2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)19 電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析）

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)19 電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析） 　 　　　　　　　　　　　　 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖所示，直線MN是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(方向未畫(huà)出)．虛線是一帶電的粒子只在電場(chǎng)力的作用下，由a到b的運(yùn)動(dòng)軌跡，軌跡為一拋物線．下列判斷正確的是(　　) A．電場(chǎng)線MN的方向一定是由N指向M B．帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中動(dòng)能一定逐漸減小 C．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 D．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度 解析：由于帶電粒子的電性不確定，所以電場(chǎng)線的方向不確定，A錯(cuò)誤；帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，只受電場(chǎng)力的作用，由軌跡的

2、彎曲方向知電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，故B錯(cuò)誤C正確；由于僅給出一條電場(chǎng)線，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系不確定，D錯(cuò)誤． 答案：C 2．如圖所示的同心圓是電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)線，一個(gè)電子只在電場(chǎng)力作用下沿著直線由A→C運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度越來(lái)越小，B為線段AC的中點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電子沿AC方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場(chǎng)力越來(lái)越小 B．電子沿AC方向運(yùn)動(dòng)時(shí)它具有的電勢(shì)能越來(lái)越大 C．電勢(shì)差UAB＝UBC D．電勢(shì)φA<φB<φC 解析：該電場(chǎng)為負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)，電子沿AC方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場(chǎng)力越來(lái)越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)電子只在電場(chǎng)力作用下沿著直線由A→C運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度越來(lái)越小，它具有的電

3、勢(shì)能越來(lái)越大，選項(xiàng)B正確；由于電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電勢(shì)差UABφB>φC，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：B 3．如圖所示，有四個(gè)等量異種電荷，放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)處．A、B、C、D為正方形四個(gè)邊的中點(diǎn)，O為正方形的中心，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B．O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度等于零 C．將一帶正電的試探電荷勻速?gòu)腂點(diǎn)沿直線移動(dòng)到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零 D．將一帶正電的試探電荷勻速?gòu)腁點(diǎn)沿直線移動(dòng)到C點(diǎn)，試探電荷具有的電勢(shì)能增大 解析：由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可知，A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不相同，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不等于零

4、，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于B、D兩點(diǎn)等電勢(shì)，將一帶正電的試探電荷勻速?gòu)腂點(diǎn)沿直線移動(dòng)到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零，選項(xiàng)C正確；由于A點(diǎn)電勢(shì)高于C點(diǎn)，將一帶正電的試探電荷勻速?gòu)腁點(diǎn)沿直線移動(dòng)到C點(diǎn)，試探電荷具有的電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：C 4．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量為q＝2.0×10－9 C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，除靜電力做功外，其他力做的功為6.0×10－5J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×10－5J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為(　　) A．3×104 V B．1×104 V C．4×104 V D．7×104 V 解析：設(shè)靜電力做功為Wab， 則Wab＝q·Uab

5、 由動(dòng)能定理Wab＋W其他力＝ΔEk，得 Wab＝ΔEk－W其他力 ＝8.0×10－5 J－6.0×10－5 J＝2.0×10－5 J， 故Uab＝Wab/q＝＝1×104 V， 故正確答案為B. 答案：B 5．如圖甲所示，A、B為某電場(chǎng)中一條直線上的兩個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)將正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)一段距離到達(dá)B點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖乙．從A到B的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電場(chǎng)力對(duì)電荷一直做正功 B．電勢(shì)一直升高 C．電荷所受電場(chǎng)力先減小后增大 D．電荷所受電場(chǎng)力先增大后減小 解析：由乙圖可知，點(diǎn)電荷的電勢(shì)能先減小后增大，故電場(chǎng)

6、力對(duì)其先做正功后做負(fù)功，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于正點(diǎn)電荷電勢(shì)能先減小后增大，則電勢(shì)也先減小后增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；乙圖中，斜率的絕對(duì)值表示的含義是k＝＝＝q·E，即電場(chǎng)力的大小，由圖可知，斜率絕對(duì)值先減小后增大，故電場(chǎng)力先減小后增大，C項(xiàng)正確． 答案：C 二、多項(xiàng)選擇題 6．如圖所示，空間分布著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，現(xiàn)在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)O處放置一負(fù)點(diǎn)電荷Q，并在以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上選取a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、c連線為球的水平大圓直徑，b、d連線與電場(chǎng)方向平行，且b、d連線為球的豎直大圓半徑．不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．b、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，電勢(shì)相等 B．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的

7、電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，電勢(shì)相等 C．若從a點(diǎn)拋出一帶正電小球，小球可能沿a、c所在圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D．若從a點(diǎn)拋出一帶負(fù)電小球，小球可能沿b、d所在圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析：設(shè)球半徑為R，Eb＝E－k，Ed＝E＋k，A錯(cuò)誤；Ea＝，Ec＝，且a、c在同一等勢(shì)面上，B正確；當(dāng)帶電小球所受重力和電場(chǎng)力大小相等，方向相反，且k＝m時(shí)，小球能沿a、c所在圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤． 答案：BC 7．如圖甲所示，兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2固定在x軸上距離為L(zhǎng)的兩點(diǎn)，其中q1帶正電荷位于原點(diǎn)O，a、b是它們連線延長(zhǎng)線上的兩點(diǎn)，其中b點(diǎn)與O點(diǎn)相距3L.現(xiàn)有一帶正電的粒子q以一定的初速度沿x軸從a

8、點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)(粒子只受電場(chǎng)力作用)，設(shè)粒子經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度分別為va、vb，其速度隨坐標(biāo)x變化的圖象如圖乙所示，則以下判斷正確的是(　　) A．q2帶負(fù)電且電荷量小于q1 B．b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定為零 C．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高 D．粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小 解析：由v－x圖象知，粒子從a點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)先減速再加速，在b處速度最小，則b點(diǎn)左右兩側(cè)電場(chǎng)方向相反，b點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，B正確；根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式和電場(chǎng)的疊加知識(shí)得q2帶負(fù)電且電荷量小于q1，A正確；根據(jù)粒子受力方向知b點(diǎn)左側(cè)場(chǎng)強(qiáng)向左，故a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)低，C錯(cuò)誤；粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能減小，電場(chǎng)

9、力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，D正確． 答案：ABD 8．兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)為零，ND段中C點(diǎn)電勢(shì)最高，則(　　) A．C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 C．NC間場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸正方向 D．將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功 解析：由題圖可知，由O點(diǎn)到M點(diǎn)，電勢(shì)一直降低，且圖線在A點(diǎn)的斜率也不為零，故A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不為零，而C點(diǎn)向N、向D兩個(gè)方向電勢(shì)均降低，說(shuō)明C點(diǎn)兩側(cè)電場(chǎng)方向相反，且圖線在C點(diǎn)的切線斜率為零，故C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零，故A正確，

10、B錯(cuò)誤；由N到C電勢(shì)升高，故NC間電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向，C錯(cuò)誤；WNC＝UNC·q，UNC<0，q<0，故WNC>0,而WCD＝UCD·q，UCD>0，q<0，所以WCD<0，D正確． 答案：AD 三、非選擇題 9．有一帶負(fù)電的小球，其帶電荷量q＝－2×10－4 C，如圖所示，開(kāi)始時(shí)靜止在場(chǎng)強(qiáng)為E＝2×103 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的P點(diǎn)，靠近電場(chǎng)極板B有一擋板S，小球與擋板S的距離h＝4 cm，與A板的距離H＝36 cm，小球的重力忽略不計(jì)，在電場(chǎng)力作用下小球向左運(yùn)動(dòng)，與擋板S相碰后電荷量減少到碰前的k倍，已知k＝，碰撞過(guò)程中小球的機(jī)械能沒(méi)有損失． (1)設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中擋板S所在位置的

11、電勢(shì)為零，則小球在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為多少？ (2)小球第一次被彈回到達(dá)最右端時(shí)距S板的距離為多少？ (3)小球從P點(diǎn)出發(fā)到第一次到達(dá)最右端的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)小球做了多少功？ 解析：(1)SP間的電勢(shì)差 USP＝φS－φP＝Eh＝2×103×0.04 V＝80 V 因φS＝0，所以φP＝－80 V 所以小球在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能 EP＝qφP＝－2×10－4×(－80) J＝0.016 J (2)設(shè)小球與S碰撞時(shí)速度大小為v，小球第一次從P到S有－qEh＝mv2 設(shè)小球第一次被彈回至最右端距S板的距離為h1，有 (－kq)Eh1＝mv2 所以h1＝h≈4.6 cm (3)由動(dòng)能定

12、理知小球從P點(diǎn)出發(fā)到碰撞前有 W1＝mv2 碰撞后至到達(dá)最右端有W2＝0－mv2 則電場(chǎng)力做的總功W＝W1＋W2＝0 答案：(1)0.016 J　(2)4.6 cm　(3)0 10．如圖所示，在距足夠長(zhǎng)的光滑絕緣水平直線軌道上方h高度的P點(diǎn)，固定電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上的A點(diǎn)以初速度v0沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方B點(diǎn)時(shí)速度為v.已知點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在A點(diǎn)的電勢(shì)為φ(取無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零)，PA連線與水平軌道的夾角為60°，試求： (1)物塊在A點(diǎn)時(shí)受在A點(diǎn)到軌道的支持力大?。? (2)點(diǎn)電荷＋Q產(chǎn)生的電場(chǎng)在B點(diǎn)的電勢(shì)

13、． 解析：(1)物塊在A點(diǎn)受到點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力F＝ 由幾何關(guān)系可知P、A間距離r＝ 設(shè)物塊在A點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大小為FN，由平衡條件有FN－mg－Fsin60°＝0. 解得FN＝mg＋ (2)設(shè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在B點(diǎn)的電勢(shì)為φB，由動(dòng)能定理有q(φ－φB)＝mv2－mv 解得φB＝φ＋ 答案：(1)mg＋　(2)φ＋ 11．如圖所示，固定于同一條豎直線上的點(diǎn)電荷A、B相距為2d，電量分別為＋Q和－Q.MN是豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿，另有一個(gè)穿過(guò)細(xì)桿的帶電小球p，質(zhì)量為m、電量為＋q(可視為點(diǎn)電荷，q遠(yuǎn)小于Q)，現(xiàn)將小球p從與點(diǎn)電荷A等高的C處由靜止開(kāi)始釋放，小球p向下運(yùn)動(dòng)到

14、距C點(diǎn)距離為d的O點(diǎn)時(shí)，速度為v.已知MN與AB之間的距離也為d，靜電力常量為k，重力加速度為g.求： (1)C、O間的電勢(shì)差UCO； (2)小球p經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)加速度的大小； (3)小球p經(jīng)過(guò)與點(diǎn)電荷B等高的D點(diǎn)時(shí)速度的大小． 解析：(1)小球p由C運(yùn)動(dòng)到O時(shí)，由動(dòng)能定理， 得mgd＋qUCO＝mv2－0① 得UCO＝② (2)小球p經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)受力分析如圖所示，由庫(kù)侖定律得： F1＝F2＝k③ 它們的合力為： F＝F1cos45°＋F2cos45°＝④ 由牛頓第二定律得： mg＋F＝ma，⑤ a＝g＋⑥ (3)小球p由O運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程，由動(dòng)能定理得： mgd＋qUOD＝mv－mv2⑦ 由電場(chǎng)特點(diǎn)可知：UCO＝UOD⑧ 聯(lián)立②⑦⑧解得：vD＝v 答案：(1)　(2)g＋　(3)v