高三物理一轮复习 第6章 静电场 第2讲 电场的能的性质知能提升演练

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1、电场的能的性质 随堂反馈1关于静电场,下列说法正确的是()A电势等于零的物体一定不带电B电场强度为零的点,电势一定为零C同一电场线上的各点,电势一定相等D负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加解析:零电势点的位置是人为选定的,与物体是否带电无关,A错误电场强度与电势的大小之间无直接联系,B错误沿电场线的方向电势是逐渐降低的,C错误负电荷沿电场线方向移动时,电场力做负功,电势能一定增加,故D正确答案:D2.(2016淮南高三联考)如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R0.1 m的圆,P为圆周上的一点,O、P两点连线与x轴正方向的夹角为.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小E10

2、0 V/m,则O、P两点的电势差可表示为()AUOP10sin (V)B.UOP10sin (V)CUOP10cos (V) D.UOP10cos (V)解析:沿着电场线方向电势降低,故UOP0,在匀强电场中,UOPERsin 10sin (V),故A正确答案:A3.(2014高考北京卷)如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面下列判断正确的是()A1、2两点的场强相等B1、3两点的场强相等C1、2两点的电势相等D2、3两点的电势相等解析:本题考查电场线和等势面的相关知识根据电场线和等势面越密集,电场强度越大,有E1E2E3,但E2和E3电场强度方向不同,故A、B错误沿着电场

3、线方向,电势逐渐降低,同一等势面电势相等,故123,C错误,D正确答案:D4.(多选)静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图所示的折线一质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),以初速度v0从O点(x0)进入电场,沿x轴正方向运动下列叙述正确的是()A粒子从O运动到x1的过程中速度逐渐减小B粒子从x1运动到x3的过程中,电势能一直增大C要使粒子能运动到x3处,粒子的初速度v0至少为 D若v0,粒子在运动过程中的最大速度为 解析:粒子从O运动到x1的过程中,电势升高,场强方向沿x轴负方向,粒子带负电,故粒子所受的电场力方向沿x轴正方向,粒子做加速运动,A错误粒子从x1运动到x3的过程

4、中,电势不断降低,电势能一直增大,B正确当粒子恰好运动到x3处时,由动能定理得q(00)0mv,解得v0,即粒子的初速度v0至少为,C错误若v0,则粒子在x1处电势能最小,动能最大,由动能定理得q(00)mvmv,解得最大速度vm,D正确答案:BD5.(2016西安模拟)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,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(图中实线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,BOC30,A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v,试求:(1)小球通过C点的速度大小;

5、(2)小球由A到C的过程中电势能的增加量解析:(1)因B、C两点电势相等,小球由B到C只有重力做功,由动能定理得mgRsin 30mvmv2解得vC.(2)由A到C应用动能定理得WACmghmv0得WACmvmghmv2mgRmgh由电势能变化与电场力做功的关系得EpWACmghmv2mgR.答案:(1) (2)mghmv2mgR课时作业一、单项选择题1(2016济南高三质检)如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为连线中垂线上距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是()AE

6、AECEB,ACBBEBEAEC,ACBCEAEB,EAEC,AB,ACD因为电势零点未规定,所以无法判断电势高低解析:根据等量异种电荷电场线的分布图,电场线的疏密反映场强的大小,故EBEAEC,又因沿电场线方向电势逐渐降低,而A、C两点在同一等势面上,故ACB,所以选项B正确答案:B2(2016长沙模拟)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的四个点,则()AP、Q两点处的电荷等量同种Ba点和b点的电场强度相同Cc点的电势低于d点的电势D负电荷从a到c,电势能减小解析:由题中所给的等势面分布图是对称的及电场线与等

7、势面垂直可得,P、Q两点应为等量异种电荷,A错误;a、b两点的电场强度方向不同,B错误;因P处为正电荷,因此c点的电势高于d点的电势,C错误;因P处为正电荷,故Q处为负电荷,负电荷从靠负电荷Q较近的a点移到靠正电荷P较近的c点时,电场力做正功,电势能减小,D正确答案:D3.一带正电的检验电荷仅在电场力作用下沿x轴从向运动,其速度v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()Axx1和xx1两处,电场强度相同Bxx1和xx1两处,电场强度最大Cx0处电势最小D从xx1运动到x过程中,电荷的电势能逐渐增大解析:xx1和xx1两处,电场强度大小相同,方

8、向相反,A错误检验电荷仅受电场力作用,电场强度越大,加速度越大,即vt图线的斜率越大,故xx1和xx1处电场强度最大,B正确检验电荷在电场中运动,其动能和电势能之和保持不变,x0处速度最小,动能最小,故电势能最大,电荷为正,故电势最高,C错误从xx1运动到x过程中,电荷速度逐渐增大,电势能逐渐减小,D错误答案:B4地球表面附近某区域存在大小为 150 N/C、方向竖直向下的电场. 一质量为1.00 104 kg、带电荷量为1.00107 C的小球从静止释放,在电场区域内下落10.0 m对此过程,该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2,忽略空气阻力)()A1.50

9、104 J和9.95103 JB1.50104 J和9.95103 JC1.50104 J和9.65103 JD1.50104 J和9.65103 J解析:本题考查功与能设小球下落的高度为h,则电场力做的功W1qEh1.5104 J,电场力做负功,电势能增加,所以电势能增加1.5104 J;重力做的功W2mgh9.8103 J,合力做的功W W1 W29.65103 J,根据动能定理可知EkW9.65103 J,因此D项正确答案:D二、多项选择题5. (2014高考新课标全国卷)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是()A电场强度的方向处处与等电势面垂直B电场强度为零的地方,电势也为零C

10、随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低D任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向解析:由静电场的电场线与等势面垂直可知A正确电势大小是由参考点和电场共同决定的,与场强的大小无关,B、C错误沿电场线电势降低,且电势降落最快的方向为电场方向,D正确答案:AD6如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且ABBC,电场中A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC,电势分别为A、B、C,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有()AABCB.ECEBEACUABBC,A正确;由电场线的疏密程度可以看出电场强度大小关系为ECEBEA,B正确;电场线密集的地方电势降落较快,

11、故UBCUAB,C正确,D错误答案:ABC7.某静电场中的一条电场线与x轴重合,其电势的变化规律如图所示在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则在x0x0区间内()A该静电场是匀强电场B该静电场是非匀强电场C电子将沿x轴正方向运动,加速度逐渐减小D电子将沿x轴正方向运动,加速度逐渐增大解析:由于电势随x的变化不是均匀变化,即不是常数,所以该静电场一定是非匀强电场,且O点电场强度最大,x0处电场强度最小,选项A错误,B正确;由电势变化规律可知,电场线方向指向x轴负方向,在O点由静止释放一电子,电子所受电场力的方向指向x轴正方向,电子将沿x轴正方向运动,且加速度逐渐减小,选项C正确,D错误

12、答案:BC8如图所示,在xOy坐标系中,将一带负电的试探电荷q由y轴上的a点移至x轴上的b点时,需克服电场力做功W;若将q从a点移至x轴上的c点时,也需克服电场力做功W.那么此空间存在的静电场可能是()A电场强度沿y轴负方向的匀强电场B电场强度沿x轴正方向的匀强电场C位于第象限某一位置的正点电荷形成的电场D位于y轴上的一对等量异种电荷形成的电场解析:电荷由a到b过程中qUabW,由a到c过程中qUacW,说明b、c两点电势均相等,且a点电势比b、c两点电势高,在图1、3、4中b、c两点电势均相等,且a点电势比b、c两点电势高,图2中b、c两点电势不相等所以A、C、D项正确,B项错误答案:ACD

13、9.(2016湖南十三校联考)如图所示,a、b、c、d是某匀强电场中的四个点,它们是一个四边形的四个顶点,abcd,abbc,2abcdbc2l,电场线与四边形所在平面平行已知a点电势为24 V,b点电势为28 V,d点电势为12 V一个质子(不计重力)经过b点的速度大小为v0,方向与bc成45,一段时间后经过c点,则下列说法正确的是()Ac点电势为20 VB质子从b运动到c所用的时间为C场强的方向由a指向cD质子从b运动到c电场力做功为8 eV解析:如图,由匀强电场中电场分布与电势差间的关系有baae得e20 V又becd得c20 V,A正确ec连线为等势线,则电场方向由b指向d,C错误质子

14、做类平抛运动,则有2lsin 45v0t得t,B正确质子从b运动到c电场力做功WqUbc8 eV,D正确答案:ABD10.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W1C小球的机械能增加W1mv2D小球的电势能减少W2解析:由于电场力做正功,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W1mv2,故C选项错误;根据电场力做功

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