专题强化小卷（八）电场中的功和能-2027届高考物理一轮复习

答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页专题强化小卷（八）电场中的功和能2027届高考物理一轮复习一、单选题1．为监测土壤湿度，某智慧农业系统采用电容式湿度传感器，其原理简化图如图所示，连接在电路中的平行金属板电容器的两极板插入土壤（视为电介质）中。已知土壤的相对介电常数随着土壤中含水量的增大而增大。闭合开关后，当土壤逐渐变干燥时，下列说法正确的是（

）A．电容器的电容增大 B．电容器两板间的电压增大C．电容器带的电荷量减小 D．通过电流表的电流方向为从到2．下列关于电场线的画法错误的是（

）A． B．C． D．3．如图所示，、是某静电场中的两条直的电场线（方向未标出），一个带电粒子在电场线上点以垂直电场线的方向射出，粒子仅受静电力作用，在粒子从电场线运动到电场线的过程中，下列说法正确的是（

）A．粒子可能做直线运动 B．粒子的速度大小可能不变C．粒子的电势能一定减小 D．粒子的加速度一定减小4．如图所示的电路中，保持A、B两极板水平，闭合开关S，一带电小球恰好在两极板间静止，现仅将两极板分别绕垂直于纸面的中心轴沿顺时针方向转过角，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（

）A．小球带正电B．小球仍静止C．小球向上做加速运动D．小球的加速度大小为5．如图所示，电荷量分别为和的点电荷固定在、两点，、间的距离为，其连线延长线上点的电场强度为零，规定无穷远处电势为零。下列判断正确的是（

）A．从到电场强度逐渐减小B．、之间的距离为C．、之间必有一个电势为零的点，、之间没有电势为零的点D．将一正点电荷从点右侧某处由静止释放后，一定不会运动到点6．如图1所示，水平固定的绝缘光滑细杆上穿有一个质量为m、带电荷量为-q的小环（可视为点电荷），细杆正上方的P点固定一个带电荷量为Q的点电荷，将小环由静止释放，小环在细杆上做往复运动。选无限远处电势为0，以P点正下方的O点为坐标原点，水平向右为正方向建立x轴，小环运动过程中的电势能Ep随坐标x变化的图像如图2所示，图像在x=x0处的斜率最大，静电力常量为k。下列说法正确的是（）A．小环释放后向右运动的过程中，电场力先做负功再做正功B．图2中Ep-x图像的切线斜率表示该位置处的电场强度C．P点到细杆的距离为D．小环的最大加速度为7．如图所示，两块平行金属薄板A、B与恒压电源连接，两板中央各有一小孔，小孔分别位于M、N点，有一带电粒子在A板上方的O点由静止释放，粒子到达N点时速度恰好为零。M、N、O在同一竖直线上。不计空气阻力和电场的边缘效应。现将B板向下平移至N′点，在O点由静止释放的该粒子（）A．运动到N点返回 B．运动到N和N′点之间返回C．运动到N′点返回 D．穿过N′点二、多选题8．如图所示，质量相同、编号为1、2、3、…、的带电小球，用轻质绝缘细线连接后悬挂在天花板上，空间存在水平向右的匀强电场，静止时小球恰好位于同一直线上。则（

）A．小球均带正电 B．小球均带负电C．小球带电量相同 D．小球带电量随编号递增9．如图所示，竖直平面内存在方向未知的匀强电场，一质量为，电荷量为的带电小球，由点以初速度沿水平方向抛出。小球先运动至点，速度大小为，方向竖直向下，接着运动至点，、两点在同一条竖直线上。不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（）A．小球所受电场力的最小值为B．小球在点的电势能一定小于在点的电势能C．小球从点运动至点，合外力冲量为D．点到点的竖直距离与点到点的竖直距离之比一定是10．如图，、、是圆上的三点，为圆心，，，一匀强电场的方向与圆所在平面平行，已知、、三点电势分别为、、，则下列说法正确的是（）A．电场强度大小为B．电场强度方向由指向C．电子在点的电势能比在点的大D．电子从点运动到点，电场力做功11．在的空间内存在沿x轴方向的电场，取x轴正方向为电场强度的正方向，电场强度E随坐标x的变化关系如图所示。将质量为、电荷量为的带正电粒子从处由静止释放，粒子仅在电场力的作用下开始运动，则下列说法正确的是（

）A．粒子从运动到的过程中，一直做加速运动B．粒子运动到处时，速度刚好减为0C．粒子经过处时的加速度大小为D．粒子经过处时的动能为0.54J三、解答题12．电子从静止经加速电压加速后获得速度，然后紧贴下极板边缘斜向上方进入两块水平金属板间的匀强电场，初速度方向与极板的夹角为，如图所示。电场方向竖直向上，两板间距为d。电子的质量为m，电荷量为e，不计重力，要求电子不打到上极板。求：(1)电子刚进入电场时的初速度大小；(2)如果金属板足够长，则应在两金属板间至少加多大的电压；(3)若金属板长，则应在两金属板间至少加多大的电压。参考答案题号12345678910答案CCBDDDDACBCDAB题号11答案AD1．C【详解】A．当土壤逐渐变干燥时，土壤的相对介电常数减小，根据平行板电容器的决定式可知电容器的电容减小，故A错误；B．电容器两板间的电压等于电源电动势，土壤逐渐变干燥时，两板间的电压保持不变，故B错误；C．根据电容器的定义式土壤逐渐变干燥时，电容器两板间的电压不变，电容器的电容减小，可知电容器带的电荷量减小，故C正确；D．由选项C分析可知电容器放电，电容器左板带正电，因此通过电流表的电流方向为从M到N，故D错误。故选C。2．C【详解】A．三条电场线疏密不同，可表示非匀强电场，A正确；B．变化的磁场激发的涡旋电场（感应电场），其电场线是闭合曲线，B正确；C．电场线是互相平行的，一定是匀强电场；匀强电场的场强大小处处相等，电场线必须平行且等间距。平行但不等间距的电场不可能存在，C错误；D．负点电荷的电场线特点就是所有电场线指向负电荷本身，D正确。题目要求选择错误的，故选C。3．B【详解】A．粒子在点受到的静电力方向沿电场线方向，与初速度方向垂直，合力与速度不共线，粒子一定做曲线运动，不可能做直线运动，故A错误；B．由图可知电场线、不平行，若该电场是由点电荷产生的，且静电力恰好提供粒子做匀速圆周运动的向心力，则粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，故B正确；C．若粒子做匀速圆周运动，静电力不做功，电势能不变，故C错误；D．若粒子做匀速圆周运动，加速度大小不变；若粒子做向心运动，靠近场源电荷，场强增大，加速度增大，故D错误。故选B。4．D【详解】A．由题图可知，A极板带正电，A、B两极板间的场强方向竖直向下。对小球进行受力分析可知，要想小球恰好在两极板间静止，其受到的电场力必须与重力等大反向，所以小球所受的电场力方向竖直向上。由于小球所受的电场力方向与A、B两极板间的场强方向相反，所以小球带负电，故A错误；BCD．设A、B两极板间的电势差为，两极板间的距离为，则当小球恰好在两极板间静止时，有当两极板分别绕垂直于纸面的中心轴沿顺时针方向转过角时，A、B两极板间的距离为此时两极板间的场强大小为其方向垂直于极板，与竖直方向的夹角为。对小球进行受力分析可知，此时小球所受电场力的方向垂直两极板斜向右上方，小球的受力分析如图所示：将电场力沿着水平方向和竖直方向进行正交分解，则在竖直方向有即小球在竖直方向上合外力仍然为0，在水平方向上有解得小球在水平方向的加速度为综上所述，当两极板分别绕垂直于纸面的中心轴沿顺时针方向转过角时，小球将不再静止，将以的加速度水平向右加速运动，故BC错误，D正确。故选D。5．D【详解】A．、在间的场强方向均向左，合场强为两者大小之和：靠近时，距趋近于0，场强趋近于无穷大；靠近时，距趋近于0，场强也趋近于无穷大。因此从到，场强先减小后增大，不是逐渐减小，故A错误；B．设距离为，点合场强为零，两个点电荷在点场强大小相等、方向相反，由点电荷场强公式得解得，故B错误；C．电势是标量，设某点电势为零，令该点距为，由得在间（），可得解得在右侧（），可得解得而距为，因此，说明之间也存在电势零点，故C错误；D．点的电场强度为零，则BC之间合场强方向向右（的场强大于的场强，方向向右），正电荷受力向右，从静止释放后会一直向右运动，不会向左运动到点，故D正确。故选D。6．D【详解】A．由图可知，小环释放后向右运动的过程中，电势能先减小后增大，则电场力先做正功后做负功，故A错误；B．Ep-x图像的切线斜率表示该位置处小环所受电场力在x方向的分量，故B错误；C．设P点到细杆的距离为h，则图线切线的斜率为根据数学知识可得，当时，k′最大，则所以，故C错误；D．电场力最大时，加速度也最大，根据牛顿第二定律可得，故D正确。故选D。7．D【详解】根据动能定理可得即根据可知，B板向下平移至N′点时，AB板间电场强度减小，粒子运动到N点时，重力做功大于电场力做的功，所以粒子的动能不为零，粒子运动到N′点时，重力做功仍大于电场力做的功，所以粒子的动能不为零，粒子将穿过N′点。故选D。8．AC【详解】AB．根据题图可知小球受到的匀强电场电场力方向水平向右，故小球带正电，A正确，B错误；CD．研究第个小球受力分析，受力图如图所示，根据平衡关系研究第和号小球，根据平衡关系联立可得则小球电荷量保持不变，C正确，D错误。故选AC。9．BCD【详解】A．设水平向右为轴、竖直向下为轴，将运动沿、轴分解，由过程，初速度，，末速度，，设运动时间为，由匀变速直线运动速度与时间的关系，可得加速度大小分别为，则水平方向仅受电场力水平分量作用，由牛顿第二定律，得竖直方向受重力和电场力竖直分量作用，由牛顿第二定律，得整理得由矢量合成法则，得电场力大小设由一元二次函数求最值，可得的最小值为，则的最小值为，不是，故A错误；B．过程初、末动能相等，有由动能定理，得小球的运动有竖直向下分量，重力做正功，则因此电场力做负功，电势能一定增大，故B正确；C．从到，根据矢量合成可知，动量变化量大小由动量定理，合外力冲量，故C正确。D．小球从到过程，水平方向做匀减速运动，竖直方向做匀加速运动。在点速度竖直向下，说明水平分速度减为，竖直分速度为。小球从到，在正下方，说明水平位移大小与相等，方向相反。点水平速度为，加速度不变，故时间与相等。竖直方向根据初速度为零匀加速运动相等时间位移比为1：3，点到点的竖直距离与点到点的竖直距离之比一定是，故D正确；故选BCD。10．AB【详解】AB．根据匀强电场的性质可知取的中点为，则所以连线为等势面。根据几何关系可知为等边三角形，则与垂直，由于等势面与电场线相垂直，且顺着电场线的方向电势降低，所以电场强度的方向沿着方向，且由指向。根据几何关系可得根据匀强电场场强与电势差的关系可知，电场强度的大小为，故AB正确；C．根据可知，电子在点的电势能为电子在点的电势能为所以电子在点的电势能比在点的小，故C错误；D．电子从点运动到点，电场力做的功为，故D错误。故选AB。11．AD【详解】AB.粒子从运动到的过程中，电场强度始终大于0，电场沿轴正方向，带正电粒子所受电场