2022年物理高考大一轮复习第7章静电场第21讲电场能的性质练习含解析20190803187.doc

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1、第21讲 电场能的性质解密考纲主要考查电势差、电势、电势能的理解和计算，以及v ­t图象、 ­x图象、E ­x图象在电场中的应用1(2019·荆州高三一模)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是()A电势为零的地方，电场强度也为零B电场强度为零的地方，电势也为零C沿电场线方向电势降低D沿电场线方向电场强度减小C解析 电场强度与电势没有直接关系，电场强度为零时，电势不一定为零，电势为零，电场强度不一定为零，选项A、B错误；沿电场线方向电势降低，但是场强不一定减小，场强的大小是由电场线的疏密来反映的，选项C正确，D错误2(2019·沧州模拟)

2、(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则 ()Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高Cc点的电场强度比d点的大Dc点的电势比d点的低ACD解析 由题图看出，a点处电场线比b点处电场线密，则a点的场强大于b点的场强，所以选项A正确；电场线从正电荷到负电荷，沿着电场线电势降低，所以b点的电势比a点的高，所以选项B错误；负电荷在c点的合场强为零，c点只有正电荷产生的电场强度，在d点正电荷产生的场强向上，两个负电荷产生的场强向下，合场强是它们的差值，所以c点的电场强度比d点的大，所以选项C正确；正

3、电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强，根据UEd可知，正电荷到c点电势降低的多，所以c点的电势比d点的低(也可以根据电势这样理解：正电荷在d、c两点产生的电势相等，但两个负电荷在d点产生的电势高于c点，所以c点的总电势低于d点)，所以选项D正确3(2019·全国统一考试仿真卷)如图所示，竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为q的小环，在杆的左侧固定一个电荷量为Q的点电荷，杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形，c是ab的中点使小环从O点无初速度释放，小环通过a点的速率为v.若已知abOal，静电常量为k，重力加速度为g.则()A在a点，小环所受弹力大小为B在c点，小环的

4、动能最大C在c点，小环的电势能最大D在b点，小环的速率为 D解析 在a点，小环所受的库仑力沿aQ方向，大小为k，水平方向小球受力平衡，所以小球受到向右的弹力大小等于库仑力沿水平方向的分力ksin 600k，故选项A错误；从c点到b点，小环所受重力做正功，库仑力做负功，由于重力和库仑力大小关系未知，在c点，小环的动能不一定最大，故选项B错误；c点距离正点电荷Q最近，对应电势最高，带负电荷的小环在c点电势能最小，故选项C错误；从a点到b点，由点电荷电场分布特点及几何关系知，a、b两点电势相等，则电场力不做功，应用动能定理mglmvmv2，解得v2，故选项D正确4(2019·湖北部分重点中

5、学模拟)如图所示，水平面内有A、B、C、D、M、N六个点，它们均匀分布在半径为R2 cm的同一圆周上，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场已知A、C、M三点的电势分别为A(2) V、C2 V、M(2) V，下列判断正确的是()A电场强度的方向由A指向DB电场强度的大小为1 V/mC该圆周上的点电势最高为4 VD沿圆周将电子从D点经M点移到N点，电场力先做负功后做正功C解析 在匀强电场中AM连线的中点G的电势G(AM)2 VC，所以直线COGN为等势线，在匀强电场中等势线相互平行，电场线与等势线相互垂直，且由电势高的等势线指向电势低的等势线，可知直线AB、直线DM分别为等势线，直线DB、直线MA分

6、别为电场线，可知电场强度的方向由M指向A(或由D指向B)，故选项A错误；MA两点间的电势差UMAMA2 V，沿电场方向的距离dR m，电场强度E100 V/m，故选项B错误；过圆心O作MA的平行线，与圆的交点H处电势最高，UHOE·R2 V，由UHOHO可得最高电势HUHO04 V，故选项C正确；沿圆周将电子从D点经M点移到N点，电场力先做正功再做负功，故选项D错误5(2019·江南十校联考)如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，那么空气变成了导体，这种现象叫做空气的“击穿”已知高铁

7、上方的高压电接触网的电压为27.5 kV.阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104 V/m时空气就有可能被击穿因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的安全距离至少为()A0.6 m B1.1m C1.6 m D2.1 mB解析 由题知U27.5×103 V，E2.5×104 V/m，则由UEd得d1.1 m，故选项B正确6(2019·江西上饶高三二模)某区域的电场线分布如图所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点取O点为坐标原点沿直线向右为x轴正方向，粒子的重力忽略不计在O点到A点

8、的运动过程中，下列关于粒子运动速度和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上的电势随位移x的变化图线可能正确的是()B解析 由图可知，从O到A点，电场线由疏到密，电场强度先减小后增大，方向不变，因此电荷受到的电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，v­t图象的斜率表示加速度的大小，故选项A错误，B正确；沿着电场线方向电势降低，而电势与位移的图象的斜率表示电场强度，故选项C错误；电荷在电场力作用下做正功，导致电势能减小，则动能增加，由动能定理可得动能与位移的斜率表示电场力的大小，故选项D错误 7.(2018·全国卷)(多选)如图所示，同一平面内的a、b、c、d四点

9、处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1：若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是 ()A此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为C若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为D若W1W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差BD解析 根据题意无法判断场强方向，故选项A错误；由于电场为匀强电场，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点，所以Mc ，Nd，若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定

10、为WqUMNq(MN)qq，故选项B正确；因为不知道匀强电场方向，所以场强大小不一定是，故选项C错误；若W1W2，说明UcdUab，UaMUbN(aM)(bN)，又因为Mc；Nd，解得UaMUbN0，故选项D正确8(2019·湛江四校联考)如图所示，一圆环上均匀分布着负电荷，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正确的是 ()A从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势一直降低B从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势先降低后升高CO点的电场强度为零，电势最低DO点的电场强度不为零，电势最高C解析 圆环上均匀分布着负电荷，根据对称性可知，圆环上各电荷

11、在O点产生的场强相互抵消，合场强为零圆环上各电荷在x轴产生的电场强度有水平向左的分量，根据电场的叠加原理可知，x轴上电场强度方向向左，根据顺着电场线方向电势降低，可知，从O点沿x轴正方向，电势升高O点的场强为零，无穷远处场强也为零，所以从O点沿x轴正方向，场强应先增大后减小综上分析可知，选项C正确，A、B、D错误9(2019·河北定州中学模拟)A、B两个点电荷在真空中所产生的电场的电场线(方向未标出)如图所示，图中C点为两个点电荷连线的中点，MN为两个点电荷连线的中垂线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称则下列说法正确的是()A这两个点电荷一定是等量异种电荷B这两个点电

12、荷一定是等量同种电荷CC点的电场强度比D点的电场强度小DC点的电势比D点的电势高A解析 根据电场线的特点，从正电荷出发到负电荷终止可以判断，这两点电荷是两个等量异种电荷，故选项A正确，B错误；在两等量异种电荷连线的中垂线上，中间点电场强度最大，也可以从电场线的疏密判断，所以C点的电场强度比D点的电场强度大，故选项C错误；中垂线和电场线垂直，所以中垂线为等势线，所以C点的电势等于D点的电势，故选项D错误10(2019·福建高三质量检查)(多选)如图所示，M、N两点处于同一水平面，O为M、N连线的中点，过O点的竖直线上固定一根绝缘光滑细杆，杆上A、B两点关于O点对称第一种情况，在M、N两

13、点分别放置电量为Q和Q的等量异种点电荷，套在杆上带正电的小金属环从A点无初速释放，运动到B点；第二种情况，在M、N两点分别放置电量为Q的等量同种点电荷，该金属环仍从A点无初速释放，运动到B点则两种情况中()A金属环运动到B点的速度第一种情况较大B金属环从A点运动到B点所用的时间第一种情况较短C金属环从A点运动到B点的过程中，动能与重力势能之和均保持不变D金属环从A点运动到B点的过程中(不含A、B两点)，在杆上相同位置的速度第一种情况较大BD解析 等量异种电荷连线的中垂线是等势线，带电金属环沿杆运动时电势能不变，重力势能转化为动能，金属环所受合力等于重力，做加速度等于重力加速度的匀加速直线运动；

14、等量同种正电荷连线中垂线的中点电势O最高，与中点O距离越远，电势越低，A、B两点关于O点对称，电势相等，金属环电势能相等，重力势能全部转化为动能，第一种情况与第二种情况在B点的速度相等，故选项A错误；由于到B点前第二种情况的速度均比较小，所以运动时间比较长，故选项B正确；等高处重力势能相等，但到B点前第二种情况的速度均较小，所以动能与重力势能之和第二种情况均较小，故选项C错误；第二种情况中金属环电场力先是阻力后是动力，结合到B点时与第一种情况速度相等，故选项D正确11(2019·牡丹江一中月考)(多选)如图所示，纸面内有一匀强电场，带正电的小球(重力不计)在恒力F的作用下沿图中虚线由

15、A匀速运动至B，已知力F和AB间夹角为，AB间距离为d，小球带电量为q，则下列结论正确的是()A电场强度的大小为EBAB两点的电势差为UABC带电小球由A运动至B过程中电势能增加了Fdcos D带电小球若由B匀速运动至A，则恒力F必须反向BC解析 由题意，小球的重力不计，只受到电场力与恒力F而做匀速直线运动，则有qEF，则得场强E，故选项A错误A、B两点的电势差为UABEdcos ，故选项B正确带电小球由A运动至B过程中恒力做功为WFdcos ，根据功能关系可知，电势能增加了Fdcos ，故选项C正确小球所受的电场力恒定不变，若带电小球由B向A做匀速直线运动时，F大小、方向均不变，故选项D错误

16、12(2019·泰安一模)(多选)如图所示，竖直向上的匀强电场中，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球，小球静止时位于N点，弹簧恰好处于原长状态保持小球的带电量不变，现将小球提高到M点由静止释放则释放后小球从M运动到N过程中()A小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变B小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量C弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量D小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和BC解析 由于有电场力做功，故小球的机械能与弹簧的弹性势能之和是改变的，故选项A错误；由题意，小球受到的电场力与重力大小相等，在小球从M运动到N过程中，重力做多少正功，

17、重力势能就减少多少，电场力做多少负功，电势能就增加多少，又两力做功一样多，故选项B正确；由动能定理可知，弹力对小球做的功等于小球动能的增加量，又弹力做的功等于弹性势能的减少量，故选项C正确；显然电场力和重力做功的代数和为零，故选项D错误13(2019·湖南G10教育联盟高三联考)(多选)如图甲所示，在绝缘水平面上方的MM和PP范围内有电场强度方向水平向右的电场，电场强度大小沿电场线方向的变化关系如图乙所示一质量为m、带电荷量为q的小物块(可视为点电荷)从水平面上的A点以初速度v0向右运动，到达B点时速度恰好为零若滑块与水平面之间的动摩擦因数为，A、B两点间的距离为l，重力加速度为g.

18、则下列判断正确的是()A小物块在运动过程中所受到的电场力一直小于滑动摩擦力B此过程中产生的内能大于CA、B两点间的电势差为D小物块在运动过程中的中间时刻，速度大小等于ABC解析 滑块所受的电场力水平向右，摩擦力水平向左，由图象知，电场强度逐渐增大，电场力逐渐增大，滑块做减速运动，可知电场力一直小于滑动摩擦力，故选项A正确；根据能量守恒知，电势能减小、动能减小，全部转化为内能，则产生的内能大于mv，故选项B正确；根据动能定理得，qUmgl0mv，解得A、B点间的电势差U，故选项C正确；因为电场力逐渐增大，所以小滑块做加速度逐渐减小的减速运动，其v­t图象如图所示，根据速度时间图线可知，

19、若为匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于，从图中可知，中间时刻的瞬时速度小于，故选项D错误14(2019·北京四中期末)如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E3.0×104 N/C.有一个质量m4.0×103 kg的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角37°.取g10 m/s2，sin 37°0.60，cos 37°0.80，不计空气阻力的作用(1)求小球所带的电荷量及电性；(2)如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小；(3)从剪断细线开始经过时间t0.20 s，

20、求这一段时间内小球电势能的变化量解析 (1)小球受到重力mg、电场力F和细线的拉力T的作用，如图所示，由共点力平衡条件有FqEmgtan ，解得q1.0×106 C，电场力的方向与电场强度的方向相同，故小球所带电荷为正电荷(2)剪断细线后，小球做匀加速直线运动，设其加速度为a，由牛顿第二定律有ma，解得a12.5 m/s2.(3)在t0.20 s的时间内，小球的位移为lat20.25 m小球运动过程中，电场力做的功为WqElsin mglsin tan 4.5×103 J，所以小球电势能的变化量(减少量)为Ep4.5×103 J.答案 (1)1.0×106 C正电荷(2)12.5 m/s2(3)减少4.5×103 J