《2019年高考物理一轮复习第七章静电场第2讲电场能的性质练习.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习第七章静电场第2讲电场能的性质练习.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、配餐作业电场能的性质 A组基础巩固题 1如图所示，M、N两点分别放置两个等量异种电荷，A是它们连线的中点，B为连线上靠 近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点。在A、B、C三点中 ( ) A场强最小的点是A点，电势最高的点是B点 B场强最小的点是A点，电势最高的点是C点 C场强最小的点是C点，电势最高的点是B点 D场强最小的点是C点，电势最高的点是A点 解析根据等量异种电荷电场线的分布，知道EBEAEC，场强最小的是C点。等量异种电荷 连线的垂直平分线是一条等势线，知AC，沿着电场线方向电势逐渐降低，异种电荷间 的电场线由正电荷指向负电荷，知BA，所以电势最高点是B点，故 A、B、D项
2、错误， C 项正确。 答案C 2(2018汉中月考) 在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在 高压线上带电作业。 为了保障电工的安全， 电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服( 如图甲 ) 。 图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电 势高于A供电线的电势。虚线表示电工周围某一截面上的等势面，c、d、e、f是不同等势 面上的四个点，以下说法正确的是( ) A在c、d、e、f四点中，c点的电场最强 B在c、d、e、f四点中，f点的电势最高 C若将某电子由c移到f，其电势能将增大 D将电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动 解析在c
3、、d、e、f四点中，f点所处的等差等势面密集，故电场线也密集，场强较大， 选项 A错误；因B供电线的电势高于A供电线的电势，故c等势面电势最高，选项B错误； f点电势最低，故若将某电子由c移到f，其电势能将增大，选项C正确；电场方向由c等 势面指向f等势面，故将某电子在d点由静止释放，它会向c点所在等势面运动，选项D 错误。 答案C 3( 多选 ) 真空中有一带负电的点电荷仅在库仑力作用下绕固定的点电荷Q运动，其轨迹 为椭圆，如图所示。已知a、b、c、d为椭圆的四个顶点，Q处在椭圆的一个焦点上，则 下列说法正确的是( ) A负电荷在a、c两点所受的电场力相同 B负电荷在a点和c点的电势能相等
4、C负电荷由b运动到d的过程中电势能增加，动能减少 D负电荷由a经b运动到c的过程中，电势能先增加后减少 解析在a、c两点负电荷所受电场力方向不同，A 项错误；以单个点电荷为球心的球面是 等势面，所以a、c两点电势相等，根据电势与电势能的关系可知，负电荷在a、c两点电势 能也相等， B项正确； 负电荷由b到d过程中， 电场力始终做负功，电势能增加， 动能减少， C项正确；负电荷由a经b到c的过程中，电场力先做正功再做负功，故电势能先减少后增 加， D项错误。 答案BC 4如图所示，固定的光滑绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物块P，将另一个带电小 物块Q在斜面的某位置由静止释放，它将沿斜面向上运
5、动。设斜面足够长， 则在Q向上运动 过程中 ( ) A物块P、Q的电势能和动能之和先增大后减小 B物块P、Q的重力势能和电势能之和先减小后增大 C物块P、Q的重力势能和电势能之和先增大后减小 D物块P、Q的重力势能和动能之和先增大后减小 解析物体Q在沿斜面方向上受向上的电场力和重力沿斜面向下的分力作用，当物体向上滑 动时，随电场力的减小，加速度先逐渐减小，然后反向增加，即速度先增加后减小；因系统 只有重力和电场力做功，则系统的电势能、重力势能和动能守恒，即Ep电Ep 重Ek常数， 则在Q向上运动过程中，随重力势能的增加，物块P、Q的电势能和动能之和逐渐减小，A 项错误；在Q向上运动过程中动能先
6、增大后减小，故物块P、Q的重力势能和电势能之和先 减小后增大， B 项正确， C 项错误；在Q向上运动过程中，电势能逐渐减小，故物块P、Q 的重力势能和动能之和逐渐增大，D项错误。 答案B 5( 多选 ) 如图所示，一水平面内的半圆形玻璃管，内壁光滑，在两管口分别固定带正电的 点电荷Q1、Q2，管内靠近Q1处有一带正电的小球( 带电量很小 ) ，小球由静止开始释放，经过 管内b点时速度最大，经过a、c两点时速度的大小相等，整个运动过程中小球的电荷量保 持不变。下面关于a、c两点的电势及b点场强的判断正确的是( ) Aa cBac Cb点的场强为E1Db点的场强为E2 解析因为带电小球在a、c两
7、处的动能相等，且整个过程中只有电场力对带电小球做功， 带电小球的动能与电势能的总和不变，故带电小球在a、c两处的电势能也相等，a、c两处 的电势相等， A项正确； 因为带电小球在b点处的速度最大， 此处带电小球所受的合力为零， 圆管的弹力沿半径方向，故带电小球所受的电场力也应沿半径方向，C项正确。 答案AC 6(2017江苏 )( 多选 ) 在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势 在x轴上分布如 图所示。下列说法正确有( ) Aq1和q2带有异种电荷 Bx1处的电场强度为零 C负电荷从x1移到x2，电势能减小 D负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大 解析由图知x1处的电势等于零，所以
8、q1和q2带有异种电荷，A 项正确；图象的斜率描述 该处的电场强度，故x1处场强不为零，B项错误； 负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移 动，电场力做正功，电势能减小，故C 项正确；由图知，负电荷从x1移到x2，电场强度越 来越小，故电荷受到的电场力减小，所以D项错误。 答案AC 7 如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、 N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。以下说法正确 的是 ( ) AO点电势与Q点电势相等 BO、M间的电势差小于N、O间的电势差 C将一负电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加 D在Q点释放一个
9、正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上 解析由电场线的方向可知MON，再作出此电场中过O的等势线，可知OQ，A 项错误； 且MO间的平均电场强度大于ON间的平均电场强度，故UMOUON，B项错误； 因UMQ0， 负电荷从M到Q电场力做负功，电势能增加，C项正确；正电荷在Q点的电场力方向沿电场 线的切线方向而不是圆的切线方向，D项错误。 答案C 8( 多选 )如图所示，A、B、C、D四点构成一边长为L的正方形。对角线AC竖直，在A点 固定一电荷量为Q的点电荷，规定电场中B点的电势为零。现将几个质量均为m、电荷量 均为q的带电小球从D点以大小均为v0的速度向各个方向抛出，已知重力加速
10、度大小为g， 下列说法正确的是( ) A通过B点的小球过B点时的速度大小为v0 B通过C点的小球在C点时的电势能比通过B点的小球在B点时的电势能大 C通过C点的小球在C点时受到的库仑力是通过B点的小球在B点时受到的库仑力的2倍 D若通过C点的小球在C点时的速度大小为v，则C点的电势为 m 2q( v 2 v 2 02gL) 解析B、D两点在同一等势面上，在同一高度，所以电场力和重力做功均为零，由动能定 理可知，小球通过B点时的速度大小为v0，A项正确；小球从D到C电场力做正功，电势能 减少，且小球在B、D两点电势能相等，所以小球在C点的电势能比在B点的电势能小，B 项错误；根据库仑定律得小球在
11、B点受到的库仑力是在C点受到的库仑力的2 倍，C项错误； 从D到C应用动能定理得mg 2 2 LqUDC 1 2mv 21 2mv 2 0，且UDCUBC0C，解得 C m 2q( v 2 v 2 02gL) ，D项正确。 答案AD B组能力提升题 9( 多选 )光滑绝缘的水平桌面上，固定着带电荷量为Q、Q的小球P1、P2，带电荷量为 q、q的小球M、N用绝缘细杆相连，下列图中的放置方法能使M、N静止的是 ( 图中细杆 的中点均与P1、P2连线的中点重合)( ) 解析根据矢量合成可得，在P1、P2连线的中垂线上的电场强度方向水平向右，故如题图A、 题图 C中放置方式，M、N受力是不可能平衡的，
12、所以A、C项错误；在P1、P2的连线上电场 方向由正电荷指向负电荷，即水平向右，如题图B、题图 D放置，由对称性知，M、N所在位 置的电场强度大小相等，方向相同，电荷M、N所受电场力等大反向，所以B 、 D项正确。 答案BD 10(2018皖南八校第二次联考)( 多选 ) 如图甲所示，两个带正电的小球A、B套在一个倾 斜的光滑直杆上，两球均可视为点电荷，其中A球固定，带电量QA210 4 C，B球的质量 为m0.1 kg。以A为坐标原点，沿杆向上建立直线坐标系，B球的总势能 ( 重力势能与电势 能之和 ) 随位置x的变化规律如图乙中曲线所示，直线为曲线的渐近线。图中M点离 A点距离为6 m。(
13、g取 10 m/s 2，静电力恒量 k9.0 10 9 Nm 2/C2。) 令 A处所在平面为重 力势能的零势能面，无穷远处电势为零，则( ) A杆与水平面的夹角 60 BB球的带电荷量QB110 5 C C若B球以Ek04 J 的初动能从M点开始沿杆向上滑动到最高点，则此过程中电势能减少 了 2 J D若B球从离A球 2 m 处静止释放，则向上运动过程中做的是加速度先减小后增加的运动 解析渐近线表示B的重力势能随位置的变化关系，即Epmgxsin kx，则斜率k mgsin ，解得 30， A项错误；由图乙中的曲线知，在x6 m处总势能最小，动能 最大，该位置B受力平衡，则有mgsin30
14、kQ AQB x 2，计算得出QB110 5 C，B项正确；由 能量守恒可知B球动能减小到0时，总势能为10 J，此时物体沿斜面上升18 m 6 m 12 m ， 重力势能增加Epmgxsin 6 J，则电势能减少了2 J，C项正确；若B球从离A球 2 m处静止释放，则向上运动过程中做的是加速度先减小后反向增大的运动，D项正确。 答案BCD 11 ( 多选 ) 如图所示，在竖直平面内的直角坐标系xOy中，长为L的细绳一端固定于点 A0， L 3 ，另一端系一带正电、质量为m的小球。现在y轴正半轴上某处B固定一钉子， 再将细绳拉至水平位置，由静止释放小球使细绳碰到钉子后小球能绕钉转动。已知整个空
15、间 存在竖直向上的匀强电场，电场强度为 2mg q ，则 ( ) A小球一定能绕B做完整的圆周运动 B当yB 4L 15时小球能做完整的圆周运动 C当yB L 5时小球能做完整的圆周运动 D若小球恰好能做完整的圆周运动，则绳能承受的拉力至少为6mg 解析电场力和重力的合力大小为Fmg，方向竖直向上。刚好做完整的圆周运动时，其轨 道半径为rL 1 3L yB 2 3L yB，在钉子下方有F mv 2 r 。从释放到钉子下方r处由动能定理 得F2yB 1 3L 1 2mv 2，联立解得 yB 4L 15，所以 A、C项错误， B项正确；在钉子上方 r处绳子 承受的拉力最大，其至少为TFmv 2 r
16、 ，从释放到此处由动能定理得FL 1 2mv 2，解得 T 6mg，D项正确。 答案BD 12. 如图所示，BCD为固定在竖直平面内的半径为r10 m的圆弧形光滑绝缘轨道，O为圆心， OC竖直，OD水平，OB与OC间夹角为53，整个空间分布着范围足够大的竖直向下的匀强 电场。从A点以初速度v09 m/s 沿AO方向水平抛出质量m0.1 kg的小球 ( 小球可视为质 点) ，小球带正电荷量q 0.01 C，小球恰好从B点沿垂直于OB的方向进入圆弧轨道。不 计空气阻力。求： (1)A、B间的水平距离L。 (2) 匀强电场的电场强度E。 (3) 小球过C点时对轨道的压力的大小N。 (4) 小球从D点
17、离开轨道后上升的最大高度H。 解析本题考查带电小球在重力场与电场叠加场的运动问题，意在考查考生的推理能力。 (1) 设小球运动过程中的加速度为a，则小球的等效重力为ma；小球在B点的速度为vB，由 小球恰好从B点垂直OB进入圆弧轨道得小球竖直方向的分速度为vByv0tan53 对小球从A点到B的运动过程，由平抛运动知识得 vByat， 竖直方向位移yrcos53， y 1 2at 2， 联立各式并代入数据得 t1 s ，a 12 m/s 2，L v0t9 m。 (2) 小球从A到B的运动过程中，对小球运用牛顿第二定律 mgqEma， 得E20 N/C 。 (3) 小球从A到C的运动过程中，设在
18、C点的速度为vC，运用动能定理mar1 2mv 2 C 1 2mv 2 0， 在C点，对小球有 Nmam v 2 C r ， 得轨道对小球的支持力为 N4.41 N ， 由牛顿第三定律，小球对轨道的压力为N 4.41 N 。 (4) 对小球从A点到离开D点运动到最高点的全过程运用动能定理 1 2mv 2 0maH， 得H3.375 m 。 答案(1)9 m (2)20 N/C (3)4.41 N (4)3.375 m 【误区警示】 (1) 明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。 (2) 要对物体正确进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况。 (3) 有些力在物体运动过程中不是始终存在的
19、，若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不 同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需要根据情况区分对待。 13. 如图所示，在绝缘水平直线轨道上方的A、B两点分别固定电荷量为Q、Q的等量异 种点电荷。一质量为m、带电荷量为q的小球 ( 可视为质点 ) ，从A点正下方轨道上的M点 由静止开始沿轨道向右运动。O点为轨道上M、N连线的中点。已知小球与轨道间的动摩擦 因数为 。小球运动到O点时速度为v。 孤立点电荷Q产生的电场在距场源电荷r处的电势 为 kQ r ( 取无穷远处电势为零) ，k为静电常数。AB连线到水平直线轨道的竖直距离为h， A、N连线与水平轨道的夹角为30，小球在运动过程中不脱离轨
20、道。求： (1) 小球在N点的加速度大小。 (2) 小球在轨道的MO段克服摩擦力做的功。 解析本题考查了带电粒子在非匀强电场中的运动问题，意在考查考生的综合运用能力。 (1) 小球在N点时，受力分析，由牛顿第二定律得 kQq 2h 2sin30 mgkQq h 2N0， kQq 2h 2cos30fma， 又fN， 联立解得a 3kQq 8mh 2 7kQq 8mh 2g。 (2) 由题意可知，M、O两点间的电势差UMOM， MkQ h kQ 2h kQ 2h， 小球由M点运动到O点的过程中，由动能定理得 qUMOWf 1 2mv 2， 联立解得WfkQq 2h 1 2mv 2。 答案(1) 3kQq 8mh 27 kQq 8mh 2g(2) kQq 2h 1 2mv 2