2019版高考物理总复习 第22课 电场能的性质练习.doc

第22课 电场能的性质1四个关于电场能的概念的理解和应用电势能、电势、等势面、电场力做功 (1)(2015全国，6分)如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等。则() A直线a位于某一等势面内，MQB直线c位于某一等势面内，MNC若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D若电子由P点运动到Q点，电场力做负功答案：B解析：电子带负电荷，电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，有WMNWMP0，而WMNqUMN，WMPqUMP，q0，即MNP，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，有MQ，故A项错误、B项正确。电子由M点到Q点过程中，WMQq(MQ)0，电子由P点到Q点过程中，WPQq(PQ)0，故C项、D项均错误。2比较电势高低和电势能大小的方法 a依据电场线方向比较电势高低和电势能大小(2)(多选)(2013江苏单科，4分)将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等。 a、b为电场中的两点，则()Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高C检验电荷q在a点的电势能比在b点的大D将检验电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做负功答案：ABD解析：电场线的疏密表示电场强度的大小，a点附近的电场线较密集，则a点的电场强度大于b点的电场强度，故A项正确。a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势，故B项正确。电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在a点的电势能较b点的小，故C项错误。由C项分析可知，检验电荷q在a点的电势能较b点的小，则把检验电荷q从电势能小的a点移动到电势能大的b点，电势能增加，电场力做负功，故D项正确。b依据场源电荷的正负比较电势高低和电势能大小(3)(多选) (2015海南单科，5分)如图所示，两电荷量分别为Q(Q0)和Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是() Ab点电势为零，电场强度也为零B正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功D将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大答案：BC解析：因为等量异号电荷连线的中垂线上的电场方向为平行于x轴指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，故A项错误。等量异号电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向平行于x轴向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正、右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B项正确。O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，故C项正确。O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，故D项错误。3带电粒子运动轨迹类问题 a根据电场线的特性解决带电粒子在电场中运动轨迹类问题(4)(多选)(2017天津理综，6分)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是()A电子一定从A向B运动B若aAaB，则Q靠近M端且为正电荷C无论Q为正电荷还是负电荷，一定有EpAaB，说明电子在A点受到的静电力较大，A点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，靠近M端为场源电荷的位置，应带正电，故B项正确。无论Q为正电荷还是负电荷，一定有电势 AB，电子电势能Epe，电势能是标量，所以一定有EpAEpB，故C项正确、D项错误。b根据等势面的特性解决带电粒子在电场中运动轨迹类问题(5)(多选) (2016海南单科，5分)如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是() AM带负电荷，N带正电荷BM在b点的动能小于它在a点的动能CN在d点的电势能等于它在e点的电势能DN在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功答案：ABC解析：如题图所示，M粒子的轨迹向左弯曲，则带电粒子所受的电场力方向向左，可知M粒子受到了引力作用，故M带负电荷，而N粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力方向向下，说明N粒子受到斥力作用，故N粒子带正电荷，故A项正确。由于虚线是等势面，故M粒子从a到b电场力对其做负功，故动能减小，故B项正确。对于N粒子，由于d和e在同一等势面上，故从e到d电场力做功为0，电势能不变，故C项正确。由于N粒子带正电，故从c点运动到d点的过程中，电场力做正功，故D项错误。4根据等分法解决匀强电场中电势差与电场强度关系的问题 (6)(多选)(2017全国，6分)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是()A电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为1 VC电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV答案：ABD解析：如图所示，设a、c之间的d点电势与b点相同，则，d点坐标为(3.5 cm，6 cm)，过c点作cfbd于f，由几何关系可得cf3.6 cm，则电场强度E V/cm2.5 V/cm，故A项正确。因为四边形Oacb是矩形，所以有UacUOb，解得坐标原点O处的电势为1 V，故B项正确。a点电势比b点电势低7 V，电子带负电，所以电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，故C项错误。b点电势比c点电势低9 V，电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV，故D项正确。5利用功能关系解决电场中的能量问题 (7)(多选) (2015四川理综，6分)如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平。a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小球a() A从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B从N到P的过程中，速率先增大后减小C从N到Q的过程中，电势能一直增加D从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量答案：BC解析：小球a从N点静止释放，过P点后到Q点速度为零，整个运动过程只有重力和库仑力做功，库仑力方向与a的速度方向夹角一直大于90，所以整个过程中库仑力做负功。小球a从N到Q的过程中，库仑力增大，库仑力与重力的夹角从90一直减小，所以它们的合力一直增大，故A项错误。带电小球a受力如图所示。在靠近N点的位置，合力与速度夹角小于90，在P点合力与速度夹角大于90，所以小球a从N到P的过程中，速率应先增大后减小，故B项正确。从N到Q的过程中，库仑力一直做负功，所以电势能一直增加，故C项正确。根据能量守恒可知，P到Q的过程中，动能的减少量等于重力势能和电势能的增加量之和，故D项错误。6静电场中的图像问题 a电场中的x图像(8)(多选)(2017全国，6分)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra，a)标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()AEaEb41 BEcEd21CWabWbc31 DWbcWcd13答案：AC解析：由题图可知，a、b、c、d到点电荷的距离ra、rb、rc、rd分别为1 m、2 m、3 m、6 m，根据点电荷的场强公式Ek可知，故A项正确、B项错误。电场力做功WqU，a与b、b与c、c与d之间的电势差分别为3 V、1 V、1 V，所以，故C项正确、D项错误。b电场中的Ex图像(9)(多选)(经典题，6分)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷()A在x2和x4处电势能相等B由x1运动到x3的过程中电势能增大C由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大答案：BC解析：由题意可知，在x1的左侧电场强度方向沿x轴正方向，在x1的右侧电场强度方向沿x轴负方向。带正电的点电荷从x2运动到x4的过程中，电场力做负功，电势能增加，故A项错误。带正电的点电荷由x1运动到x3的过程中，电场力做负功，电势能增大，故B项正确。由x1到x4电场强度的大小先增大后减小，则点电荷由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小，故C项正确、D项错误。c. 电场中的Epx图像(10)(2017河北模拟，6分)M、N是某电场中一条电场线上的两点，若在M点释放一个初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线由M点运动到N点，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中电子在M点时的电势能为EpM，电子在N点时的电势能为EpN，则下列说法正确的是()A电子在N点时的动能小于在M点的动能B该电场有可能是匀强电场C该电子运动的加速度越来越小D电子运动的轨迹为曲线答案：C解析：电子仅受电场力的作用，电势能与动能之和恒定，由图像可知电子由M点运动到N点，电势能减少，动能增加，故A项错误。分析图像可得电子的电势能随运动距离的增大，减少得越来越慢，即经过相等距离电场力做功越来越少，由可得电场强度越来越小，故B项错误。由于电子从M点运动到N点电场力逐渐减小，所以加速度逐渐减小，故C项正确。电子从静止开始沿电场线运动，可得M、N点所在电场线为直线，则电子的运动轨迹必为直线，故D项错误。