2018届高考物理大一轮复习题组层级快练31第七单元电场2电场能的性质.docx

题组层级快练(三十一)电场能的性质一、选择题1(2016课标全国)关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功答案B解析静电场中的电场线不可能相交，等势面也不可能相交，否则的话会出现一个点有两个电场强度和两个电势值的矛盾，A项错误；由WABqUAB可知，当电荷在等势面上移动时，电荷的电势能不变，如果电场线不与等势面垂直，那么电荷将受到电场力，在电荷运动时必然会做功并引起电势能变化，这就矛盾了，B项正确；同一等势面上各点电势相等，但电场强度不一定相等，C项错误；对于负电荷，q0，由电场力做功的公式WABqUAB可知WABEb，由a知C项正确；因质子在a、b两点的电势能大小无法比较，由Epq知，a、b两点的电势无法比较，D项错误4.如图所示，在匀强电场中，有一个与匀强电场平行的直角三角形区域ABC，AB6 cm，BC2 cm，A点的电势为A10 V，B点的电势为B4 V，C点的电势为C2 V则()A将电荷量为2106 C的电荷从B点移到C点，电场力做功为1.2105 JB将电荷量为2106 C的电荷从B点移到A再到C点，电场力做功为1.2105 JC此电场的电场强度大小为E102 V/m，从A指向CD此电场的电场强度大小为E2102 V/m，沿C的平分线斜向上答案BD解析电荷从B点移到C点，电场力做功为WBCqUBC21066 J1.2105 J根据A、B、C三点电势的关系可知，BD平分AC且为过B点的等势线，如图所示，电场方向沿C的平分线斜向上，dBCcos302 cm3 cm，E2102 V/m.5(2016衡水中学期末)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则()AN点的电场强度大小为零BA点的电场强度大小为零CNC间电场强度方向指向x轴正方向D将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功答案D解析A、N点的电势等于零，电场强度大小不为零，A、B项错误；从N到C电势升高，N、C间电场强度方向指向x轴负方向，C项错误；从N到C电势升高，从C到D电势降低，将一负点电荷从N点移到C点，电场力做正功，从C点到D点，电场力做负功，D项正确6.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0x2段是关于直线xx1对称的曲线，x2x3段是直线，则下列说法正确的是()Ax1处电场强度最小，但不为零B粒子在0x2段做匀变速运动，x2x3段做匀速直线运动Cx2x3段的电场强度大小方向均不变，为一定值D在0、x1、x2、x3处电势0、1、2、3的关系为3201答案C解析根据电势能与电势的关系：Epq，场强与电势的关系：E，得E，Epx图像切线的斜率等于，根据数学知识可知，x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零，故A项错误；由图看出在0x1段图像切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动，x1x2段图像切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动x2x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故B项错误，C项正确根据电势能与电势的关系：Epq，粒子带负电，q0，则知：电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有：320mgsin，故A、C项错误；根据电势能的变化量与电场力做功的关系可得，在从A点至C点的过程中，电势能的增加量为EpACWACqUCA，在从C点至B点的过程中，电势能的增加量为EpCBWCBqUBC，又UCAUBC，则EpACmg，虚线右侧的水平面光滑一轻弹簧右端固定在墙上，处于原长时，左端恰好位于虚线位置，把滑块放到虚线左侧L处，并给滑块一个向左的初速度v0，已知滑块与绝缘水平面间的动摩擦因数为，求：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)滑块在整个运动过程中产生的热量解析(1)设滑块向左运动x时减速到零，由能量守恒定律有(qEmg)xmv02解得x之后滑块向右加速运动，设第一次到达虚线时的动能为Ek由能量守恒定律，得qE(xL)Ekmg(xL)解得Ek(qEmg)L滑块从虚线处压缩弹簧至最短的过程，机械能守恒，动能全部转化为弹性势能，所以弹簧的最大弹性势能为Epm(qEmg)L(2)滑块往返运动，最终停在虚线位置，整个过程电场力做正功，为WqEL，电势能减少量为qEL，由能量守恒定律，整个过程产生的热量等于滑块机械能的减少量与电势能的减少量之和，即QqELmv0212.在光滑绝缘的水平面上放置一个质量m0.2 kg、带电荷量q5104 C的小球，小球系在长L0.5 m的绝缘细线上，线的另一端固定在O点整个装置置于匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿OA方向，如图所示(此图为俯视图)现给小球一个初速度使其绕O点做圆周运动，小球经过A点时细线的张力F140 N，小球在运动过程中，最大动能比最小动能大20 J，小球可视为质点(1)求电场强度的大小；(2)求运动过程中小球的最小动能；(3)若小球运动到动能最小的位置时细线被剪断，则小球经多长时间其动能与在A点时的动能相等？此时小球距A点多远？答案(1)4104 N/C(2)10 J(3) s m解析(1)对小球，由动能定理，得2qELEk解得E4104 N/C(2)在A点处对小球由牛顿第二定律，得FqEmEkminEkAEkmvA2Ek解得Ekmin10 J(3)设小球在B处的动能最小，则Ekmin10 JmvB2解得vB10 m/s细线被剪断后小球做类平抛运动yt2xvBt小球由B点到A点与由B点到过A点的等势线上的某处所受的静电力做的功相同，故小球在过A点的等势线上的某处的动能与在A点时的动能相同，则y2L解得t s，x m13如图所示，在光滑绝缘的水平面上，有一长为L的绝缘轻杆，可绕固定转轴O在水平面内无摩擦转动，另一端固定一质量为m、电荷量为q的带电小球，整个装置置于场强为E方向水平向右的匀强电场中，小球受到方向始终与杆垂直的作用力F.从杆与电场方向垂直的图示位置开始计时，杆转过的角度用表示，选取转轴O处电势为零(1)当杆逆时针转过90，求小球电势能的变化量；(2)若杆以角速度逆时针匀速转动，求小球电势能最大时所对应的时刻；(3)若在图示位置给小球向右的初速度v0，且F，求杆逆时针转动过程中小球的最小速度？解析(1)根据功能关系可知，EpWEqL(2)杆以角速度逆时针方向匀速转动时，小球电势能Ep随时间t变化关系为：EpEqLsin(t)可知当t2k(k0，1，2，3)时，电势能Ep最大，因此，解得t(k0，1，2，3)(3)因开始时FqE，杆先减速转动；当FqEc