（新课标）2020高考物理一轮复习 课时作业32 电场能的性质（含解析）新人教版

电场能的性质一、选择题1(2018武汉模拟)关于静电场，下列说法正确的是()A电势降低的方向一定是电场强度的方向B电势等于零的物体一定不带电C同一等势面上各点电场强度一定相同D电场线为平行直线的电场定是匀强电场答案D解析A项，沿电场线方向电势降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向，所以电势降低的方向不一定是电场强度的方向，故A项错误；B项，电势的0点是人为选择的，所以电势等于零的物体也可以是带电的，故B项错误；C项，电场强度的大小与电势无关，如点电荷的电场中同一等势面上的各点，电场强度方向不相同，故C项错误；D项，根据电场的特点可知，电场线为平行直线的电场定是匀强电场，故D项正确2.(2018海南)(多选)如图，a、b、c、d为一边长为L的正方形的顶点电荷量均为q(q0)的两个点电荷分别固定在a、c两点，静电力常量为k.不计重力下列说法正确的是()Ab点的电场强度大小为B过b、d点的直线位于同一等势面上C在两点电荷产生的电场中，ac中点的电势最低D在b点从静止释放的电子，到达d点时速度为零答案AD解析A项，a、c两电荷在b点的电场强度为EaEc，则b点的电场强度大小为：E2Eacos45，故A项正确；B、C两项，由等量同种点电荷的电场分布的特点可知，过b、d的直线不是等势面，在ac中点的电势最高故B项错误，C项错误；D项，结合等量同种点电荷的电场分布的特点可知，b点与d点的电势是相等的，所以电子在b、d两点的电势能相等，所以从b点释放的电子，将沿bd的方向运动，到达d点的速度恰好等于0.故D项正确3.(2018永州一模)(多选)如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势的值，一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C，下列判断正确的是()A粒子一定带正电BA处场强大于C处场强C粒子在A处电势能小于在C处电势能D粒子从A运动到B的电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功答案ABC解析A项，根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，可知电场线方向大致向左，根据粒子轨迹的弯曲方向可知，粒子所受的电场力方向大致向左，则知粒子一定带正电故A项正确；B项，等差等势面的疏密反映电场强度的大小，A处场强大于C处场强，故B项正确；C项，从A点运动到C点，电场力方向与速度的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大，故C项正确；D项，根据WUq知电势差相同，电场力做功相同，故D项错误4.(2018福州模拟)(多选)真空中，两个固定点电荷A、B所带电荷量分别为Q1和Q2，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向，电场线上标出了C、D两点，其中D点的切线与AB连线平行，AB连线中点为O，则()AA带正电，B带负电，且|Q1|Q2|BO点电势比D点电势高C负检验电荷在C点的电势能大于在D点的电势能D在C点由静止释放一带正电的检验电荷，检验电荷将沿此电场线运动到D点答案AB解析A项，根据电场线的方向，知A带正电，B带负电；D点的场强可看成A、B两电荷在该点产生场强的合场强，电荷A在D点电场方向沿AD向上，电荷B在D点产生的场强沿DB向下，合场强水平向右，可知A电荷在D点产生的场强大于B电荷在D点产生的场强，而ADBD，所以Q1Q2.故A项正确B项，因Q1Q2.在AB上电势与D点相同的点在OB之间，A带正电荷，B带负电荷，所以O点电势比D点电势高故B项正确C项，沿电场线方向电势逐渐降低，CD，再根据Epq，q为负电荷，知EpCEpD.故C项错误D项，只有电场线方向是一条直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行，运动轨迹才与电场线重合而该电场线是一条曲线，所以运动轨迹与电场线不重合故D项错误5.(2018浙江模拟)一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以v0做直线运动，其vt图像如图所示粒子在t时刻运动到B点，3t时刻运动到C点，以下判断正确的是()AA、B、C三点的电势关系为BACBA、B、C三点的场强大小关系为ECEBEAC粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少D粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功答案C解析A项，由于粒子不知电性，无法确定电场强度的方向，因此无法比较电势的高低，故A项错误；B项，由图像可知，粒子的加速度先增大后减小，因此电场强度先增大后减小，故B项错误；C项，由图像可知，粒子从A点经B点运动到C点速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，根据能量守恒定律，电势能应该先增大后减小，故C项正确；D项，由图像可知，粒子从A点经B点运动到C点速度先减小后增大，根据动能定理可知电场力先做负功，后做正功，故D项错误6(2018乐山模拟)如图，在匀强电场中，场强方向与abc所在平面平行，acbc，abc60，ac0.2 m，一个电量q1105 C的正电荷从a移到b，电场力做功为零；同样的电荷从a移到c，电场力做功为1103 J，则该匀强电场的场强大小和方向分别为()A500 V/m，沿ab由a指向bB500 V/m，垂直ab向上C1 000 V/m，垂直ab向上D1 000 V/m，沿ac由a指向c答案C解析正电荷从a移到b，电场力做功为零，则由电场力做功的特点可知，a、b两点电势相等，故过c做ab的垂线，一定是电场线；正电荷从a到c过程，由WUq可知，a、c两点的电势差Uac V100 V；即a点电势高于c点的电势，故电场线垂直于ab斜向上；ac间沿电场线的距离daccos600.20.5 m0.1 m；由E可知：电场强度E V/m1000 V/m；方向垂直ab向上7.(2018长春三模)如图所示，在直角坐标系xOy平面内存在一正点电荷Q，坐标轴上有A、B、C三点，OAOBBCa，其中A点和B点的电势相等，O点和C点的电势相等，静电力常量为k，则下列说法正确的是()A点电荷Q位于O点BO点电势比A点电势高CC点的电场强度大小为D将某一正试探电荷从A点沿直线移动到C点，电势能一直减小答案C解析A项，点电荷的等势面为以点电荷为球心的同心球面，在纸面内的等势线为同心圆；连接AB即为弦、OC也为弦AB的中垂线与OC的中垂线交点为圆心，即点电荷位置，A项错误；B项，A点离正点电荷近，所以电势高，故B项错误；C项，由几何关系可知，C点距点电荷距离为a，则由点电荷场强公式Ek计算可知，C点的电场强度大小为，故C项正确；D项，正的试探电荷从A沿直线到C，与点电荷的距离先变小后变大，则电场力做功先负后正，电势能先变大后变小，故D项错误8(2018益阳模拟)在匀强电场中有一长方形区域ABCD，边长AB0.3 m、BC0.4 m，匀强电场方向与ABCD所在平面平行，A、B、C三点的电势A55 V，B19 V，C45 V，则匀强电场的电场强度大小和方向为()A120 V/m，沿AB方向B200 V/m，沿AC方向C160 V/m，沿AD方向D300 V/m，沿BD方向答案B解析匀强电场中，沿着任意方向每前进相同的距离，电势变化都相等，故AC100 V，AB36 V，BC64 V，边长AB0.3 m、BC0.4 m，根据勾股定理知AC0.5 m，根据几何关系知由B向AC的连线作垂线的交点E点电势等于B点电势，电场线垂直于等势面，即电场线方向为沿AC，由A指向C，E200 V/m.9(2018合肥一模)(多选)如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一电子经过等势面D时，动能为16 eV，速度方向垂直于等势面D飞经等势面C时，电势能为8 eV，飞至等势面B时速度恰好为零已知相邻等势面间的距离均为4 cm，电子重力不计，则下列说法正确的是()A电子做匀变速直线运动B匀强电场的场强大小为100 V/mC等势面A的电势为8 VD电子再次飞经D等势面时，动能为16 eV答案ACD解析A项，电子运动方向垂直于等势面，故电子运动方向和电场方向平行，那么，电子加速度方向和运动方向平行，故电子做匀变速直线运动，故A项正确；D项，电子运动过程只有电场力做功，故电子再次飞经D等势面时电场力做功为零，那么，电子动能不变，仍为16 eV，故D项正确；B、C两项，电子飞至等势面B时速度恰好为零，故由动能定理可知：电子从等势面D到等势面B，克服电场力做功为16 eV，故等势面D、B间的电势差为16 V，故场强为：E200 V/m；又有从D到B电势降低；等势面C处电子的电势能为8 eV，故等势面C的电势为8 V，所以，等势面A的电势比等势面C的电势低16 V，故为8 V，故B项错误，C项正确10(2018淄博二模)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0x2段是关于直线xx1对称的曲线，x2x3段是直线，则下列说法正确的是()Ax1处电场强度最小，但不为零B粒子在0x2段做匀变速运动，x2x3段做匀速直线运动C若x1、x3处电势为1、3，则13Dx2x3段的电场强度大小方向均不变答案D解析A项，根据电场力做功与电势能变化的关系得FxEp，则F，可知EPx图像切线斜率绝对值表示电场力的大小，由图知，带电粒子在x1处所受电场力为零，电场强度为零，故A项错误B项，粒子在0x2段所受的电场力是变力，做非匀变速运动，x2x3段是直线，斜率一定，则粒子所受的电场力一定，做匀变速运动，故B项错误C项，根据Epq，粒子带负电，知31.故C项错误D项，x2x3段是直线，斜率一定，粒子所受的电场力不变，所以x2x3段电场强度大小方向均不变，故D项正确11.(2018济南二模)一个带正电的粒子(重力不计)仅在电场力作用下以原点O为中心，沿x轴方向做周期性运动，x轴上各点电势如图所示若该粒子的质量为m，电荷量为q，其电势能与动能之和为q0(0已在图中标出)，则下列说法正确的是()Ax3x0与原点O之间的电场为非匀强电场B原点O右侧的电场为匀强电场，电场强度大小为C粒子在原点O时的电势能最小，为q0D粒子在运动过程中的最大动能为q0答案D解析A项，由图可知3x00间电势随x均匀变化，则可知电场为匀强电场，故A项错误；B项，由图可知，斜率表示电场强度，0与2x0两点间的电势差为0，电场强度的大小为：E，故B项错误；C项，粒子带正电，根据EPq可知，电势越高的地方，电势能越大，所以粒子在原点O时的电势能最小为0，故C项错误；D项，粒子在原点O时的电势能最小为0，根据能量守恒此时可知，动能最大，为q0，故D项正确12(2018武汉模拟)(多选)如图甲所示，两个带正电的小球A、B(均可视为点电荷)套在一根倾斜的光滑绝缘直杆上，其中A球固定，电荷量QA2.0104 C，B球的质量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令A所在平面为参考平面，无穷远处电势为零，重力加速度g取10 m/s2，静电力恒量k9.0109 Nm2/C2.下列说法正确的是()A杆与水平面的夹角60BB球的电荷量QB1.0105 CC若B球以4 J的初动能从M点沿杆向上运动，到最高点时电势能减小2 JD若B球从离A球2 m处静止释放，则向上运动过程中加速度先减小后增大答案BCD解析A项，渐进线表示B的重力势能随位置的变化关系，即为：Epmgxsinkx，则sin0.5，即30；故A项错误；B项，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：mgsin30k，即为：19109，解得：QB1105 C；故B项正确；C项，M点的电势能Ep1E总EpE总mgx1sin6 J0.11060.5 J3 J，在M点B球总势能为6 J，根据能量守恒定律，当B的动能为零，总势能为10 J，由图可知，总势能为10 J时，有：x218 m，此时的电势能为：Ep2E总EpE总mgx2sin10 J0.110180.5 J1 J，所以电势能的变化为：EpEp1Ep23 J1 J2 J故C项正确；D项，由图，B球在M点的动能最大，速度最大该位置B受力平衡，由于重力沿斜面向下的分力不变，而沿斜面向上的电场力逐渐减小，所以B球受到的合外力先减小为0，然后从0开始逐渐增大，所以B球的加速度也先减小后增大故D项正确二、非选择题13(2018安徽模拟)如图所示，AB是半径为R的圆的一条直径，O点为圆心该圆处于匀强电场中，场强方向平行圆所在平面现在有大量的质量为m，带正电的粒子，电量为q.从A点以大小为v0的速度沿不同方向射入电场，这些粒子会经过圆上不同点，在这些点中到达C点的粒子动能最大，并变为初动能的两倍已知BAC30，若不计重力和空气阻力，试求：(1)场强的大小和方向；(2)若A点电势为零，则到达B点的粒子，在通过B点时的电势能Ep.答案(1)沿OC方向(2)解析(1)因为到达C点粒子动能最大，粒子在匀强电场中，从A点运动到C点，根据动能定理可知：qUACEk，到达C点时的小球的动能最大，所以UAC最大，则在圆周上找不到与C电势相等的点且由A到C电场力对小球做正功所以C点的电势最低，则电场线方向沿OC方向A到C过程由动能定理知：mv02mv02Eq由上式得：E(2)粒子由A到B电场力做功为：WEq2Rsin30由功能关系得：EpW.14.(2018德阳模拟)如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一绝缘轻质弯杆AOB，AOB120，弯杆可绕固定轴O在水平面内做无摩擦的自由转动杆上A、B两点分别固定着两个质量相同的带电小球，其质量均为m，电量分别为q和2q.已知OA2OB2L.空间存在水平向右，场强大小为E的匀强电场，初始时刻OA与电场方向平行(忽略两小球间的相互作用)问：(1)选O点电势为0，求A、B两球在初始时刻处电势能之和；(2)从初始位置开始释放系统，问转过30角时B球的速度是多少？答案(1)3EqL(2)解析(1)根据电场力做功和电势能的变化关系可得：小球A的电势能：EpAEq2L小球B的电势能：EpB2qELsin30所以总的电势能为：EpEq2LE2qLsin30，代入数据解得：Ep3EqL(2)设系统转过30角时，B球的速度为vB，由动能定理有：Eq(2L2Lcos30)2Eq(Lsin60Lsin30)mvB2mvA2两个小球转动的角速度相同，根据vr可知，vA2vB联立解得：vB.9