2021版高考物理一轮复习课时规范练23电场能的性质含解析

2021版高考物理一轮复习课时规范练23电场能的性质含解析

课时规范练23　电场能的性质 ‎1.‎ ‎(电势　电势能)(2019·安徽皖南地区入学摸底)如图为某一电场的电场线,M、N、P为电场线上的三个点,M、N是同一电场线上两点。下列判断不正确的是(　　)‎ A.只受电场力作用时,同一负电荷在N点的加速度最大 B.M、N、P三点中N点的电势最高 C.正电荷从M点自由释放,电荷不可能沿电场线运动到N点 D.只受电场力作用时,同一正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 ‎2.‎ ‎(电场线　等势面　运动轨迹)如图所示,实线代表某匀强电场的三条电场线,带电粒子在电场中仅在电场力作用下的沿虚线从a运动到b,运动轨迹ab为一条抛物线,则下列判断正确的是(　　)‎ A.电场的方向由N指向M B.带电粒子从a运动到b,粒子的动能减小 C.该带电粒子一定带正电 D.如果另放某带负电的检验电荷,它在M点的电势能一定小于它在N的电势能 ‎3.‎ 9‎ ‎(电场线　等势面　运动轨迹)(2019·广西西乡塘区期中)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.粒子一定带负电 B.A处电场强度大于C处电场强度 C.粒子在A处的电势能大于在C处的电势能 D.粒子从A到B电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功 ‎4.(电场中图象问题)(2019·湖南怀化一模)如图甲所示,Q1、Q2是两个固定的点电荷,一个带负电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度v0沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动,其v-t图象如图乙所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.两点电荷一定都带正电,但电荷量不一定相等 B.两点电荷一定带正电,0~t2时间内试探电荷所经过的各点电场强度越来越大 C.t1、t3两时刻试探电荷在同一位置 D.t2时刻试探电荷的电势能最大,试探电荷所在处电场的电势最高 ‎5.‎ 9‎ ‎(电场中图象问题)(2019·江西临川模拟)在某孤立点电荷的电场中,规定无限远处电势为零,则电场中任意点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系图象如图所示。电场中a、c两点电场强度大小之比为k1,b、d两点电场强度大小之比为k2;带电粒子从a点移到b点电场力做功为W1,从c点移到d点电场力做功为W2,下列说法正确的是(　　)‎ A.k1∶k2=1∶1 B.k1∶k2=1∶4‎ C.W1∶W2=1∶1 D.W1∶W2=1∶4‎ ‎6.‎ ‎(多选)(电场中图象问题)(2019·河北隆化月考)真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点,在两者连线上各点的电场强度随x变化的关系如图所示,选沿x轴正方向为正方向,则以下判断正确的是(　　)‎ A.点电荷M、N一正一负 B.M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1‎ C.沿x轴从0到3a电势逐渐降低 D.将一个正点电荷沿x轴从0.5a移动到2.4a,该电荷的电势能先减小后增大 ‎7.‎ 9‎ ‎(2019·安徽江淮十校联考)如图所示,两等量同种正点电荷固定在真空中,在它们连线的中垂线上有A、B两点,O为连线中点,C为连线上一点,下列结论正确的是(　　)‎ A.B点电场强度一定大于A点电场强度 B.B点电势一定低于A点电势 C.若把一正电荷从A沿直线移到C,电势能增加 D.若一负电荷仅在电场力下从C沿直线运动到O,加速度将变大 素养综合练 ‎8.‎ ‎(多选)(2019·安徽合肥模拟)如图所示,某匀强电场中A、B、C、D四点构成一个菱形,对角线AC=12 cm,BD=16 cm,一个质子从A移到B,电场力做了24 eV的功;一个电子从A移到C,克服电场力做了24 eV的功。其中A点的电势为零,则下列说法正确的是(　　)‎ A.D点的电势φD=0‎ B.D点的电势φD=-24 V C.电场强度E=250 N/C D.电场强度E=200 N/C ‎9.‎ 9‎ ‎(多选)(2019·天津模拟)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在的直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上,以下判断正确的是(　　)‎ A.b点与d点电场强度方向相同 B.a点和c点电势相同 C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差 D.带正电的试探电荷在a点的电势能大于在c点的电势能 ‎10.‎ ‎(多选)(2019·广东肇庆二模)如图所示,一带电粒子在匀强电场中只受电场力而运动,经过一平面直角坐标系中的a、O、b三点时的动能分别为10 eV、4 eV、12 eV,下列说法正确的有(　　)‎ A.该电场方向一定与xOy平面平行 B.该电场场强大小为200‎2‎ V/m C.O点是该粒子轨迹上电势能最高的点 D.该粒子轨迹为抛物线 ‎11.(多选)(2019·福建厦门二模)如图(a)所示,点电荷M、N固定于光滑绝缘水平桌面上,其连线的中垂线上有A、B、C三点。一带电量为+q的小球自A点由静止释放,其运动的v-t图象如图(b)所示,运动到B、C点的时刻分别为tB、tC,速度大小分别为vB、vC,且tB时刻图线切线斜率最大。则下列说法中正确的是(　　)‎ 9‎ A.A、B、C三点中,B点的电场强度最大 B.由A到C的过程中小球的电势能先减小后变大 C.由A到C的过程中,电势逐渐升高 D.B、C两点之间的电势差UBC=‎m(vC‎2‎-vB‎2‎)‎‎2q ‎12.‎ ‎(多选)如图,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两点分别放置电荷量为+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;第二种情况,在M、N两点分别放置电荷量为+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 参考答案 课时规范练23　电场能的性质 ‎1.B　电场线的疏密反映了电场强度的强弱,N点处电场线最密,所以N点电场强度最大,同一负电荷在N点的加速度最大,故A正确;顺着电场线的方向,电势降低,所以M点的电势最高,故B错误;在 9‎ M点静止释放,正电荷在电场力的作用下运动,但是运动轨迹并不是电场线,故C正确;根据Ep=qφ,φM>φP>φN可知,正电荷在M点电势能大于在N点的电势能,故D正确。此题选择不正确的选项,故选B。‎ ‎2.B　带电粒子在电场中仅在电场力作用下沿虚线从a运动到b,静电力总指向轨迹的凹侧。因此带电粒子所受电场力沿NM方向,可以判断电场力对粒子做负功,粒子的动能减小,但由于带电粒子的电性未知,因此不能确定电场强度的方向,A、C错误,B正确;因为不能确定电场强度的方向,所以无法确定带负电的检验电荷的电势能的大小,D错误。‎ ‎3.B　由电场强度方向从高电势指向低电势知,电场强度方向向左,由曲线运动合外力指向轨迹内侧,可知粒子带正电,A错误。正粒子在A处的电势能小于在C处的电势能,C错误。由W=Uq,UAB=UBC可知粒子从A到B电场力做的负功等于从B到C电场力做的负功,D错误。由等势线的疏密可知,EA>EC,B正确。‎ ‎4.C　由图乙可知:试探电荷先向上做减速运动,再反向向下做加速运动,说明粒子受到的电场力应先向下后向上,故两点电荷一定都带正电;由于电场线只能沿竖直方向,故两个点电荷带电量一定相等;故A错误;图象的斜率表示加速度的大小,由图可知,加速度先增大后减小,故说明各点的电场强度先增大后减小,故B错误;图象与时间轴所围成的面积表示位移,由图可知,t1、t3两时刻之间的图象面积相等,且方向相反,则说明t1、t3两时刻试探电荷在同一位置,故C正确;t2时刻试探电荷的速度为零,动能为零,根据能量守恒定律可知试探电荷的电势能最大。由于粒子带负电,故此时电势最低,故D错误。故选C。‎ ‎5.A　由点电荷的电场强度公式E=kQr‎2‎可知,孤立点电荷的电场中某点的电场强度大小与该点到点电荷距离的平方成反比,因此k1=‎1‎‎5‎‎2‎‎1‎‎2‎‎0‎‎2‎=16,k2=‎1‎‎1‎‎0‎‎2‎‎1‎‎4‎‎0‎‎2‎=16,故k1∶k2=1∶1,故A正确,B错误;由W=qU可知,在电场中移动电荷时电场力做的功与移动的两点间电势差成正比,因此W1∶W2=4∶1,故CD错误;故选A。‎ ‎6.BD　由于M、N之间的电场强度的方向相反,故点电荷M、N一定为同种电荷;由图可知,电场的方向都是背离点电荷,所以点电荷都带正电,故A错误;M在2a处产生的电场强度E1=kQM‎(2a‎)‎‎2‎,而N在2a处产生的电场强度E2=kQNa‎2‎,由于2a处电场强度为0,故E1=E2,所以QM=4QN;故B正确。由图可知,0~2a之间电场为正,则沿x轴的正方向,所以从0到2a之间电势逐渐降低;而2a~3a之间的电场为负,则沿x轴的负方向,所以从2a到3a之间电势升高,故C错误;由图可知,0~2a之间电场为正,则沿x轴的正方向,所以从0到2a之间电势逐渐降低;而2a~3a之间的电场为负,则沿x 9‎ 轴的负方向,所以从2a到3a之间电势升高,因此将一个正点电荷沿x轴从0.5a移动到2.4a,该电荷的电势能先减小后增大,故D正确。故选BD。‎ ‎7.C　因在两等量正点电荷中垂线上,O点的电场强度为零,在无穷远处电场强度也为零,可知从O点到无穷远,电场强度先增加后减小,则B点电场强度不一定大于A点电场强度,选项A错误;离两点电荷越近的位置电势越高,可知B点电势一定高于A点电势,选项B错误;C点的电势高于A点,则若把一正电荷从A沿直线移到C,电势能增加,选项C正确;O点电场强度为零,若一负电荷仅在电场力下从C沿直线运动到O,电场力减小,加速度将变小,选项D错误。‎ ‎8.AC　由题意可知:UAB=WABq=24V,UAC=WACq=24V,φA=0,φB=φC=-24V,BC的连线为一条等势线,所以AD的连线也为一条等势线,所以φD=0,A正确,B错误;根据几何关系可求得AD和BC间的垂直距离d=9.6cm,电场强度E=250N/C,C正确,D错误。‎ ‎9.‎ ACD　根据等量异种电荷周围的电场线的特点,知两电荷连线的垂直平分线上的电场方向水平向右,d点的电场强度方向水平向右,所以b点与d点的电场强度方向相同,故A正确。作出a点、c点的等势线,如图所示。沿着电场线方向电势逐渐降低,可以知道a点的电势大于c点的电势,故B错误。由对称性可以知道,a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差,所以C选项是正确的。‎ 将正电荷从a点移动到c点,电场力做正功,电势能减小,则试探电荷在a点的电势能大于在c点的电势能,故D正确。‎ ‎10.AD　粒子在电场中运动时,粒子的电势能和动能之和守恒,设粒子带电量为q,总能量为E,则在a点时:10eV+φaq=E;在O点时:4eV+φOq=E;在b点时:12eV+φbq=E;则Uao=φa-φo=-‎6‎q;Uob=φo-φb=‎8‎q,因电势差与两点间距离成正比,可知该电场方向一定与xOy平面平行,选项A正确;因电荷所带的电量未知,不能确定电势差的数值,则不能求解电场强度大小,选项B错误;O点时动能不等于零,则电势能不是最大位置,C错误;粒子在恒力作用下做曲线运动,只能是抛物线,D正确。‎ 9‎ ‎11.AD　速度时间图象中斜率表示加速度且tB时刻图线切线斜率最大,可知B点时加速度最大,根据牛顿第二定律可知,该点电场强度最大,故A正确;由图象可知,速度逐渐增大,则动能逐渐增大,根据能量守恒定律可知,电势能逐渐减小,故B错误;由图象可知,斜率方向未变,即加速度方向不变,由A指向C,则正电荷受到电场力由A指向C,所以电场方向由A指向C,由沿着电场线方向电势逐渐降低可知,由A到C的过程中,电势逐渐降低,故C错误;由B到C由动能定理得:qUBC=‎1‎‎2‎mvC‎2‎-‎1‎‎2‎mvB‎2‎,解得UBC=m(vC‎2‎-vB‎2‎)‎‎2q,故D正确。故选AD。‎ ‎12.BD　因为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O电势最高,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D正确,故选BD。‎ 9‎