【步步高】2014高考物理大一轮复习 6.2 电场的能的性质

1 6 26 2 电场的能的性质电场的能的性质 1 如图 6 2 18 所示 a b c为电场中同一条电场线上的三点 其中c为ab的中 点 已知a b两点的电势分别为 a 3 V b 9 V 则下列叙述正确的是 A 该电场在c点处的电势一定为 6 V B a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb C 正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大 D 正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增大 解析 本题电场线只有一条 又没说明是哪种电场的电场线 因此电势降落及场强大 小 情况都不能确定 A B 错 a b两点电势已知 正电荷从a到b是从低电势向高电势 运动 电场力做负功 动能减小 电势能增大 C 对 D 错 答案 C 2 如图 6 2 2 所示 实线是两个等量点电荷P Q形成电场的等势面 虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹 a b c是轨迹上 的三个点 b位于P Q连线的中点 则 A 两点电荷P Q电性相反 B a点的电场强度大于b点的电场强度 C 带电粒子在a点的电势能大于在c点的电势能 D 带电粒子在a点的动能小于在b点的动能 解析 本题考查电势能 等势面 曲线运动及动能定理 由带电粒子运 动轨迹可以看出其靠近P Q两电荷时均受到库仑斥力作用 所以P Q两点电荷电性 相同 选项 A 错误 由于a点等势面比b点等势面密 故a点电场强度大 选项 B 正确 由于两点电荷带等量同种电荷 从图像可以看出c点与a点电势相等 经判断可知带电 粒子在a点的电势能等于在c点的电势能 选项 C 错误 若带电粒子从b点向a点运动 电场力做负功 其电势能增加 动能减小 选项 D 正确 答案 BD 3 一正电荷仅在电场力作用下 从A点运动到B点 速度大小随时间 变化的图像如图 6 2 3 所示 下列关于A B两点电场强度E的 图 6 2 18 图 6 2 2 2 大小和电势 的高低的判断 正确的是 A EA EB A B B EA EB A B C EA B D EA EB A B 解析 物体受电场力的作用 合力不为零 由运动图像可知速度的大小又没有变化 故 物体只能做匀速圆周运动 故选 B 答案 B 4 如图 6 2 4 所示 在真空中的A B两点分别放置等量异种 点电荷 在A B两点间取一正五角星形路径abcdefghija 五角星的中心与A B的中点重合 其中af连线与AB连线垂 直 现将一电子沿该路径逆时针移动一周 下列判断正确的 是 A e点和g点的电场强度相同 B a点和f点的电势相等 C 电子从g点到f点再到e点过程中 电势能先减小再增大 D 电子从f点到e点再到d点过程中 电场力先做正功后做负功 解析 e g两点电场强度大小相等 方向不同 A 项错 a f两点电势均为零 B 项正 确 电子从g f e的过程中 电场力做负功 电势能增加 C 项错 电子从f e d 的 过程中 电场力先做负功后做正功 D 项错 答案 B 5 电场强度为E 1 0 102 V m 的匀强电场中 有相距d 2 0 10 2 m 的a b两点 则 a b两点间的电势差可能为 A 1 0 V B 2 0 V C 3 0 V D 4 0 V 解析 a b两等势面的最大距离d 2 0 10 2 m 故由公式U Ed可得a b间的最大 电势差Umax 2 V 所以Uab 2 V 故 A B 正确 答案 AB 6 如图 6 2 5 所示 在正点电荷Q形成的电场中 AD BC是以Q为 圆心的两段圆弧 正点电荷q沿A B C D A移动 则 该电荷q A 沿BC运动时不受电场力作用 图 6 2 3 图 6 2 4 图 6 2 5 3 B 沿DA运动时电场力不做功 C 在B点时的电势能比在D点时小 D 在A点时受到的电场力比在C点时小 解析 电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 选项 A 错误 DA是点电荷形 成的电场中的一条等势线 在等势线上移动电荷 电场力不作功 选项 B 正确 A到B 电场力做正功 电势能减少 D A两点电势相等 电势能也相等 B点的电动势能比D 点的小 选项 C 正确 由点电荷电场分布特征可知道场强A大于C 点电荷在A点时受 到的电场力比在C点时大 选项 D 错误 答案 BC 7 在光滑的绝缘水平面上 有一个正方形abcd 顶点a c处分别固 定一个正点电荷 电荷量相等 如图 6 2 6 所示 若将一个带负 电的粒子置于b点 自由释放 粒子将沿着对角线bd往复运动 粒 子从b点运动到d点的过程中 A 先做匀加速运动 后做匀减速运动 B 先从高电势到低电势 后从低电势到高电势 C 电势能与机械能之和先增大 后减小 D 电势能先减小 后增大 解析 粒子在从b点到d点的过程中虽然是先加速后减速 但不是匀变速 故 A 错误 由等量同种电荷的电场线可知 从b点到d点电势先升高后降低 故 B 不对 此过程中 粒子只受电场力作用 故其机械能和电势能之和是不变的 故 C 错误 粒子在从b点到 d点的过程中 电场力先做正功再做负功 电势能先减少 后增加 故选 D 答案 D 8 通常一次闪电过程历时约 0 2 0 3 s 它由若干个相继发生的闪击构成 每个闪击持 续时间仅 40 80 s 电荷转移主要发生在第一个闪击过程中 在某一次闪电前云地 之间的电势差约为 1 0 109 V 云地间距离约为 1 km 第一个闪击过程中云地间转移 的电荷量约为 6 C 闪击持续时间约为 60 s 假定闪电前云地间的电场是均匀的 根 据以上数据 下列判断正确的是 A 闪电电流的瞬时值可达到 1 105 A B 整个闪电过程的平均功率约为 1 1014 W C 闪电前云地间的电场强度约为 1 106 V m D 整个闪电过程向外释放的能量约为 6 106 J 图 6 2 6 4 解析 由I A 1 105 A 知 A 对 由E q t 6 6 10 5 U d 1 0 109 1 103 V m 1 106 V m 知 C 对 由W qU 6 1 0 109 J 6 109 J 知 D 错 P1 W t 6 109 0 2 W 3 1010 W B 错 答案 AC 9 如图 6 2 7 所示 匀强电场中某电场线上的两点A B相距 0 2m 正点电荷q 10 6C 从A移到B 电场力做功 2 10 6 J 则 A 该电场的场强为 10 V m B 该电场的方向由A向B C A B间的电势差为 10 V D B点的电势比A点的高 解析 由题意知 Uab V 2 V 由电场强度的定义可知 E W q 2 10 6 10 6 Uab d 2 0 2 V m 10 V m 故 A 正确 C 错误 因为从A到B电场力做正功 所以场强方向由A到B A点电势高 故 B 正确 D 错误 答案 AB 11 如图 6 2 8 所示 在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面 斜面上 有一带电金属块沿斜面滑下 已知在金属块滑下的过程中动能增加了 12 J 金属块克服摩擦力做功 8 J 重力做功 24 J 则以下判断正确 的是 A 金属块带负电荷 B 金属块克服电场力做功 8 J C 金属块的电势能减少 4 J D 金属块的机械能减少 12 J 解析 金属块滑下的过程中动能增加了 12 J 由动能定理知合外力做功 12 J 其中包 括 重力 摩擦力和电场力做功 摩擦力做功Wf 8 J 重力做功WG 24 J 所以可得电 图 6 2 7 图 6 2 8 5 场力做功WF 4 J 电场力做负功 金属块带正电 电势能增加了 4 J 选项 A B C 错误 由功能关系可知 机械能的变化 E Wf WF 12 J 即机械能减少 12 J 选 项 D 正确 答案 D 11 如图 6 2 9 所示 圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面 相 邻两等势面间的电势差相等 光滑绝缘直杆沿电场方向水平放 置并固定不动 杆上套有一带正电的小滑块 可视为质点 滑 块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连 并以某一初速度从M点运 动到N点 OM ON 若滑块在M N时弹簧的弹力大小相等 弹簧 始终在弹性限度内 则 A 滑块从M到N的过程中 速度可能一直增大 B 滑块从位置 1 到 2 的过程中 电场力做的功比从位置 3 到 4 的小 C 在M N之间的范围内 可能存在滑块速度相同的两个位置 D 在M N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置 解析 滑块运动过程中受重力 支持力 电场力 弹簧弹力作用 合力的方向可能一直 向右 也可能先向右后向左 因而滑块可能一直加速 也可能先加速后减速 A C 选 项正确 只有在MN的中点弹力与杆垂直 加速度仅由电场力确定 D 项错误 因 1 2 之间和 3 4 之间的电势差相等 所以滑块在 1 2 之间和 3 4 之间移动时电场力做的 功 相等 B 项错误 答案 AC 13 如图 6 2 10 所示 在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h 高度的P点 固定电荷量为 Q的点电荷 一质量为m 带电荷量 为 q的物块 可视为质点 从轨道上的A点以初速度v0沿轨道 向右运动 当运动到P点正下方B点时速度为v 已知点电荷产生 的电场在A点的电势为 取无穷远处电势为零 PA连线与水平 轨道的夹角为 60 试求 1 物块在A点时受到轨道的支持力大小 2 点电荷 Q产生的电场在B点的电势 解析 1 物块在A点受重力 电场力 支持力 分解电