高考物理一轮复习课时训练电场能的性质中学教育高考-高考.pdf

课时训练 19 电场能的性质 一、选择题 1.如图所示，MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线 一个带负电的粒子(不计重力)从 a 到 b 穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是()A点电荷一定位于 M点的左侧 B带电粒子从 a 到 b 的过程中动能逐渐减小 C带电粒子在 a 点的加速度小于在 b 点的加速度 D带电粒子在 a 点时的电势能大于在 b 点时的电势能 解析 根据粒子运动轨迹，其受到的电场力指向轨迹的凹侧，因粒子带负电，场强方向水平向左，故点电荷位于 N点右侧，b 点离点电荷较近，粒子在 b 点受到的电场力较大，加速度大，选项 A错误，选项 C正确；根据图示可知：电场力方向与粒子速度方向成锐角，故电场力对粒子做正功，根据动能定理可知：粒子的动能增加，电势能减小，选项 B错误，选项 D正确 答案 CD 2.如图，在点电荷 Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷 q1、q2分别置于 A、B两点，虚线为等势线若将 q1、q2移动到 C点的过程中电场力做的正功相等，则下列说法正确的是()AA点电势大于 B点电势 BA、B两点的电场强度相等 Cq1的电荷量大于 q2的电荷量 Dq1和 q2在 C点的电势能相等 解析 将带正电的试探电荷由 A、B两点移动到 C点的过程中，电场力做正功，由电场力做功 W qU可得 A、B两点电势高于 C点电势，沿着电场线方向电势逐渐降低，故 BA，A错A点处电场线比较密集，故 A点电场强度大于 B点电场强度，B错由于 UBCUAC，而电场力做功 WBCWAC，故 q1q2，C对由于 q1与 q2电荷量不等，由 q 可得 q1与 q2在 C点电势能不等，D错 答案 C 3.2015梅州质检 如图所示是一场强大小为 E的匀强电场，现将一电子从 A点移动到 B点 已知电子的电荷量为 e，A、B间距离为 d，A、B连线与电场线成 37角，则可知()AA点的电势 A小于 B点的电势 B B电场力做功为 W eEdcos37 CA、B两点的电势差为 UABEdcos37 D电子的电势能增大 解析 沿电场线方向电势越来越小，因此 A点的电势大于 B点的电势，选项 A错误；电子带负电，所以由 A到 B的过程中电场力做负功，选项 B错误；由匀强电场规律可知，A、B两点的电势差 UABEdcos37，选项 C正确；由 A到 B的过程中电场力做负功，电子电势能会增大，选项 D正确 答案 CD 4.到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电 A、B 连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从 A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从 A点到 B点运动过程中的速度时间图象如图所示，比较 A、B两点电势 的高低和场强 E的大小，下列说法中正确的是()AAB，EAEB BAB，EAEB CAEB DAB，EAaB，所以 EAEB，EkA0)的粒子能挣脱带电球的引到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电力的最小初动能为kQqR D只在电场力作用下，紧靠球体表面一带电量为q(q0)的粒子能挣脱带电球的引力的最小初动能为12E0Rq 如图所示，高为 h 的光滑绝缘曲面处于匀强电场中，匀强电场的方向平行于竖直平面，一带电荷量为q，质量为 m的小球，以初速度 v0从曲面底端的 A点开始沿曲面表面上滑，到达曲面顶端 B点的速度仍为 v0，则()A电场力对小球做功为 mgh12mv20 BA、B两点的电势差为mghq C小球在 B点的电势能大于在 A点的电势能 D电场强度的最小值为mgq 解析 如图所示，设 A、B两点间电势差为 UAB，对小球由 A到 B的过程，根据动能定理得 qUABmgh0，解得 UABmgh/q，选项 B正确；电场力对小球做的功刚好克服重力做功，等于 mgh，选项 A错误；由于小球由 A到 B的过程电场力做正功，所以小球电势能减小，选项 C错误；设电场方向与 AB间位移方向的夹角为，UABEsABcos mghq，解得 EmghqsABcos，可到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电知电场强度的最小值不等于mgq，选项 D错误 答案 B 6.图中的虚线 a、b、c、d 表示匀强电场中的 4 个等势面两个带电粒子 M、N(重力忽略不计)以平行于等势面的初速度射入电场，运动轨迹分别如图中 MPN 和 NQM 所示已知 M是带正电的粒子则下列说法中正确的是()AN一定也带正电 Ba 点的电势高于 b 点的电势，a 点的场强大于 b 点的场强 C带电粒子 N的动能减小，电势能增大 D带电粒子 N的动能增大，电势能减小 解析 根据偏转情况得带正电的 M粒子向右偏，N粒子向左偏必带负电，故 A错；该电场力是匀强电场，故 B错；两粒子都是电势能减小，动能增大，故 C错，D对 答案 D 7(多选)一带正电的检验电荷，仅在电场力作用下沿 x 轴从 x向 x运动，其速度的二次方 v2随位置 x 变化的图象如图所示在 xx1和 xx1处，图线切线的斜率绝对值相等且最大则在 x 轴上()A在 xx1和 xx1两处，电场强度相同 B在 xx1和 xx1两处，电场强度最大 C在 x0 处电势最高 D从 xx1运动到 x的过程中，电荷的电势能逐渐增大 解析 根据题意，检验电荷的动能和电势能之和保持不变，在 xx1和 xx1两处，到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电动能和电势能均随 x 的变化改变最快，电势随 x 的变化改变也最快，这两处的电场强度大小相等，方向相反，且达到最大，故 A错，B对；正电荷在 x0 处速度最小，电势能最大，故电势能先增大后减小，x0 处电势最高，故 C对，D错 答案 BC 8.2014山东理综 如图，半径为 R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔 A.已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心 O时在壳外产生的电场一样 一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能 Ek0沿 OA方向射出 下列关于试探电荷的动能 Ek与离开球心的距离 r 的关系图线，可能正确的是()解析 球壳内部即 rR 的区域 E0，粒子不受力，动能不变 球壳外部即 rR 的区域，由 EkQr2可知，离球壳越远，电场强度 E越小，粒子沿电场线方向移动相同的位移电场力做功越小，因此，随着 r 的增大，Ekr 图线斜率越来越小本题只有选项 A正确 答案 A 9.2014江苏单科 如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x 轴垂直于环面且过圆心O.下列关于 x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是()AO点的电场强度为零，电势最低 到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电BO点的电场强度为零，电势最高 C从 O点沿 x 轴正方向，电场强度减小，电势升高 D从 O点沿 x 轴正方向，电场强度增大，电势降低 解析 由对称性可知，O点的电场强度为零，又无穷远处的电场强度也为零，故从 O点沿 x 正方向，电场强度先增大后减小，选项 C、D错误x 轴上 O点左侧，电场强度方向沿 x轴负向，x 轴上 O点右侧，电场强度方向沿 x 轴正向，所以 O点电势最高，选项 B正确 答案 B 10.2014重庆理综 如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线两电子分别从 a、b 两点运动到 c 点，设电场力对两电子做的功分别为 Wa和 Wb，a、b 点的电场强度大小分别为 Ea和 Eb，则()AWaWb，EaEb BWaWb，EaEb CWaWb，EaEb DWaWb，EaEb.又 a、b位于同一等势线上，它们与 c 点的电势差相等，故两电子分别从 a、b 两点移动到 c 点过程中电场力做功相等，即 WaWb，A项正确 答案 A 二、非选择题 11.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 m 1.0102 kg 的绝缘物块，物块与水平面间的动摩擦因数 0.20，沿 x 轴正方向到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电给物块一个初速度 v02.0 m/s，如图所示求物块最终停止时的位置(g 取 10 m/s2)解析 物块先在电场中向右减速，设运动的位移为 x1，由动能定理得：(qEmg)x1012mv20 所以 x1mv20.代入数据得 x10.4 m 可知，当物块向右运动 0.4 m 时速度减为零，因物块所受的静电力 FqE0.03 NFfmg0.02 N，所以物块将沿 x 轴负方向加速，跨过 O点之后在摩擦力作用下减速，最终停止在 O点左侧某处，设该点距 O点距离为 x2，则对全过程由动能定理得mg(2x1x2)012mv20.解得 x20.2 m.答案 在 O点左侧距 O点 0.2 m 处 12如图所示，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、支持力分解电场力，由竖直方向受力平衡得 FNmgkQqr2sin60 0 rhsin60 由得 FNmg3 3kQq8h2.到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电(2)从 A运动到 P点正下方 B点的过程中，由动能定理得qU12mv212mv20 又因为 UBA，由以上两式解得 Bm2q(v20v2).答案(1)mg 33kQq8h2(2)m2q(v20v2)13如图，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：(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.解析(1)电子在 B点受到的库仑力大小为 FkQqr2kQer22 电子在该处的加速度为 aFmkQemr22.(2)电子由 A点运动到 B点，由动能定理得 12mv212mv20eU 解得 v0 v22eUm.答案(1)kQemr22(2)v22eUm 14.到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成 偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为 RA和 RB的同心金属半球面 A和 B构成，A、B为电势值不等的等势面，其过球心的截面如图所示一束电荷量为 e、质量为 m的电子以不同的动能从偏转器左端 M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板 N，其中动能为Ek0的电子沿等势面 C做匀速圆周运动到达 N板的正中间忽略电场的边缘效应(1)判断半球面 A、B的电势高低，并说明理由；(2)求等势面 C所在处电场强度 E的大小；(3)若半球面 A、B和等势面 C的电势分别为 A、B和 C，则到达 N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量 Ek 左和 Ek 右分别为多少？(4)比较|Ek 左|与|Ek 右|的大小，并说明理由 解析(1)电子(带负电)做圆周运动，电场力方向指向球心，电场方向从 B 指向 A，B板电势高于 A板(2)据题意，电子在电场力作用下做圆周运动，考虑到圆轨道上的电场强度 E大小相同，有 eEmv2R Ek012mv2 RRARB2 联立解得：E2Ek0eR4Ek0ARB(3)电子运动时只有电场力做功，根据动能定理，有 EkqU 对到达 N板左边缘的电子，电场力做正功，动能增加，有 Ek 左e(BC)对到达 N板右边缘的电子，电场力做负功，动能减小，有 Ek 右e(AC)到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电(4)根据电场线的特点，可定性分析等势面 B与 C之间的电场强度大于 C与 A之间的电场强度，考虑到等势面间距相等，有|BC|AC|即|Ek 左|Ek 右|到穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示下列结论正确的是点电荷一定位于点的左侧带电粒子从到的过程中动能逐渐减小带电粒子在点的加速度小于在点的加速度带电粒子在点时的电势能大于在点时的电势能解析根据粒子运动轨迹到的电场力较大加速度大选项错误选项正确根据图示可知电场力方向与粒子速度方向成锐角故电场力对粒子做正功根据动能定理可知粒子的动能增加电势能减小选项错误选项正确答案如图在点电荷产生的电场中将两个带正电的试探势两点的电场强度相等的电荷量大于的电荷量和在点的电势能相等解析将带正电的试探电荷由两点移动到点的过程中电场力做正功由电场力做功可得两点电势高于点电势沿着电场线方向电势逐渐降低故错点处电场线比较密集故点电