正的試探電荷先后從O、b兩點(diǎn)移到a點(diǎn)，后者電勢(shì)能的變化較大答案：BC解析：因?yàn)榈攘慨愄?hào)電荷連線的中垂線上的電場(chǎng)方向?yàn)槠叫杏趚軸指向負(fù)電荷，所以電場(chǎng)方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢(shì)線，因?yàn)橹写咕€延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處，所以中垂線的電勢(shì)為零，故b點(diǎn)的電勢(shì)為零，但是電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。等量異號(hào)電荷連線上，電場(chǎng)方向由正電荷指向負(fù)電荷，方向平行于x軸向右，在中點(diǎn)O處電勢(shì)為零，O點(diǎn)左側(cè)電勢(shì)為正、右側(cè)電勢(shì)為負(fù)，又知道正電荷在正電勢(shì)處電勢(shì)能為正，故B項(xiàng)正確。O點(diǎn)的電勢(shì)低于a點(diǎn)的電勢(shì)，電場(chǎng)力做負(fù)功，所以必須克服電場(chǎng)力做功，故C項(xiàng)正確。O點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以先后從O、b點(diǎn)移到a點(diǎn)，電場(chǎng)力做功相等，電勢(shì)能變化相同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問題 a根據(jù)電場(chǎng)線的特性解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡類問題(4)(多選)(2017天津理綜，6分)如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線，虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢(shì)能分別為EpA、EpB。下列說(shuō)法正確的是()A電子一定從A向B運(yùn)動(dòng)B若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷C無(wú)論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有EpA<EpBDB點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì)答案：BC解析：電子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)，虛線AB是電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，靜電力應(yīng)指向曲線的凹側(cè)，即左側(cè)，電場(chǎng)的方向與靜電力的方向相反，即沿MN方向向右，如圖所示。由所知條件無(wú)法判斷電子的運(yùn)動(dòng)方向，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。若aA>aB，說(shuō)明電子在A點(diǎn)受到的靜電力較大，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知，靠近M端為場(chǎng)源電荷的位置，應(yīng)帶正電，故B項(xiàng)正確。無(wú)論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有電勢(shì) A>B，電子電勢(shì)能Epe，電勢(shì)能是標(biāo)量，所以一定有EpA<EpB，故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。b根據(jù)等勢(shì)面的特性解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡類問題(5)(多選) (2016海南單科，5分)如圖所示，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() AM帶負(fù)電荷，N帶正電荷BM在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能CN在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能DN在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中克服電場(chǎng)力做功答案：ABC解析：如題圖所示，M粒子的軌跡向左彎曲，則帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向向左，可知M粒子受到了引力作用，故M帶負(fù)電荷，而N粒子的軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向向下，說(shuō)明N粒子受到斥力作用，故N粒子帶正電荷，故A項(xiàng)正確。由于虛線是等勢(shì)面，故M粒子從a到b電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功，故動(dòng)能減小，故B項(xiàng)正確。對(duì)于N粒子，由于d和e在同一等勢(shì)面上，故從e到d電場(chǎng)力做功為0，電勢(shì)能不變，故C項(xiàng)正確。由于N粒子帶正電，故從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做正功，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4根據(jù)等分法解決勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的問題 (6)(多選)(2017全國(guó)，6分)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示，三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10 V、17 V、26 V。下列說(shuō)法正確的是()A電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5 V/cmB坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1 VC電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7 eVD電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為9 eV答案：ABD解析：如圖所示，設(shè)a、c之間的d點(diǎn)電勢(shì)與b點(diǎn)相同，則，d點(diǎn)坐標(biāo)為(3.5 cm，6 cm)，過c點(diǎn)作cfbd于f，由幾何關(guān)系可得cf3.6 cm，則電場(chǎng)強(qiáng)度E V/cm2.5 V/cm，故A項(xiàng)正確。因?yàn)樗倪呅蜲acb是矩形，所以有UacUOb，解得坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為1 V，故B項(xiàng)正確。a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低7 V，電子帶負(fù)電，所以電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的高7 eV，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)低9 V，電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為9 eV，故D項(xiàng)正確。5利用功能關(guān)系解決電場(chǎng)中的能量問題 (7)(多選) (2015四川理綜，6分)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)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(kù)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)能增加量答案：BC解析：小球a從N點(diǎn)靜止釋放，過P點(diǎn)后到Q點(diǎn)速度為零，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程只有重力和庫(kù)侖力做功，庫(kù)侖力方向與a的速度方向夾角一直大于90，所以整個(gè)過程中庫(kù)侖力做負(fù)功。小球a從N到Q的過程中，庫(kù)侖力增大，庫(kù)侖力與重力的夾角從90一直減小，所以它們的合力一直增大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。帶電小球a受力如圖所示。在靠近N點(diǎn)的位置，合力與速度夾角小于90，在P點(diǎn)合力與速度夾角大于90，所以小球a從N到P的過程中，速率應(yīng)先增大后減小，故B項(xiàng)正確。從N到Q的過程中，庫(kù)侖力一直做負(fù)功，所以電勢(shì)能一直增加，故C項(xiàng)正確。根據(jù)能量守恒可知，P到Q的過程中，動(dòng)能的減少量等于重力勢(shì)能和電勢(shì)能的增加量之和，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。6靜電場(chǎng)中的圖像問題 a電場(chǎng)中的x圖像(8)(多選)(2017全國(guó)，6分)在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)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)a已在圖中用坐標(biāo)(ra，a)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)的過程中，電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項(xiàng)正確的是()AEaEb41 BEcEd21CWabWbc31 DWbcWcd13答案：AC解析：由題圖可知，a、b、c、d到點(diǎn)電荷的距離ra、rb、rc、rd分別為1 m、2 m、3 m、6 m，根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式Ek可知，故A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤。電場(chǎng)力做功WqU，a與b、b與c、c與d之間的電勢(shì)差分別為3 V、1 V、1 V，所以，故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。b電場(chǎng)中的Ex圖像(9)(多選)(經(jīng)典題，6分)靜電場(chǎng)在x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷()A在x2和x4處電勢(shì)能相等B由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大C由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先增大后減小D由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先減小后增大答案：BC解析：由題意可知，在x1的左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向，在x1的右側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向。帶正電的點(diǎn)電荷從x2運(yùn)動(dòng)到x4的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。帶正電的點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，故B項(xiàng)正確。由x1到x4電場(chǎng)強(qiáng)度的大小先增大后減小，則點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先增大后減小，故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。c. 電場(chǎng)中的Epx圖像(10)(2017河北模擬，6分)M、N是某電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，若在M點(diǎn)釋放一個(gè)初速度為零的電子，電子僅受電場(chǎng)力作用，并沿電場(chǎng)線由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中電子在M點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為EpM，電子在N點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為EpN，則下列說(shuō)法正確的是()A電子在N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小于在M點(diǎn)的動(dòng)能B該電場(chǎng)有可能是勻強(qiáng)電場(chǎng)C該電子運(yùn)動(dòng)的加速度越來(lái)越小D電子運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線答案：C解析：電子僅受電場(chǎng)力的作用，電勢(shì)能與動(dòng)能之和恒定，由圖像可知電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。分析圖像可得電子的電勢(shì)能隨運(yùn)動(dòng)距離的增大，減少得越來(lái)越慢，即經(jīng)過相等距離電場(chǎng)力做功越來(lái)越少，由可得電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。由于電子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電場(chǎng)力逐漸減小，所以加速度逐漸減小，故C項(xiàng)正確。電子從靜止開始沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，可得M、N點(diǎn)所在電場(chǎng)線為直線，則電子的運(yùn)動(dòng)軌跡必為直線，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。