（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第七章 静电场 课时分层作业 二十一 7.2 电场能的性质.doc

课时分层作业 二十一电场能的性质(45分钟100分)【基础达标题组】一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。16题为单选题,710题为多选题)1.(2018衡水模拟)两个带电量均为q的正电荷,固定于两点,它们连线的垂直平分线mn交其连线于o点,如图所示,现在mn上取a、b两点,且ao=ob,将电荷q从a移至b的过程中()a.电场力一定先做正功后做负功b.电场力可能先做负功后做正功c.电场力一直做正功d.电场力一直做负功【解析】选b。两个等量的正电荷连线中垂线mn上的电场方向从o点沿mn向两边方向,电荷q从a移至b的过程中,因不知电荷q的电性,则电场力可能先做负功后做正功,也可能先做正功后做负功,故b正确,a、c、d错误。2.(2018深圳模拟)两个固定的等量异号点电荷所产生电场等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中a点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受静电力作用,则粒子在电场中()a.做直线运动,电势能先变小后变大b.做直线运动,电势能先变大后变小c.做曲线运动,电势能先变小后变大d.做曲线运动,电势能先变大后变小【解析】选c。根据电场线与等势线垂直可知,在a点电场线方向应与速度v垂直,则粒子所受的电场力方向向上,与初速度v也垂直,粒子做曲线运动,粒子靠近正电荷时,电场力做正功,离开正电荷时,电场力做负功,则其电势能先变小后变大,故c正确,a、b、d错误。3.两个等量点电荷位于x轴上,它们的静电场的电势随位置x变化规律如图所示(只画出了部分区域内的电势),x轴上有两点m、n,且omon,由图可知()a.n点的电势低于m点的电势b.m、n两点的电场方向相同且m点的场强大小大于n点的场强大小c.仅在电场力作用下,正电荷可以在x轴上m、n之间的某两点做往复运动d.负电荷沿x轴从m点移到n点的过程中电场力先做正功后做负功【解析】选b。由题图知,n点的电势高于m点的电势,故a错误;由e=可知,图象斜率的绝对值等于场强大小,可以看出m点的场强大小大于n点的场强大小,斜率都为正值,说明m、n点的电场方向相同,故b正确;沿着电场线方向电势降低,可知电场线的方向从n指向m,正电荷在x轴上m、n之间所受的电场力始终由n指向m,正电荷做单向直线运动,故c错误;负电荷沿x轴从m移到n点的过程中,电场力方向由m指向n,电场力方向与位移方向相同,电场力一直做正功,故d错误。【总结提升】由-x图象分析场强、电势的大小关系(1)在-x图象中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向。(2)电场强度的大小等于-x图线的斜率大小,电场强度为零处,-x图线存在极值,其切线的斜率为零。(3)在-x图象中分析移动电荷时电势能的变化,可用wab=quab,分析wab的正负,然后做出判断。4.(2018龙岩模拟)以无穷远处的电势为零,在电荷量为q的点电荷周围某点的电势可用=k计算,式中r为该点到点电荷的距离,k为静电力常量。两电荷量大小均为q的异种点电荷固定在相距为l的两点,如图所示。现将一质子(电荷量为e)从两点电荷连线上的a点沿以电荷+q为圆心、半径为r的半圆形轨迹abc移到c点,质子从a移到c的过程中电势能的变化情况为()a.增加b.增加c.减少d.减少【解析】选b。a点的电势为a=k+k,c点的电势为c=k+k,则a、c间的电势差为uac=a-c=-,质子从a移到c,电场力做功为wac=euac=-,电场力做负功,所以质子的电势能增加,故b正确,a、c、d错误。5.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,m、n、p、q是它们的交点,四点处的电势分别为m、n、p、q。一电子由m点分别运动到n点和p点的过程中,电场力所做的负功相等,则()a.直线a位于某一等势面内,mqb.直线c位于某一等势面内,mnc.若电子由m点运动到q点,电场力做正功d.若电子由p点运动到q点,电场力做负功【解题指导】解答本题时应从以下三点进行分析:(1)熟练掌握匀强电场的特点。(2)根据电场力做负功判断两点电势的高低。(3)根据电子两次做功相等分析n、p两点电势的高低。【解析】选b。根据电子移动过程中电场力做负功,可知mn,mp,由于电场力做功相等,可知n=p,直线d位于同一等势面内,根据匀强电场的特点,可判断直线c也位于同一等势面内,故选项b正确,a错误;由于m=q,电子由m点到q点,电场力做功为零,c错误;因为p2=01d.x2x3段的电场强度大小方向均不变【解析】选d。根据电势能与电势的关系ep=q,场强与电势差的关系e=得,e=,由数学知识可知ep-x图象切线的斜率等于eq,x1处切线斜率为零,则知x1处电场强度为零,故a错误,由图看出在0x1段图象切线的斜率不断减小,可知场强减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,做非匀变速运动,x1x2段图象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,是匀强电场,粒子所受的电场力不变,做匀变速直线运动,故b错误,d正确;根据电势能与电势的关系ep=q,粒子带负电,q2=03,故c错误。【加固训练】如图所示,真空中有一半径为r、电荷量为+q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴。理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示,则()a.x2处场强大小为b.球内部的电场为匀强电场c.x1、x2两点处的电势相同d.假设将试探电荷沿x轴移动,则从x1移到r处和从r移到x2处电场力做功相同【解析】选a。计算x2处的电场强度时,可把带电球体等效为位于原点的点电荷,则有x2处场强大小为e=k,故a正确;由乙图e-x图象可知,球内部由o到球表面区间电场强度均匀增大,所以内部电场为非匀强电场,故b错误;x轴上o点右侧的电场方向始终是向右的,沿着电场的方向电势逐渐减小,可知,故c错误;e-x图象与x轴所围面积表示电势差,由乙图可知两处面积不相等,所以x1处与球表面、球表面与x2处的电势差不同,则将试探电荷沿x轴从x1移到r处和从r移到x2处电场力做功不相同,故d错误。7.(2016海南高考)如图,一带正电的点电荷固定于o点,两虚线圆均以o为圆心,两实线分别为带电粒子m和n先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是()a.m带负电荷,n带正电荷b.m在b点的动能小于它在a点的动能c.n在d点的电势能等于它在e点的电势能d.n在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功【解析】选a、b、c。由图中带电粒子m和n先后在电场中运动的轨迹可知,粒子m受到引力作用所以带负电,粒子n受到斥力作用所以带正电,选项a正确;由于a点比b点更靠近带正电的点电荷,所以粒子m由a点运动到b点的过程中粒子要克服电场力做功,动能减小,选项b正确;d点和e点在同一个等势面上,所以n在d点的电势能等于它在e点的电势能,选项c正确;粒子n带正电,从c点运动到d点的过程中电场力做正功,选项d错误。8.(2018临汾模拟)图中k、l、m为静电场中的3个相距很近的等势面(k、m之间无电荷)。一带电粒子射入此静电场后,依abcde轨迹运动。已知电势klm,ulk=uml,且粒子在ab段做减速运动。下列说法中正确的是(不计重力)()a.粒子带正电b.粒子在a点的加速度小于在c点的加速度c.粒子在a点的动能大于在e点的动能d.粒子在c点的电势能大于在d点的电势能【解析】选a、b、d。由于kl0),同时加一匀强电场,场强方向与oab所在平面平行。现从o点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球,该小球通过了a点,到达a点时的动能是初动能的3倍;若该小球从o点以同样的初动能沿另一方向抛出,恰好通过b点,且到达b点时的动能为初动能的6倍。重力加速度大小为g。求:(1)无电场时,小球到达a点时的动能与初动能的比值。(2)电场强度的大小和方向。【解析】(1)设小球的初速度为v0,初动能为ek0,从o点运动到a点的时间为t,令oa=d,则ob=d,根据平抛运动的规律有dsin60=v0tdcos60=gt2又有ek0=m由式得ek0=mgd设小球到达a点时的动能为eka,则eka=ek0+mgd由式得=(2)加电场后,小球从o点到a点和b点,高度分别降低了和,设电势能分别减小epa和epb,由能量守恒及式得epa=3ek0-ek0-mgd=ek0epb=6ek0-ek0-mgd=ek0在匀强电场中