高考物理一轮基础复习 电场能的性质1

电场能的性质一、选择题(每小题6分，共48分)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D零电势的位置是人为选定的，与物体是否带电无关，A错误；电场强度是电势随空间的变化率，二者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；由于负电荷在电势越低处电势能越大，故D正确2.如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速度释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中()A小物块所受电场力逐渐减小B小物块具有的电势能逐渐减小CM点的电势一定高于N点的电势D小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功解析ABD小物块在从M到N运动过程中，一定受到向右的摩擦力，所以库仑力一定向左随着由M到N运动，离电荷Q距离越来越大，所以物块受的电场力即库仑力一定减小，A正确由动能定理可得mgxWE0，即WEmgx，电场力做正功，小物块具有的电势能减小，减少量等于滑动摩擦力做功的值，B、D正确因点电荷Q的电性未知，因而不能判断M、N两点电势的高低，C错3.如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为ab的中点已知a、b两点的电势分别为a3 V，b9 V，则下列叙述正确的是()A该电场在c点处的电势一定为6 VBa点处的场强Ea一定小于b点处的场强EbC正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增加D正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增加解析C由一根电场线无法判定电场的种类，只有匀强电场c点的电势才为6 V，A项错误；同理也不能判断a、b两点的场强大小，B项错误；正电荷从a点运动到b点，电场力做负功，动能减少，电势能增加，C项正确，D项错误4在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是()A甲图中与点电荷等距的a、b两点B乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D丁图中匀强电场中的a、b两点解析B甲和丙图中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等，但方向不同，A、C选项错误丁图中a、b两点的电场强度相同，电势大小不等，D选项错误乙图中a、b两点的电势和电场强度都相同，B选项正确5位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则()Aa点和b点的电场强度相同B正电荷从c点移到d点，电场力做正功C负电荷从a点移到c点，电场力做正功D正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大解析CD电场线的疏密可以表示电场的强弱，可见A错误；正电荷从c点移到d点，电场力做负功，负电荷从a点移到c点，电场力做正功，所以B错误，C正确；正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电场力先做正功，后做负功，但整个过程电场力做正功，D正确6如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60角；b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30角，则关于a、b两点场强Ea、Eb大小关系及电势a、b的高低关系正确的是()AEa3Eb，ab BEa3Eb，abCEa，ab DEaEb，ab解析B由点电荷产生的场强公式Ek和raabcos 60，rbabcos 30，可判断出Ea3Eb，由图示可知，这是负电荷产生的电场，又raa，综合以上判断，可知选项B正确7.如图所示，带等量异种电荷的两个小球A和B，质量相等，通过绝缘轻弹簧相连接，置于光滑的绝缘水平面上当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球将由静止开始运动设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度，则对两个小球和弹簧组成的系统，在此后的运动过程中，以下说法正确的是()A系统机械能不断增加B两个小球所受电场力等大反向，系统机械能守恒C当弹簧长度达到最大值时，系统机械能最大D当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时，系统动能最大解析CD两小球受到向右的匀强电场作用，其中A球受到的电场力向左，B球受到的电场力向右，所以两球均做加速运动，当小球所受电场力与弹簧弹力相等时，加速度为零，两小球的速度达到最大值，系统动能最大，选项D正确；在弹簧被拉伸的过程中电势能转化为系统的机械能，当弹簧长度最大时，电场力做功最多，系统的机械能最大，选项C正确；当弹簧长度达到最大值后，弹簧弹力大于电场力，弹簧长度缩短，电场力做负功，电势能增大，系统机械能减小，所以选项A、B错误8.如图所示，在水平方向的匀强电场中，一绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球，小球在只受重力、电场力、绳子的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小比较a、b、c、d这四点，小球()A在最高点a处的动能最小B在最低点c处的机械能最小C在水平直径右端b处的机械能最大D在水平直径左端d处的机械能最大解析C由题意知，小球所受的重力与电场力的合力沿bOc的角平分线方向，故小球在a、d两点动能相等(相对物理最高点对称)；小球在运动中，电势能与机械能相互转化，总能量守恒，故在d点电势能最大，机械能最小，b点电势能最小，机械能最大，所以正确答案为C.二、非选择题(共52分)9(8分)如图所示，一个质量为m、带有电荷量为q的小物体，可以在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，小物体以速度v0从距固定墙x0处沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力Ff作用，且FfqE.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，则它在停止运动前所通过的总路程x_.解析电场力做功与路径无关，滑动摩擦力始终做负功，由动能定理得：qEx0Ffx0mv，x.【答案】10(12分)如图所示，在匀强电场中，有边长为2 m的等边三角形ABC，其中O点为该三角形的中心，各点的电势分别为A2 V，B4 V，C6 V，求：(1)O点的电势为多少？(2)该匀强电场的电场强度是多少？解析(1)如图所示，过O点作AC的垂线，交AC于D点，由几何知识可知DO延长线将过B点，则D为AC的中点，D4 V；又B4 V，则BD为等势线，O在BD上，故O4 V(2)由于电场线与等势线垂直，则AC为一条电场线在匀强电场中，UCAEdCA则E2 V/m.【答案】(1)4 V(2)2 V/m11(15分)如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，lab5 cm，lbc12 cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60角，一个电荷量为q4108 C的正电荷从a移到b，电场力做功为W11.2107 J求：(1)匀强电场的场强E；(2)电荷从b移到c电场力做的功W2；(3)a、c两点间的电势差Uac.解析(1)W1qUab，E，dlab所以E V/m60 V/m.(2)UbcEd1，d1lbccos 60，W2qUbc所以W2qElbccos 60410860121020.5 J1.44107 J.(3)设电荷从a移到c电场力做功为W，有WW1W2，WqUac所以Uac V6.6 V.【答案】(1)60 V/m(2)1.44107 J(3)6.6 V12(17分)如图所示，同一竖直线的A、B两点，固定有等质量异种点电荷，电荷量为q，正、负如图所示，ABC为一等边三角形(边长为L)，CD为AB边的中垂线，且与右侧竖直光滑圆弧轨道的最低点C相切，已知圆弧的半径为R，现把质量为m带电荷量为Q的小球(可视为质点)由圆弧的最高点M静止释放，到最低点C时速度为v0.已知静电力常量为k，现取D为电势零点，求：(1)在等量异种电荷的电场中，M点的电势M.(2)在最低点C轨道对小球的支持力FN为多大？解析(1)小球由最高点M运动到C的过程中，由动能定理得mgRUMCQmv，可得MC两点的电势差为UMC(mv2mgR)又等量异种电荷中垂线上的电势相等，即C、D两点电势相等，故M点的电势为MUMC(mv2mgR)(2)小球到达最低点C时，q与q对其的电场力F1、F2是大小相等的，有F1F2又因为ABC为等边三角形，易知F1、F2的夹角是120，所以二者的合力为F12k，且方向竖直向下由牛顿运动定律得FNmgF12m整理得轨道对小球的支持力：FNmgmk.【答案】(1)(mv2mgR)(2)mgmk- 5 -