课时跟踪检测(二十一)　电场能的性质

课时跟踪检测 二十一 电场能的性质 一 单项选择题 1 2014 北京东城联考 如图 1 所示 直线 MN 是某电场中的一条电场线 方向未画出 虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下 由 a 到 b 的运动轨迹 轨迹为一抛物线 下列 判断正确的是 图 1 A 电场线 MN 的方向一定是由 N 指向 M B 带电粒子由 a 运动到 b 的过程中动能一定逐渐减小 C 带电粒子在 a 点的电势能一定大于在 b 点的电势能 D 带电粒子在 a 点的加速度一定大于在 b 点的加速度 2 2014 辽宁铁岭市期中检测 如图 2 所示的同心圆是电场中的一簇等势线 一个电子 只在电场力作用下沿着直线由 A C 运动时的速度越来越小 B 为线段 AC 的中点 则下列 说法正确的是 图 2 A 电子沿 AC 方向运动时受到的电场力越来越小 B 电子沿 AC 方向运动时它具有的电势能越来越大 C 电势差 UAB UBC D 电势 A B C 3 如图 3 所示 有四个等量异种电荷 放在正方形的四个顶点处 A B C D 为正 方形四个边的中点 O 为正方形的中心 下列说法中正确的是 图 3 A A B C D 四个点的电场强度相同 B O 点电场强度等于零 C 将一带正电的试探电荷匀速从 B 点沿直线移动到 D 点 电场力做功为零 D 将一带正电的试探电荷匀速从 A 点沿直线移动到 C 点 试探电荷具有的电势能增 大 4 2014 琼海一模 如图 4 所示 将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧 两球在空间 形成了稳定的静电场 实线为电场线 虚线为等势线 A B 两点与两球球心连线位于同一 直线上 C D 两点关于直线 AB 对称 则 图 4 A A 点和 B 点的电势相同 B C 点和 D 点的电场强度相同 C 正电荷从 A 点移至 B 点 电场力做正功 D 负电荷从 C 点移至 D 点 电势能增大 5 2014 临沂质检 如图 5 所示 平行板电容器的两个极板竖直放置 并接直流电源 若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器 a 到 c 是直线 由于电极板边缘效应 粒子 从 c 到 d 是曲线 重力加速度为 g 则该粒子 图 5 A 在 ac 段受重力与电场力平衡并做匀速运动 cd 段电场力大于重力 B a 到 c 匀加速直线运动 加速度是 g cos C a 至 d 重力势能减小 电势能增加 D a 至 d 粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向 6 2014 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 6 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 图 6 A N 点的电场强度大小为零 B A 点的电场强度大小为零 C NC 间场强方向指向 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 二 多项选择题 7 现有两个边长不等的正方形 ABCD 和 abcd 如图 7 所示 且 Aa Bb Cc Dd 间距 相等 在 AB AC CD DB 的中点分别放等量的点电荷 其中 AB AC 中点放的点电荷 带正电 CD BD 的中点放的点电荷带负电 取无穷远处电势为零 则下列说法中正确的 是 图 7 A O 点的电场强度和电势均为零 B 把一正点电荷沿着 b d c 的路径移动时 电场力做功为零 C 同一点电荷在 a d 两点所受电场力相同 D 将一负点电荷由 a 点移到 b 点电势能减小 8 2012 山东高考 图 8 中虚线为一组间距相等的同心圆 圆心处固定一带正电的点电 荷 一带电粒子以一定初速度射入电场 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹 a b c 三点是实线与虚线的交点 则该粒子 图 8 A 带负电 B 在 c 点受力最大 C 在 b 点的电势能大于在 c 点的电势能 D 由 a 点到 b 点的动能变化大于由 b 点到 c 点的动能变化 9 2013 天津高考 两个带等量正电的点电荷 固定在图 9 中 P Q 两点 MN 为 PQ 连线的中垂线 交 PQ 于 O 点 A 点为 MN 上的一点 一带负电的试探电荷 q 从 A 点由 静止释放 只在静电力作用下运动 取无限远处的电势为零 则 图 9 A q 由 A 向 O 的运动是匀加速直线运动 B q 由 A 向 O 运动的过程电势能逐渐减小 C q 运动到 O 点时的动能最大 D q 运动到 O 点时电势能为零 10 2014 南昌模拟 A B 是一条电场线上的两点 若在 A 点释放一初速度为零的电子 电子仅在电场力作用下沿电场线从 A 运动到 B 其电势能 Ep随位移 s 变化的规律如图 10 所示 设 A B 两点的电场强度分别为 EA和 EB 电势分别为 A和 B 则 图 10 A EA EB B EA B D A B 三 非选择题 11 2014 北京东城区联考 如图 11 所示 A B 两点所在的圆半径分别为 r1和 r2 这 两个圆为同心圆 圆心处有一带电为 Q 的点电荷 内外圆间的电势差为 U 一电子仅在 电场力作用下由 A 运动到 B 电子经过 B 点时速度为 v 若电子质量为 m 带电荷量为 e 求 图 11 1 电子经过 B 点时的加速度大小 2 电子在 A 点时的速度大小 v0 12 如图 12 所示 固定于同一条竖直线上的点电荷 A B 相距为 2d 电量分别为 Q 和 Q MN 是竖直放置的光滑绝缘细杆 另有一个穿过细杆的带电小球 p 质量为 m 电 量为 q 可视为点电荷 q 远小于 Q 现将小球 p 从与点电荷 A 等高的 C 处由静止开始释 放 小球 p 向下运动到距 C 点距离为 d 的 O 点时 速度为 v 已知 MN 与 AB 之间的距离 也为 d 静电力常量为 k 重力加速度为 g 求 图 12 1 C O 间的电势差 UC O 2 小球 p 经过 O 点时加速度的大小 3 小球 p 经过与点电荷 B 等高的 D 点时速度的大小 答 案 1 选 C 由于带电粒子的电性不确定 所以电场线的方向不确定 A 错误 带电粒子 由 a 运动到 b 的过程中 只受电场力的作用 由轨迹的弯曲方向知电场力做正功 电势能 减小 动能增加 故 B 错误 C 正确 由于仅给出一条电场线 电场强度的大小关系不确定 D 错误 2 选 B 该电场为负点电荷电场 电子沿 AC 方向运动时受到的电场力越来越大 选 项 A 错误 根据电子只在电场力作用下沿着直线由 A C 运动时的速度越来越小 它具有 的电势能越来越大 选项 B 正确 由于电场为非匀强电场 电势差 UAB B C 选项 D 错误 3 选 C 由点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知 A B C D 四个点的电场强 度不相同 O 点电场强度不等于零 选项 A B 错误 由于 B D 两点等电势 将一带正 电的试探电荷匀速从 B 点沿直线移动到 D 点 电场力做功为零 选项 C 正确 由于 A 点 电势高于 C 点 将一带正电的试探电荷匀速从 A 点沿直线移动到 C 点 试探电荷具有的电 势能减小 选项 D 错误 4 选 C A 点和 D 点的电势相同 B 点电势低于 D 点电势 故选项 A 错误 C 点和 D 点的电场强度大小相等 方向不相同 选项 B 错误 正电荷从 A 点移至 B 点 即从高电 势点移到低电势点 电势能减小 电场力做正功 选项 C 正确 C D 两点处在同一等势 面上 故负电荷从 C 点移至 D 点 电势能不变 选项 D 错误 5 选 B 由题意知在 ac 段粒子受重力和电场力的合力方向由 a 至 c 做匀加速直线 运动 加速度是 g cos a 至 d 重力 电场力做正功 重力势能 电势能均减小 cd 段由 合力指向轨迹的弯曲方向可判断出电场力大于重力 cd 段粒子的合力方向不沿轨迹的切线 方向 故只有选项 B 正确 6 选 D A N 点的电势等于零 电场强度大小不为零 选项 A B 错误 从 N 到 C 电势升高 NC 间场强方向指向 x 轴负方向 选项 C 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 选项 D 正确 7 选 BC O 点的电场强度不为零 电势为零 选项 A 错误 由于 bOc 为等势线 所 以把一正点电荷沿着 b d c 的路径移动时 电场力做功为零 选项 B 正确 根据电场叠 加原理 a d 两点电场强度相同 同一点电荷在 a d 两点所受电场力相同 选项 C 正确 将一负点电荷由 a 点移到 b 点 克服电场力做功 电势能增大 选项 D 错误 8 选 CD 由于带电粒子受到电场力指向轨迹凹侧 说明带电粒子带正电 选项 A 错 误 根据库仑定律 F k可知 粒子在 c 点受到电场力最小 选项 B 错误 粒子从 b 点 Qq r2 运动到 c 点的过程中 电场力对粒子做正功 粒子电势能减小 选项 C 正确 由动能定理 可得 qU Ek 因为 Uab Ubc 所以选项 D 正确 9 选 BC 本题考查静电场中力的性质和能的性质 考查考生对静电场中运动电荷力 的性质和能的性质的分析 两等量正点电荷在中垂线 MN 上的电场强度方向从 O 点向两侧 沿中垂线指向无穷远处 场强大小从 O 点沿 MN 到无穷远处先变大后变小 因此负电荷由 静止释放后 在变化的电场力作用下做直线运动的加速度不断变化 A 项错误 由 A 到 O 电场力做正功 电势能减小 B 项正确 在 MN 上 O 点电势最高 因此负电荷在 O 点的电 势能最小 由于只有电场力做功 因此电势能与动能的和是一定值 电势能最小时 动能 最大 C 项正确 O 点的电势不为零 因此负电荷在 O 点时的电势能不为零 D 项错误 10 选 AD 根据动能定理 qEs Ek 由于电势能 W 随位移 s 变化的规律为直线 所 以为匀强电场 EA EB 故 A 正确 B 错误 电子仅在电场力作用下沿电场线从 A 运动到 B 电势能减小 电场力做正功 电场线方向从 B 到 A A B 故 D 正确 C 错误 11 解析 1 电子在 B 点受到的库仑力大小为 F kQe r22 电子在该处的加速度为 a F m kQe mr22 2 电子由 A 点运动到 B 点 由动能定理得 eU mv2 mv02 1 2 1 2 解得 v0 v2 2eU m 答案 1 2 kQe mr22 v2 2eU m 12 解析 1 小球 p 由 C 运动到 O 时 由动能定理 得 mgd qUC O mv2 0 1 2 得 UC O mv2 2mgd 2q