2018届高考物理一轮复习第七章静电场2电场能的性质考点规范练

1、电场能的性质一、单项选择题1.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为零,点A处的电势为6 V,点B处的电势为3 V,则电场强度的大小为()A.200 V/mB.200 V/mC.100 V/mD.100 V/m解析匀强电场的电场线与等势面都是平行、等间距排列的,且电场线与等势面处处垂直,沿着电场线方向电势均匀降低,取OA中点C,则C点电势为3 V,连接BC即为电场中的一条等势线,作等势线的垂线,即电场的电场线,E=200 V/m。答案A2.如图所示,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、

2、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,电场力做负功解析电子带负电荷,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,有WMN=WMP0,而WMN=qUMN,WMP=qUMP,q0,即MN=P,匀强电场中等势线为平行的直线,所以NP和MQ分别是两条等势线,有M=Q,故A错误,B正确;电子由M点到Q点过程中,WMQ=q(M-Q)=0,电子由P点到Q点过程中,WPQ=q(P-Q)0,故C、D错误。答案B3.(20

3、16江西南昌模拟)如图所示,实线表示电场线,虚线表示带电粒子运动的轨迹,带电粒子只受电场力的作用,运动过程中电势能逐渐减少,它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是()解析由于带电粒子只受电场力的作用,而且运动过程中电势能逐渐减少,可判断电场力做正功,即电场力方向与粒子速度方向夹角为锐角,且电场力方向沿着电场线指向轨迹凹侧,故D项正确。答案D4.带电粒子仅在电场力作用下,从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点,如图所示,则从a到b过程中,下列说法正确的是()A.粒子带负电荷B.粒子先加速后减速C.粒子加速度一直增大D.粒子的机械能先减小后增大解析粒子受到的电场力沿电场线

4、方向,故粒子带正电,故A错误;由图象知粒子受电场力向右,所以先向左减速运动后向右加速运动,故B错误;从a点到b点,电场力先做负功,再做正功,电势能先增大后减小,动能先减小后增大,根据电场线的疏密知道场强先变小后变大,故加速度先减小后增大,C错误,D正确。答案D5.如图所示,在空间中存在竖直向上的匀强电场,质量为m、电荷量为+q的物块从A点由静止开始下落,加速度为g,下落高度H到B点后与一轻弹簧接触,又下落h后到达最低点C,整个过程中不计空气阻力,且弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则带电物块在由A点运动到C点过程中,下列说法正确的是()A.该匀强电场的电场强度为B.带电物块和弹簧组成的系统

5、机械能减少量为C.带电物块电势能的增加量为mg(H+h)D.弹簧的弹性势能的增加量为导学号解析带电物块由静止开始下落时的加速度为g,根据牛顿第二定律得mg-qE=ma,解得E=,故A错误;从A到C的过程中,除重力和弹簧弹力以外,只有电场力做功,电场力做功为W=-qE(H+h)=-,可知机械能减少量为,故B错误;从A到C过程中,电场力做功为-,则电势能增加量为,故C错误;根据动能定理得mg(H+h)-+W弹=0-0,解得弹力做功为W弹=-,即弹簧弹性势能增加量为,故D正确。答案D二、多项选择题6.如图所示,真空中M、N处放置两等量异种点电荷,a、b、c表示电场中的3条等势线,b是M、N连线的中垂

6、线,交M、N于O点,a、c关于b对称。点d、e、f、g是以O为圆心的圆与a、c的交点,已知一带正电的试探电荷从d点移动到e点时,试探电荷的电势能增加,则以下判断正确的是()A.M点处放置的是正电荷B.d点的电势低于f点的电势C.d点的电场强度与f点的电场强度相同D.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,电势能先增加后减少导学号解析因正电荷由d到e电势能增加,说明电场力做负功,则电势升高,故e点电势高于d点电势,则N点为正电荷,故A错误。由以上分析知,N点为正电荷,其电场线由正电荷到负电荷且与等势面垂直,所以由电场线判断d点的电势低于f点的电势,故B正确。由于电场强度是矢量,据等量异种电荷电

7、场的对称性知,d点和f点的电场强度大小和方向都相同,即电场强度相同,故C正确。将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,电场力的方向与运动方向夹角大于90,电场力做负功,其电势能一直增加,故D错误。答案BC7.如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为A=30 V,B点的电势为B=-20 V,则下列说法正确的是() A.C点的电势C=5 VB.C点的电势C5 VC.C点的电势CC-B,所以有CbB.EaEbC.EaWb解析电场线为直线,带负电的粒子仅在电场力的作用下由静止释放,那么一定沿着电场力的方向运动,故电场强度的方向向左,b点的电势高,选项A错误;由v

8、-t图象的斜率表示粒子运动的加速度,可知粒子运动的加速度越来越小,故b点的电场强度小,EaEb,选项B正确,C错误;电场力做正功,电势能减小,选项D正确。答案BD10.(2016辽宁大连双基)如图所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F,以下说法正确的是()A.E、F两点电势相等B.B、D两点电场强度相同C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能增加D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同解析等量异种点电荷+Q、-Q连线的垂直平分线是一条等势

9、线,所以y轴是一条等势线,E、F的电势相等,故A正确;根据电场线的分布情况和对称性可知,B、D两点电场强度相同,故B正确;根据顺着电场线电势降低可知,B点的电势高于D点的电势,而正电荷在电势高处电势能大,所以试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小,故C错误;由以上分析可知,B、E间的电势差等于F、D间的电势差,根据电场力做功公式W=qU得知+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同,故D正确。答案ABD11.(2016浙江宁波大学附中月考)有一静电场,其电势随x坐标的改变而改变,变化的图线如图所示,若将一带负电粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放,电场中P、Q两点的坐标分别为(

10、1 mm,0)(4 mm,0)。则下列说法正确的是()A.粒子将沿x轴正方向一直向前运动B.粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反C.粒子经过P点与Q点时,动能相等D.粒子经过P点与Q点时,电场力做功的功率不相等导学号解析根据顺着电场线方向电势降低可知,02 mm内,电场线沿x轴负方向,粒子所受的电场力方向沿x轴正方向做加速运动;在26 mm内电场线沿x轴正方向,粒子所受的电场力方向沿x轴负方向做减速运动,6 mm处粒子的速度为零;然后粒子向左先做加速运动后做减速运动。即在06 mm间做往复运动,故A错误;-x图象的斜率大小等于电场强度E,则知P点的电场强度大于Q点的电场强度,则粒子在P点的

11、加速度大于在Q点的加速度,加速度方向相反,故B错误;粒子经过P点与Q点时,电势相等,则其电势能相等,由能量守恒知动能相等,故C正确;粒子经过P点与Q点时,速率相等,但电场力不同,则电场力做功的功率不相等,故D正确。答案CD三、非选择题12.(2016山东潍坊质检)如图所示,电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30的光滑绝缘斜面底部的C点,斜面上有A、B两点,且A、B和C在同一直线上,A和C相距为L,B为AC中点。现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。已知带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k,求:(1)小球运动到B点时的加速度大小。(2)B和A两点间的电势差(

12、用Q和L表示)。解析(1)由牛顿第二定律知带电小球在A点时mgsin 30-k=maA带电小球在B点时-mgsin 30=maB且aA=解得aB=。(2)带电小球初、末速度均为零,由A点到B点应用动能定理得mgsin 30+qUAB=0由mgsin 30-k=maA=m联立解得UAB=-,又因为UAB=-UBA所以B、A两点间的电势差UBA=。答案(1)(2)13.(2016河南南阳五校联考)如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.4 m,在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度E=1.0104

13、 N/C。现有一电荷量q=+1.010-4 C,质量m=0.1 kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点。g取10 m/s2。试求:(1)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小。(2)D点到B点的距离xDB。(3)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能。导学号解析(1)设带电体通过C点时的速度为vC,依据牛顿第二定律有mg=m,解得vC=2.0 m/s。设带电体通过B点时的速度为vB,设轨道对带电体的支持力大小为FB,带电体在B点时,根据牛顿第二定律有FB-mg=m。带电体从B运动到C的过程中,依据动能定理有-mg2R=联立解得FB=6.0 N,根据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力FB=6.0 N。(2)设带电体从最高点C落至水平轨道上的D点经历的时间为t,根据运动的分解有2R=gt2,xDB