《2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评： 二十一 7.2 电场能的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评： 二十一 7.2 电场能的性质（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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2、天刀周围的电场线分布示意图 A B C 为电场中的点 下 列说法正确的是 A 头部带负电 B A 点电场强度大于 B 点电场强度 C C 点电势高于 B 点电势 D 正离子从 A 向 C 运动 其电势能变小 解析 选 B 电场线从正电荷或无穷远处出发 终止于负电荷或 无穷远处 故根据电场线由头部出发可知 头部带正电 故 A 错误 电场线疏密程度代表电场强度 由图可知 A 处电场线比 B 处密 故 A 处电场强度大于 B 处电场强度 故 B 正确 沿着电场线电势降 低 等势线与电场线垂直 故 B 点电势比 C 点电势高 故 C 错误 沿着电场线电势降低 等势线与电场线垂直 故 A 点电势比 C
3、点电 势低 正离子从 A 向 C 运动 电场力做负功 故电势能增大 故 D 错误 2 2020 长沙模拟 如图所示 虚线表示某电场中的四个等势面 相邻等势面间的电势差相等 一个不计重力的带负电的粒子从右侧 垂直于等势面 4 向左进入电场 其运动轨迹与等势面分别交于 a b c 三点 则 A 四个等势面电势高低关系为 1 2 3 4 B 该区域可能是点电荷和无限大金属平板形成的电场 C 等势面 4 上各点场强处处相等 D 粒子的运动轨迹和等势面 3 也可能垂直 解析 选 B 粒子所受的电场力指向轨迹凹侧 由于粒子带负电 因此 c 处电场线指向左上方 沿着电场线 电势降低 可知 1 2 3 4 故
4、 A 错误 由图可知 粒子做曲线运动 其受力 的方向不断变化 所以粒子的运动轨迹和等势面 3 不可能垂直 故 D 错误 该电场上 下对称 该区域可能是点电荷和无限大金属平 板形成的电场 故 B 正确 等差等势面的疏密反映了电场线的疏密 电场线的疏密表示电场的强弱 所以等势面 4 上各点的场强不是处 处相等的 故 C 错误 3 如图所示 实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带电粒 子的运动轨迹 粒子先经过 M 点 再经过 N 点 下列说法中正确的 有 A 粒子带负电 B 粒子在 M 点的动能大于在 N 点的动能 C 粒子在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能 D 粒子在 M 点受到的电场力
5、大于在 N 点受到的电场力 解析 选 C 带电粒子的轨迹向下弯曲 则带电粒子所受的电场 力沿电场线切线向下 则知带电粒子带正电 故 A 错误 电场力做 正功 动能增大 速度也增大 故带电粒子在 M 点的速度小于在 N 点的速度 故 B 错误 电场力做正功 电势能减小 故 C 正确 电 场线的疏密表示场强大小 由图知粒子在 M 点的场强小于 N 点的场 强 在 M 点的加速度小于 N 点的加速度 故 D 错误 4 有一半径为 R 的均匀带电薄球壳 在通过球心的直线上 各点的 场强 E 随与球心的距离 x 变化的关系如图所示 在球壳外空间 电 场分布与电荷量全部集中在球心时相同 已知静电常量为 k
6、 半径 为 R 的球面面积为 S 4 R2 则下列说法正确的是 A 均匀带电球壳带电密度为 0 4 B 图中 r 1 5R C 在 x 轴上各点中有且只有 x R 处电势最高 D 球面与球心间电势差为 E0R 解析 选 A 由图线可知 距离球心 R 处的场强为 E0 则根据点 电荷场强公式可知 E0 解得球壳带电荷量为 Q 则均匀 2 0 2 带电球壳带电密度为 选项 A 正确 根据点电荷场强公 4 2 0 4 式 E0 解得 r R 选项 B 错误 由题意可知在 x 轴上各点中 1 2 22 在 0 R 范围内各点的电势均相同 球面与球心间的电势差为零 选 项 C D 错误 5 2020 济
7、南模拟 如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图 在大导体板 MN 上铺一薄层中药材 针状电极 O 和平板电极 MN 接高 压直流电源 其间产生较强的电场 水分子是极性分子 可以看成 棒状带电体 一端带正电 另一端带等量负电 水分子在电场力的 作用下会加速从中药材中分离出去 在鼓风机的作用下飞离电场区 域从而加速干燥 图中虚线 ABCD 是某一水分子从 A 处由静止开始的 运动轨迹 下列说法正确的是 A A 处的电场强度大于 D 处 B B 处的电势高于 C 处 C 水分子做匀变速运动 D 水分子由 A 运动到 C 的过程中电势能减少 解析 选 D 电场线密的地方电场强度大 A 处的电场强度小
8、于 D 处 所以选项 A 错误 顺着电场线方向电势降低 B 处的电势低于 C 处 所以选项 B 错误 水分子受到的电场力是变力 所以做变加 速运动 选项 C 错误 水分子两端带等量异种电荷 所以水分子的 棒状与电场方向平行 且上端的电场强度大 受到较大的电场力 故水分子受到的合力沿电场线向上 即电场力对水分子做正功 根 据功能关系可知电势能减少 选项 D 正确 6 如图所示为一个半径为 R 的均匀带电圆环 取环面中心 O 为原点 以垂直于环面的轴线为 x 轴 P 到 O 点的距离为 2R 质量为 m 带 负电且电量为 q 的小球从轴上 P 点由静止释放 小球运动到 Q 点时 速度为零 Q 点在
9、 O 点上方 R 处 下列说法正确的是 A P 点电势比 Q 点电势低 B P 点场强比 Q 点场强大 C P Q 两点的电势差为 D Q 点的场强大小等于 解析 选 C 由题意可知带负电小球由 P 点到 Q 点先加速后减速 运动 受到沿 x 轴向上的电场力作用 故场强沿 x 轴向下 沿电场 线方向电势逐渐降低 故 P 点电势比 Q 点电势高 A 错误 开始 qEPmg 故 P 点场强比 Q 点场强小 B D 错误 由 动能定理可知 mgR UPQ q 0 故 P Q 两点的电势差为 UPQ C 正确 加固训练 多选 2016 全国卷 如图 一带负电荷的油滴在 匀强电场中运动 其轨迹在竖直面
10、纸面 内 且相对于过轨迹最低 点 P 的竖直线对称 忽略空气阻力 由此可知 A Q 点的电势比 P 点高 B 油滴在 Q 点的动能比它在 P 点的大 C 油滴在 Q 点的电势能比它在 P 点的大 D 油滴在 Q 点的加速度大小比它在 P 点的小 解析 选 A B 带负电荷的油滴在匀强电场中运动 且相对于过 轨迹最低点 P 的竖直线对称 由此可判断匀强电场方向竖直向下 Q 点的电势比 P 点高 油滴的加速度不变 A 对 D 错 油滴由 P 到 Q 过程电场力做正功 电势能减小 动能增大 B 对 C 错 故选 A B 7 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
11、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 的过程中 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 解析 选 B C 因为有电场力做功 故小球的机械能与弹簧的弹 性势能之和是改变的 故 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 重力做了多少正功 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
12、 两力 做功的代数和为零 可知 B 正确 D 错误 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 C 正确 加固训练 多选 如图所示 竖直向上的匀强电场中 绝缘轻质 弹簧竖直立于水平地面上 上面放一质量为 m 的带正电小球 小球 与弹簧不连接 施加外力 F 将小球向下压至某位置静止 现撤去 F 小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中 重力 电场力对小球 所做的功分别为 W1和 W2 小球离开弹簧时速度为 v 不计空气阻力 则上述过程中 A 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 B 小球的重力势能增加 W1 C 小球的机械能增加 W1 mv2 1 2 D
13、 小球的电势能减少 W2 解析 选 B D 本题考查势能大小的计算和机械能守恒定律 因 为电场力做正功 故小球与弹簧组成的系统机械能增加 机械能不 守恒 故 A 选项错误 重力做功是重力势能变化的量度 由题意知 重力做负功 重力势能增加 增加量为 W1 故 B 选项正确 小球增 加的机械能等于重力势能的增加量与小球动能的增加量之和 即 W1 mv2 故 C 选项错误 根据电场力做功是电势能变化的量度知 1 2 电场力做正功电势能减少 减少量为 W2 故 D 选项正确 8 如图所示 一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中 场强为 E 在与环心等高处放有一质量为 m 带电荷量 q 的小球 由
14、静止开始沿轨道运动 下述说法正确的是 A 小球经过环的最低点时速度最大 B 小球在运动过程中机械能守恒 C 小球经过环的最低点时对轨道的压力为 mg qE D 小球经过环的最低点时对轨道的压力为 3 mg qE 解题指导 解答本题应注意以下三点 1 带电小球在电场中运动时 电场力做功将引起电势能与其他形式 的能相互发生转化 小球的机械能不再守恒 2 题目中除电场力做功外还有其他力做功 优先考虑动能定理 3 小球在电场中做圆周运动时 在最低点的向心力不能忽视电场力 的参与 解析 选 A D 根据动能定理知 在运动到最低点的过程中 电 场力和重力一直做正功 到达最低点的速度最大 故 A 正确 小球
15、 在运动的过程中除了重力做功以外 还有电场力做功 机械能不守 恒 故 B 错误 根据动能定理得 mgR qER mv2 1 2 根据牛顿第二定律得 FN qE mg m 2 解得 FN 3 mg qE 由牛顿第三定律得 小球对轨道的压力为 3 mg qE 故 C 错误 D 正确 9 一根轻质杆长为 2l 可绕固定于中点位置处的轴在竖直面内自由 转动 杆两端固定有完全相同的小球 1 和小球 2 它们的质量均为 m 带电荷量分别为 q 和 q 整个装置放在如图所示的关于竖直线 对称的电场中 现将杆由水平位置静止释放 让小球 1 2 绕轴转动 到竖直位置 A B 两点 设 A B 间电势差为 U 该
16、过程中 A 小球 2 受到的电场力增加 B 小球 1 电势能减少了 Uq 1 2 C 小球 1 2 的机械能总和增加了 Uq mgl D 小球 1 2 的动能总和增加了 Uq 解析 选 A D 由题图可知 将杆由水平位置静止释放 让小球 1 2 绕轴转动到竖直位置 A B 两点 小球 2 位置的电场线变密 电场强度变大 故小球 2 受到的电场力增大 故 A 正确 根据 U Ed 小球 1 前后位置电势差小于 U 所以小球 1 的电势能减少量 1 2 小于 qU 故 B 错误 对于小球 1 2 作为整体 重力势能不变 1 2 电场力做功 根据动能定理可知小球 1 2 的动能总和增加了 Uq 所以小球 1 2 的机械能总和增加了 qU 故 C 错误 D 正确 二 计算题 16 分 需写出规范的解题步骤 10 如图所示 在 O 点放置一个正电荷 在过 O 点的竖直平面内的 A 点处自由释放一个带正电的小球 小球的质量为 m 电荷量为 q 小 球落下的轨迹如图中虚线所示 它与以 O 为圆心 R 为半径的圆 图 中实线所示 相交于 B C 两点 O C 在同一水平线上 BOC 30 A 距离 O
