高考物理一轮总复习专题训练 电场能的性质（含解析）.doc

第2讲 电场能的性质1.在地面上空中有方向未知的匀强电场，一带电量为q的小球以某一速度由m点沿如图6212所示的轨迹运动到n点由此可知()a小球所受的电场力一定大于重力b小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变c小球的机械能保持不变d小球的动能一定减小 图6212解析：由题图示的轨迹可知，小球所受的合外力向上或左上方，所以小球所受的电场力一定大于重力；小球以某一速度由m点沿图示轨迹运动到n点的过程中，仅受电场力和重力作用，其小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变，但机械能不守恒若小球所受的合外力(重力和电场力的合力)向上，则小球的动能增加；若小球所受的合外力(重力和电场力的合力)向左上方，则小球的动能可能减小答案：ab2.(2009辽宁、宁夏，18)空间有一匀强电场，在电场中建立如图6213所示的直角坐标系oxyz，m、n、p为电场中的三个点，m点的坐标为(0，a,0)，n点的坐标为(a,0,0)，p点的坐标为.已知电场方向平行于直线mn，m点电势为0，n点电势为1 v，则p点的电势为()a. v b. v c. v d. v解析：mn间的距离为a，p点在mn连线上的投影点离m点的距离为，所以p点的电势为：1 v，d正确答案：d3.如图6214，a、b两点各放一电荷量均为q的等量异种电荷，有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂直平分线上，a、b、c是杆上的三点，且abbcl，b、c关于两电荷连线对称质量为m、带正电荷q的小环套在细杆上，自a点由静止释放，则()图6214a小环通过b点时速度为 b小环通过c点时速度为c小环从b到c速度可能先减小后增大 d小环做匀加速直线运动解析：中垂线上各点的合场强均为水平向右，与环的运动方向垂直不做功，故小环做自由落体运动答案：ad4.绝缘细绳的一端固定在天花板上，另一端连接着一个带负电的电荷量为q、质量为m的小球，当空间存在水平方向的匀强电场后，绳稳定处于与竖直方向成60角的位置如图6215所示，已知细绳长为l，让小球从30的a点释放，则()图6215a匀强电场的场强为 b匀强电场的场强为c小球的最大速度为 d小球的最大速度为(1)解析：小球在60时处于平衡，则eqmgtan ，所以e，选项a错误、b正确；小球第一次到达平衡位置处的速度是小球的最大速度，根据动能定理有：qe(lsin 60lsin 30)mg(lcos 30lcos 60)mv2，联立解得v(1)，选项c错误、d正确答案：bd5.如图6216所示，一个质量为4103 kg、电荷量为2106 c的小球，套在绝缘杆上，杆可在竖直平面内绕上端转动，球与杆的动摩擦因数为0.5.整个装置处于电场强度大小为210 4 n/c，方向水平向右的匀强电场中，取g10 m/s2.求：图6216(1)杆与竖直方向夹角多大时，小球运动速度变化最快(2)当杆竖直放置时，球沿杆下滑1 m所损失的机械能解析：(1)当杆转到沿合力方向，不受摩擦力作用时，小球加速度最大，合力与竖直方向夹角为cot ，30.(2)fnqe，fffnqe，wffxqex0.5210621041 j2102 j.答案：(1)30(2)2102 j 1.如图6217所示，光滑绝缘细杆ab，水平放置于被固定的带负电荷的小球的正上方，小球的电荷量为q，可视为点电荷a、b是水平细杆上的两点，且在以带负电小球为圆心的同一竖直圆周上一个质量为m、电荷量为q的带正电的小圆环(可视为质点)套在细杆上，由a点静止释放，在小圆环由a点运动到b点的过程中，下列说法中正确的是()图6217a小圆环所受库仑力的大小先增大后减小b小圆环的加速度先增大后减小c小圆环的动能先增加后减少d小圆环与负电荷组成的系统电势能先增加后减少解析：库仑力的大小先增大后减小；加速度先减小后增大；由动能定理，电场力先做正功后做负功，因而动能先增加后减少，电势能先减少后增加答案：ac2.如图6218所示，直线是真空中两点电荷形成的电场中的一条电场线，a、b是这条直线上的两点，一个带正电的粒子在只受电场力的情况下，以速度va经过a点沿直线向b点运动，经一段时间以后，该带电粒子以速度vb经过b点，且vb与va方向相反，则()图6218aa点的电势一定低于b点的电势ba点的场强一定大于b点的场强c该带电粒子在a点的电势能一定小于它在b点的电势能d该带电粒子在a点时的动能与电势能之和等于它在b点时的动能与电势能之和解析：一条电场线无法确定电场的强弱，b错答案：acd3. (2009全国，19)如图6219中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子m、n质量相等，所带电荷的绝对值也相等现将m、n从虚线上的o点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示点a、b、c为实线与虚线的交点已知o点电势高于c点，若不计重力，则()图6219am带负电荷，n带正电荷bn在a点的速度与m在c点的速度大小相同cn在从o点运动至a点的过程中克服电场力做功dm在从o点运动至b 点的过程中，电场力对它做的功等于零解析：因为o点电势高于c点电势，可知场强方向竖直向下，正电荷受到的电场力向下，负电荷受到的电场力向上，可知m是正电荷，n是负电荷，故a错，m运动到c点电场力做正功，n运动到a点电场力也做正功，且m、n电量相等，匀强电场相等距离的等势线间的电势差也相等，所以做功相等，选项b正确、c错；由于o、b点在同一等势面上，故m在从o点运动到b点的过程中电场力做功为零，选项d正确答案：bd4.如图6220甲所示，一条电场线与ox轴重合，取o点电势为零，ox方向上各点的电势随x变化的情况如图乙所示，若在o点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则()图6220a电子将沿ox方向运动 b电子的电势能将增大c电子运动的加速度恒定 d电子运动的加速度先减小后增大解析：由题图甲可知o点右边的电势大于o点的电势，故电场线沿ox的反方向，在o点静止释放电子，且电子仅受电场力作用时，电子将沿ox方向运动，a正确；电场力做正功，电势能减小，b错；从图乙可知电势在相同距离的变化量先减小后增大，故电场强度先减小后增大，故电子运动的加速度先减小后增大，c错，d正确答案：ad5.如图6221所示，光滑曲面上方有一固定的带电量为q的点电荷，现有一带电量为q的金属小球(可视为质点)，在a点以初速度v0沿曲面射入，小球与曲面相互绝缘，则()图6221a小球从a点运动到b点过程中，速度逐渐减小b小球从a点到c点过程中，重力势能的增加量等于其动能的减少量c小球在c点时受到q的库仑力最大，所以对曲面的压力最大d小球在曲面上运动过程中，机械能始终守恒解析：小球从a点到b点的过程中，小球受到q的库仑力做负功，速度逐渐减小，a正确；从a点到c点小球受到的库仑力和重力做负功，由动能定理，b不正确；由于小球在曲面上运动，且受到的库仑力方向在不断变化，因此不能确定小球在c点对曲面的压力最大，c不正确；库仑力做功，则机械能不守恒，d不正确答案：a6.有一个点电荷只受电场力的作用，分别从两电场中的a点由静止释放，在它沿直线运动到b点的过程中，动能ek随位移x变化的关系图象如图6222所示中的图线则下列说法正确的是()图6222a正电荷在a图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是b负电荷在b图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是c负电荷在c图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是d负电荷在d图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是解析：从图中不难看出分匀强电场和非匀强电场，点电荷在匀强电场中由动能定理得ekqex，即点电荷动能与其位移成正比，图线如所示，结合点电荷受力与场强方向故a、b正确；在非匀强电场中，由于场强e的变化，使得点电荷动能与其位移不再成正比，由图线可知点电荷动能随位移的增大而增大，并且变化得越来越快，即场强e越来越大，因此c正确，d错误答案：abc7.如图6223所示，在粗糙的斜面上固定一点电荷q，在m点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块，小物块在q的电场中沿斜面运动到n点静止，则从m到n的过程中()图622a小物块所受的电场力减小b小物块的电势能可能增加c小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功dm点的电势一定高于n点的电势解析：q为点电荷，由于m点距点电荷q的距离比n点小，所以小物块在n点受到的电场力小于在m点受到的电场力，选项a正确由小物块的初、末状态可知，小物块从m到n的过程先加速再减速，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间的库仑力为斥力，电场力做正功，电势能减小，选项b错误由功能关系可知，克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和，故选项c正确因不知q和物块的电性，无法判断电势高低，选项d错误答案：ac8.(2010石家庄质检)如图6224所示，绝缘水平面上固定一正点电荷q，另一电荷量为q、质量为m的滑块(可看作点电荷)从a点以初速度v0沿水平面向q运动，到达b点时速度为零已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g.以下判断正确的是()图6224a滑块在运动过程中所受q的库仑力有可能大于滑动摩擦力b滑块在运动过程的中间时刻速率大于c此过程中产生的内能为dq产生的电场中a、b两点间的电势差uab解析：若滑块受到的库仑力某时刻大于摩擦力，则滑块即开始做加速运动，不会在b点停下，故a错误；水平方向上滑块受到恒定的摩擦力和逐渐变大的库仑力，且摩擦力大于库仑力，应做加速度逐渐减小的减速运动，前半段时间速度变化量较大，故中间时刻滑块速率小于，b错误；滑块从a运动到b的过程中，动能和电势能减小，转化为内能，故内能qmvquabmgs，显然q，c错误；由上式还可得：uab，d正确答案：d9.如图6225所示，匀强电场场强的大小为e，方向与水平面的夹角为(45)，场中有一质量为m、电荷量为q的带电小球，用长为l的绝缘细线悬挂于o点，当小球静止时，细线恰好水平现用一外力将小球缓慢拉至竖直方向最低点，小球电荷量保持不变，在此过程中()图6225a该外力所做的功为mglcot b带电小球的电势能增加qel(sin cos )c带电小球的电势能增加2mglcot d该外力所做的功为mgltan 解析：由于小球静止时，细线恰好水平，所以重力与电场力的合力大小为mgcot ，方向水平向右，在外力将小球缓慢拉至竖直方向最低点的过程中，小球在重力与电场力的合力方向的位移为l，外力克服重力与电场力的合力做功mglcot ，a正确，d错误；小球的重力势能减小mgl，在场强方向的位移为l(sin cos )，电场力对小球做的功为qel(sin cos )，电势能增加qel(sin cos )，b正确，c错误答案：ab10.在一个水平面上建立x轴，在过原点o垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小e6.0105 n/c，方向与x轴正方向相同在o处放一个电荷量q5.0108 c，质量m1.0102 kg的绝缘物块物块与水平面间的动摩擦因数0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v02.0 m/s，如图6226所示(g取10 m/s2)试求：图6226(1)物块向右运动的最大距离；(2)物块最终停止的位置解析：(1)设物块向右运动的最大距离为xm ，由动能定理得：mgxme|q|xm0mv可求得：xm0.4 m.(2)因eqmg，物块不可能停止在o点右侧，设最终停在o点左侧且离o点为x处由动能定理得：e|q|xmmg(xmx)0，可得：x0.2 m.答案：(1)0.4 m(2)o点左侧0.2 m处11.如图6227所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上极板开有一小孔，质量均为m，带电荷量均为q的两个带电小球(视为质点)，其间用长为l的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，已知d2l，今使下端小球恰好位于小孔中，由静止释放，让两球竖直下落当下端的小球到达下极板时，速度刚好为零试求：图6227(1)两极板间匀强电场的电场强度；(2)球运动中的最大速度解析：(1)两球由静止开始下落到下端的小球到达下极板的过程中，由动能定理得：2mgdeqdeq(dl)0，则有e4mg/3q.(2)两球由静止开始下落至上端小球恰进入小孔时小球达到最大速度，此过程利用动能定理得：2mgleql，则有v .答案：(1)(2) 12.如图6228所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆ac，其下端(c端)距地面高度h0.8 m有一质量500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度，沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好通过c端的正下方p点处(g取10 m/s2)求：图6228(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向(2)小环在直杆上匀速运