【文档说明】高考物理一轮复习第7章静电场第21讲电场能的性质练习(含解析).doc,共(7)页,116.500 KB,由MTyang资料小铺上传
转载请保留链接:https://www.ichengzhen.cn/view-96138.html
以下为本文档部分文字说明:
1第21讲电场能的性质[解密考纲]主要考查电势差、电势、电势能的理解和计算,以及vt图象、φx图象、Ex图象在电场中的应用.1.(2019·荆州高三一模)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是()A.电势为零的地方,电场强度也为零B.电场强度为零
的地方,电势也为零C.沿电场线方向电势降低D.沿电场线方向电场强度减小C解析电场强度与电势没有直接关系,电场强度为零时,电势不一定为零,电势为零,电场强度不一定为零,选项A、B错误;沿电场线方向电势降低,但是场强不一定减小,场强的大小是由电场线的疏密来反映的,选项C正确,D错误.2.(
2019·沧州模拟)(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示,c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则()A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电
势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低ACD解析由题图看出,a点处电场线比b点处电场线密,则a点的场强大于b点的场强,所以选项A正确;电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线电势降低,所以b点的电势比a点的高,所以选项B错误;负电荷在c点的合
场强为零,c点只有正电荷产生的电场强度,在d点正电荷产生的场强向上,两个负电荷产生的场强向下,合场强是它们的差值,所以c点的电场强度比d点的大,所以选项C正确;正电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强,根据U=Ed可知,正电荷到
c点电势降低的多,所以c点的电势比d点的低(也可以根据电势这样理解:正电荷在d、c两点产生的电势相等,但两个负电荷在d点产生的电势高于c点,所以c点的总电势低于d点),所以选项D正确.3.(2019·全国统一考试仿真卷)如图所示
,竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为-q的小环,在杆的左侧固定一个电荷量为+Q的点电荷,杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形,c是ab的中点.使小环从O点无初速度释放,小环通过a点的速率为v.若已知ab=
Oa=l,静电常量为k,重力加速度为g.则()A.在a点,小环所受弹力大小为kQql2B.在c点,小环的动能最大2C.在c点,小环的电势能最大D.在b点,小环的速率为v2+2glD解析在a点,小环所受的库仑力沿aQ方向,大小为kQql2,水平方向小球受力平衡
,所以小球受到向右的弹力大小等于库仑力沿水平方向的分力kQql2sin600=k3Qq2l2,故选项A错误;从c点到b点,小环所受重力做正功,库仑力做负功,由于重力和库仑力大小关系未知,在c点,小环的动能不一定最大,故选项B错误
;c点距离正点电荷Q最近,对应电势最高,带负电荷的小环在c点电势能最小,故选项C错误;从a点到b点,由点电荷电场分布特点及几何关系知,a、b两点电势相等,则电场力不做功,应用动能定理mgl=12mv22-12mv2,解得v2=v2+2gl,故选项D正确.4.(2019·湖北部分
重点中学模拟)如图所示,水平面内有A、B、C、D、M、N六个点,它们均匀分布在半径为R=2cm的同一圆周上,空间有一方向与圆平面平行的匀强电场.已知A、C、M三点的电势分别为φA=(2-3)V、φC=2V、φM=(2+3)V,下列判断正确的是()A.电场强度的方向由A指向DB.电场强度的大小为
1V/mC.该圆周上的点电势最高为4VD.沿圆周将电子从D点经M点移到N点,电场力先做负功后做正功C解析在匀强电场中AM连线的中点G的电势φG=12(φA+φM)=2V=φC,所以直线COGN为等势线,在匀强电场中等势线相互平行,电场线与等势线相互垂直,且由电势高的等势线指
向电势低的等势线,可知直线AB、直线DM分别为等势线,直线DB、直线MA分别为电场线,可知电场强度的方向由M指向A(或由D指向B),故选项A错误;MA两点间的电势差UMA=φM-φA=23V,沿电场方向的距离
d=3R=350m,电场强度E=UMAd=100V/m,故选项B错误;过圆心O作MA的平行线,与圆的交点H处电势最高,UHO=E·R=2V,由UHO=φH-φO可得最高电势φH=UHO+φ0=4V,故选项C正确;沿圆周将电
子从D点经M点移到N点,电场力先做正功再做负功,故选项D错误.5.(2019·江南十校联考)如果空气中的电场很强,使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大,以至于分子破碎,于是空气中出现了可以自由移动的电
荷,那么空气变成了导体,这种现象叫做空气的“击穿”.已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5kV.阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104V/m时空气就有可能被击穿.因此乘客阴雨天打伞站在站台上时,伞尖与高压电接触网的安全距离至少为()3A
.0.6mB.1.1mC.1.6mD.2.1mB解析由题知U=27.5×103V,E=2.5×104V/m,则由U=Ed得d=UE=1.1m,故选项B正确.6.(2019·江西上饶高三二模)某区域的电场线分布如图所
示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点.取O点为坐标原点沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计.在O点到A点的运动过程中,下列关于粒子运动速度和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上的电势φ
随位移x的变化图线可能正确的是()B解析由图可知,从O到A点,电场线由疏到密,电场强度先减小后增大,方向不变,因此电荷受到的电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,vt图象的斜率表示加速度的大小,故选项A错误,B
正确;沿着电场线方向电势降低,而电势与位移的图象的斜率表示电场强度,故选项C错误;电荷在电场力作用下做正功,导致电势能减小,则动能增加,由动能定理可得动能与位移的斜率表示电场力的大小,故选项D错误.7.(2018·全国卷Ⅱ)(多选)如图所示,同一平面内的a、b、c、d
四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点.一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1:若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2,下列说法正确的是()A
.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为W1+W22C.若c、d之间的距离为L,则该电场的场强大小一定为W2qLD.若W1=W2,则a、M两点之间
的电势差一定等于b、N两点之间的电势差BD解析根据题意无法判断场强方向,故选项A错误;由于电场为匀强电场,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点,所以φM=φc-φc-φa2=φc+φa2,φN=φd-φd-φb2=φd+φb2,若该粒子从M点移动到N点
,则电场力做功一定为W=qUMN=q(φM-φN)=qφc+φa2-qφd+φb2=qUcd+qUab2=W1+W22,故选项B正确;因为不知道匀强电场方向,所以4场强大小不一定是W2qL,故选项C错误;若W1=W2,说明Ucd=Uab
,UaM-UbN=(φa-φM)-(φb-φN),又因为φM=φc-φc-φa2=φc+φa2;φN=φd-φd-φb2=φd+φb2,解得UaM-UbN=0,故选项D正确.8.(2019·湛江四校联考)如图所示,一圆环上均匀分布着负电荷,x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和
电势的说法正确的是()A.从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小,电势一直降低B.从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小,电势先降低后升高C.O点的电场强度为零,电势最低D.O点的电场强度不为零,电势最高C解析圆环上均匀分布着负电荷,根据对称性可知,圆环上各
电荷在O点产生的场强相互抵消,合场强为零.圆环上各电荷在x轴产生的电场强度有水平向左的分量,根据电场的叠加原理可知,x轴上电场强度方向向左,根据顺着电场线方向电势降低,可知,从O点沿x轴正方向,电势升高.O点的场强为零,无穷远处场强也为零,所以从O点沿x轴正方向,场强应先增大后减小.综上分
析可知,选项C正确,A、B、D错误.9.(2019·河北定州中学模拟)A、B两个点电荷在真空中所产生的电场的电场线(方向未标出)如图所示,图中C点为两个点电荷连线的中点,MN为两个点电荷连线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称.则下列说法
正确的是()A.这两个点电荷一定是等量异种电荷B.这两个点电荷一定是等量同种电荷C.C点的电场强度比D点的电场强度小D.C点的电势比D点的电势高A解析根据电场线的特点,从正电荷出发到负电荷终止可以判断,这两点电荷是两个等量异种电荷,故选项A正确,B错误;在两等量异种电荷连线的中垂线上,中间点电
场强度最大,也可以从电场线的疏密判断,所以C点的电场强度比D点的电场强度大,故选项C错误;中垂线和电场线垂直,所以中垂线为等势线,所以C点的电势等于D点的电势,故选项D错误.10.(2019·福建高三质量检查)(多选
)如图所示,M、N两点处于同一水平面,O为M、N连线的中点,过O点的竖直线上固定一根绝缘光滑细杆,杆上A、B两点关于O点对称.第一种情况,在M、N两点分别放置电量为+Q和-Q的等量异种点电荷,套在杆上带正电的小金属环从A点无初速释放,运动到B点;5第二种情况,
在M、N两点分别放置电量为+Q的等量同种点电荷,该金属环仍从A点无初速释放,运动到B点.则两种情况中()A.金属环运动到B点的速度第一种情况较大B.金属环从A点运动到B点所用的时间第一种情况较短C.金属
环从A点运动到B点的过程中,动能与重力势能之和均保持不变D.金属环从A点运动到B点的过程中(不含A、B两点),在杆上相同位置的速度第一种情况较大BD解析等量异种电荷连线的中垂线是等势线,带电金属环沿杆运动时电势能不变,重力势能转化为动能,金属环所
受合力等于重力,做加速度等于重力加速度的匀加速直线运动;等量同种正电荷连线中垂线的中点电势O最高,与中点O距离越远,电势越低,A、B两点关于O点对称,电势相等,金属环电势能相等,重力势能全部转化为动能,第一种情况与第二种情况在B点的速度相等,故选项A错误;由于到B点前
第二种情况的速度均比较小,所以运动时间比较长,故选项B正确;等高处重力势能相等,但到B点前第二种情况的速度均较小,所以动能与重力势能之和第二种情况均较小,故选项C错误;第二种情况中金属环电场力先是阻力后是动力,结合到B点时与第一种情况速度相等,故选项D正确.11.(2019·牡丹
江一中月考)(多选)如图所示,纸面内有一匀强电场,带正电的小球(重力不计)在恒力F的作用下沿图中虚线由A匀速运动至B,已知力F和AB间夹角为θ,AB间距离为d,小球带电量为q,则下列结论正确的是()A.电场强度的大小为E=
FcosθqB.AB两点的电势差为UAB=-FdcosθqC.带电小球由A运动至B过程中电势能增加了FdcosθD.带电小球若由B匀速运动至A,则恒力F必须反向BC解析由题意,小球的重力不计,只受到电场力与恒力F而做匀速直线运动,则有qE=F,则得场强E=Fq,故选项A错误.A、B两点
的电势差为UAB=-Edcosθ=-Fdcosθq,故选项B正确.带电小球由A运动至B过程中恒力做功为W=Fdcosθ,根据功能关系可知,电势能增加了Fdcosθ,故选项C正确.小球所受的电场力恒定不变,若
带电小球由B向A做匀速直线运动时,F大小、方向均不变,故选项D错误.12.(2019·泰安一模)(多选)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过程中()A.小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变6B.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BC解析由于有电场力做功,故小球的机械能与弹簧的弹性势能之和是改变的,故选项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,又两力做功一样多,故选项B正确;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,故选项C正确;显然电场力和重力做功的代数和为零,故选项D错误.13.(2019·湖南G10教育
联盟高三联考)(多选)如图甲所示,在绝缘水平面上方的MM′和PP′范围内有电场强度方向水平向右的电场,电场强度大小沿电场线方向的变化关系如图乙所示.一质量为m、带电荷量为+q的小物块(可视为点电荷)从水平面
上的A点以初速度v0向右运动,到达B点时速度恰好为零.若滑块与水平面之间的动摩擦因数为μ,A、B两点间的距离为l,重力加速度为g.则下列判断正确的是()A.小物块在运动过程中所受到的电场力一直小于滑动摩擦力B.此过程
中产生的内能大于mv202C.A、B两点间的电势差为mμgl-v202qD.小物块在运动过程中的中间时刻,速度大小等于v02ABC解析滑块所受的电场力水平向右,摩擦力水平向左,由图象知,电场强度逐渐增大,电场力逐渐增大,滑块做减速运动,可知电场力一直小于滑动摩擦力,故
选项A正确;根据能量守恒知,电势能减小、动能减小,全部转化为内能,则产生的内能大于12mv20,故选项B正确;根据动能定理得,qU-μmgl=0-12mv20,解得A、B点间的电势差U=mμgl-v202q,故选项C正确;因
为电场力逐渐增大,所以小滑块做加速度逐渐减小的减速运动,其vt图象如图所示,根据速度时间图线可知,若为匀变速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于v02,从图中可知,中间时刻的瞬时速度小于v02,故选项D错误.714.(2019·北
京四中期末)如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=3.0×104N/C.有一个质量m=4.0×10-3kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°
.取g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80,不计空气阻力的作用.(1)求小球所带的电荷量及电性;(2)如果将细线轻轻剪断,求细线剪断后,小球运动的加速度大小;(3)从剪断细线开始经过时间t=0.20s,
求这一段时间内小球电势能的变化量.解析(1)小球受到重力mg、电场力F和细线的拉力T的作用,如图所示,由共点力平衡条件有F=qE=mgtanθ,解得q=mgtanθE=1.0×10-6C,电场力的方向与电场强度的方向相同,故小球所带电荷为正电荷.
(2)剪断细线后,小球做匀加速直线运动,设其加速度为a,由牛顿第二定律有mgcosθ=ma,解得a=gcosθ=12.5m/s2.(3)在t=0.20s的时间内,小球的位移为l=12at2=0.25m.小球运动过程中,电场力做的功为W=qElsinθ=mglsinθ
tanθ=4.5×10-3J,所以小球电势能的变化量(减少量)为ΔEp=4.5×10-3J.答案(1)1.0×10-6C正电荷(2)12.5m/s2(3)减少4.5×10-3J