2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)二十五 電場(chǎng)能的性質(zhì)（含解析）新人教版

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1、電場(chǎng)能的性質(zhì) [A級(jí)－基礎(chǔ)練] 1．(2019·安徽蕪湖、馬鞍山聯(lián)考)一個(gè)正點(diǎn)電荷固定在正方形的一個(gè)頂點(diǎn)D上，另一個(gè)帶電粒子射入該區(qū)域時(shí)，恰好能經(jīng)過正方形的另外三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．根據(jù)軌跡可判斷該帶電粒子帶正電 B．粒子經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)速率大小關(guān)系是vB>vA＝vC C．粒子在A、B、C三點(diǎn)的加速度大小關(guān)系是aA＝aC>aB D．A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 解析：C　[根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡可判斷該帶電粒子帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；粒子從A到B到C，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，速率先減小后增大，B錯(cuò)誤；加速度的大小關(guān)系為aA＝aC>aB，C正確；

2、A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向不同，D錯(cuò)誤．] 2．(2019·河南濮陽油田教育中心第一次摸底)如圖所示，真空中等量同種正點(diǎn)電荷放置在M、N兩點(diǎn)，在MN連線上有對(duì)稱點(diǎn)a、c，MN連線的中垂線上有對(duì)稱點(diǎn)b、d，則下列說法正確的是(　　) A．正電荷＋q在c點(diǎn)的電勢(shì)能大于在a點(diǎn)的電勢(shì)能 B．正電荷＋q在c點(diǎn)的電勢(shì)能小于在a點(diǎn)的電勢(shì)能 C．在MN連線的中垂線上，O點(diǎn)電勢(shì)最高 D．負(fù)電荷－q從d點(diǎn)由靜止釋放，在它從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，加速度先減小再增大 解析：C　[根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況和對(duì)稱性可知，a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，則點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能一定等于在c點(diǎn)的電勢(shì)能，故A、B錯(cuò)誤

3、；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，在MN連線的中垂線上，O點(diǎn)電勢(shì)最高，故C正確；由對(duì)稱性知O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷－q從d點(diǎn)由靜止釋放，在它從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，加速度可能先減小再增大，也可能按增大→減小→增大→減小變化，故D錯(cuò)誤．] 3．(2019·淮安模擬)如圖所示，橢圓ABCD處于一勻強(qiáng)電場(chǎng)中，橢圓平面平行于電場(chǎng)線，AC、BD分別是橢圓的長軸和短軸，已知電場(chǎng)中A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA＝14 V、φB＝3 V、φC＝－7 V，由此可得D點(diǎn)的電勢(shì)為(　　) A．8 V　　　　　　　　 B．6 V C．4 V D．2 V 解析：C　[A、B、C、D順次相連將組成菱形，由勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)

4、可知，φA－φB＝φD－φC或φA－φD＝φB－φC，解得φD＝4 V，選項(xiàng)C正確．] 4．(2019·山東煙臺(tái)一模)如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy坐標(biāo)系平面，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為2 V，a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,4)，電勢(shì)為8 V，b點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,0)，電勢(shì)為8 V，則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為(　　) A．250 V/m　　　　　　 B．200 V/m C．150 V/m D．120 V/m 解析：A　[因?yàn)棣誥＝φb＝8 V，所以ab是一條等勢(shì)線，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與ab垂直，斜向下，∠Oba＝53°，由U＝Ed＝E·Obsin 53°，解得E＝250 V/m，A正確．] 5.如圖

5、所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷連線上有D、E、F三點(diǎn)，且DE＝EF，K、M、L分別為過D、E、F三點(diǎn)的等勢(shì)面．一不計(jì)重力的帶負(fù)電粒子，從a點(diǎn)射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，以|Wab|表示該粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)電場(chǎng)力做功的數(shù)值，以|Wbc|表示該粒子從b點(diǎn)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功的數(shù)值，則(　　) A．|Wab|＝|Wbc| B．|Wab|<|Wbc| C．粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)，動(dòng)能減少 D．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)較b點(diǎn)的電勢(shì)低 解析：C　[由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線特點(diǎn)可知靠近電荷處電場(chǎng)強(qiáng)度大，類比公式U＝Ed知|Uab|>|Ubc|，而W＝qU，所以|Wab|>|Wbc|，則A、B均錯(cuò)誤；從帶負(fù)電粒子的運(yùn)動(dòng)軌

6、跡可知該粒子從a點(diǎn)到c點(diǎn)受到大體向左的作用力，故左側(cè)為正電荷，從左向右電勢(shì)降低，則D錯(cuò)誤；粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減少，則C正確．] 6.(2019·安徽合肥第三次質(zhì)檢)(多選)如圖所示，某勻強(qiáng)電場(chǎng)中A、B、C、D四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)菱形，對(duì)角線AC＝12 cm，BD＝16 cm，一個(gè)質(zhì)子從A移到B，電場(chǎng)力做了24 eV的功；一個(gè)電子從A移到C，克服電場(chǎng)力做了24 eV的功．其中A點(diǎn)的電勢(shì)為零，則下列說法正確的是(　　) A．D點(diǎn)的電勢(shì)φD＝0 B．D點(diǎn)的電勢(shì)φD＝－24 V C．電場(chǎng)強(qiáng)度E＝250 N/C D．電場(chǎng)強(qiáng)度E＝200 N/C 解析：AC　[由題意可

7、知：UAB＝＝24 V，UAC＝＝24 V，φA＝0，φB＝φC＝－24 V，BC的連線為一條等勢(shì)線，所以AD的連線也為一條等勢(shì)線，所以φD＝0，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)幾何關(guān)系可求得AD和BC間的垂直距離d＝9.6 cm，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝250 N/C，C正確，D錯(cuò)誤．] 7．(2019·江西名校第三次聯(lián)考)(多選)圖示的四條實(shí)線均為O點(diǎn)處的帶電物體產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線AD為等勢(shì)線，A、B、C、D分別是四條電場(chǎng)線上的點(diǎn)，則(　　) A．C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 B．C點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì) C．A、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不一定相等，但將一個(gè)檢驗(yàn)電荷由A點(diǎn)移到D點(diǎn)電場(chǎng)力做功為零

8、 D．若將一個(gè)正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，則將一個(gè)負(fù)電荷由D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功 解析：AC　[電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，A正確；由于無法判斷電場(chǎng)線的方向，所以無法判斷電勢(shì)的高低，B錯(cuò)誤；A、D兩點(diǎn)處電場(chǎng)線的疏密不一定相同，所以場(chǎng)強(qiáng)大小不一定相等，但沿同一等勢(shì)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功，C正確；若將一個(gè)正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，說明電場(chǎng)線由A指向O，則把負(fù)電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，D錯(cuò)誤．] [B級(jí)－能力練] 8．(2018·全國卷Ⅱ)(多選)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與此平面平行，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)，

9、一電荷量為q(q＞0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W2.下列說法正確的是(　　) A．此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行 B．若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功一定為 C．若c、d之間的距離為L，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為 D．若W1＝W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 解析：BD　[由于題目未說明W1、W2的數(shù)量關(guān)系，故無法確定場(chǎng)強(qiáng)方向，故A錯(cuò)；W1＝qUab，W2＝qUcd，勻強(qiáng)電場(chǎng)中，M、N為中點(diǎn)，φM＝，φN＝，WMN＝qUMN＝，故B對(duì)；因無法確定場(chǎng)強(qiáng)是否沿cd方向，故C錯(cuò)；若W1

10、＝W2，即Uab＝Ucd，故φa－φb＝φc－φd，φa－φc＝φb－φd，則UaM＝，UbN＝，則UaM＝UbN，故D對(duì)．] 9．(2019·河南洛陽一中月考)(多選)如圖甲所示，Q1、Q2為兩個(gè)固定的點(diǎn)電荷，其中Q1帶負(fù)電，a、b、c三點(diǎn)在它們連線的延長線上．現(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子以一定的初速度沿直線從a點(diǎn)開始向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)經(jīng)過b、c兩點(diǎn)(粒子只受電場(chǎng)力作用)，粒子經(jīng)過a、b、c三點(diǎn)時(shí)的速度分別為va、vb、vc，其速度－時(shí)間圖象如圖乙所示．以下說法中正確的是(　　 ) A．Q2一定帶正電 B．Q2的電荷量一定小于Q1的電荷量 C．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大 D．粒子由a點(diǎn)到c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，

11、粒子的電勢(shì)能先增大后減小 解析：ABD　[從速度圖象上看，可見從a到b做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，在b點(diǎn)時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為零，則電場(chǎng)力為零，所以該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，負(fù)電荷在ab間做減速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力向左，合場(chǎng)強(qiáng)向右，b點(diǎn)左側(cè)合電場(chǎng)主要取決于Q2，故Q2帶正電；負(fù)電荷在bc間做加速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力向右，合場(chǎng)強(qiáng)向左，b點(diǎn)右側(cè)合電場(chǎng)主要取決于Q1，故A正確，C錯(cuò)誤；b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式k＝k，因?yàn)閞1＞r2，故Q1＞Q2，即Q2的電荷量一定小于Q1的電荷量，故B正確；負(fù)電荷從a點(diǎn)到b點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加；從b點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故粒子從a到b再到c的過程

12、中，電勢(shì)能先增大后減小，故D正確．] 10．(2018·全國卷Ⅰ)(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面，已知平面b上的電勢(shì)為2 V．一電子經(jīng)過a時(shí)的動(dòng)能為10 eV，從a到d的過程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV.下列說法正確的是(　　) A．平面c上的電勢(shì)為零 B．該電子可能到達(dá)不了平面f C．該電子經(jīng)過平面d時(shí)，其電勢(shì)能為4 eV D．該電子經(jīng)過平面b時(shí)的速率是經(jīng)過d時(shí)的2倍 解析：AB　[A項(xiàng)，從a到d的過程克服電場(chǎng)力做功為6 eV，所以電場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴?，每個(gè)間距電勢(shì)差為2 V，所以平面c電勢(shì)為零，故A項(xiàng)正確． B項(xiàng)，由于電子不一定垂直等

13、勢(shì)面進(jìn)入，可能作曲線運(yùn)動(dòng)，所以可能到達(dá)不了f平面，故B項(xiàng)正確． C項(xiàng)，整個(gè)過程中能量守恒，可得電子在平面a、b、c、d、f的電勢(shì)能為－4 eV、－2 eV、0 eV、＋2 eV、＋4 eV，動(dòng)能分別為＋10 eV、＋8 eV、＋6 eV、＋4 eV、＋2 eV，故C項(xiàng)錯(cuò)誤． D項(xiàng)，由于電子經(jīng)過b、d平面時(shí)的動(dòng)能分別為8 eV和4 eV，所以該電子經(jīng)過b平面時(shí)的速率是經(jīng)過d時(shí)的倍，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 11．(2017·天津卷)(多選)如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線，虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡．設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，

14、電勢(shì)能分別為EpA、EpB.下列說法正確的是(　　) A．電子一定從A向B運(yùn)動(dòng) B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷 C．無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA＜EpB D．B點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì) 解析：BC　[電子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)，虛線AB是電子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線指向曲線的凹側(cè)，電場(chǎng)的方向與電子所受電場(chǎng)力的方向相反，如圖所示．由所給條件無法判斷電子的運(yùn)動(dòng)方向，故A錯(cuò)誤；若aA＞aB，說明電子在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力較大，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知，靠近M端為場(chǎng)源電荷的位置，應(yīng)為正電荷，故B正確；無論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有電勢(shì)φA＞

15、φB，電子電勢(shì)能Ep＝－eφ，電勢(shì)能是標(biāo)量，所以一定有EpA＜EpB，故C正確，D錯(cuò)誤．] 12．(2017·全國卷Ⅰ)(多選)在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)φ與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示．電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed.點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢(shì)φa已在圖中用坐標(biāo)(ra，φa)標(biāo)出，其余類推．現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過程中，電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd.下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．Ea∶Eb＝4∶1 B．Ec∶Ed＝2∶1 C．Wab∶Wbc＝3∶1

16、D．Wbc∶Wcd＝1∶3 解析：AC　[由圖可知，a、b、c、d到點(diǎn)電荷的距離分別為1 m、2 m、3 m、6 m，根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式E＝k可知，＝＝，＝＝，故A正確，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)力做功W＝qU，a與b、b與c、c與d之間的電勢(shì)差分別為3 V、1 V、1 V，所以＝，＝，故C正確，D錯(cuò)誤．] 13．(多選)如圖所示，在xOy坐標(biāo)系中，x軸上關(guān)于y軸對(duì)稱的A、C兩點(diǎn)固定等量異種點(diǎn)電荷＋Q、－Q，B、D兩點(diǎn)分別位于第二、四象限，ABCD為平行四邊形，邊BC、AD分別與y軸交于E、F，以下說法正確的是(　　 ) A．E、F兩點(diǎn)電勢(shì)相等 B．B、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C．試探電荷＋q從

17、B點(diǎn)移到D點(diǎn)，電勢(shì)能增加 D．試探電荷＋q從B點(diǎn)移到E點(diǎn)和從F點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)＋q做功相同 解析：ABD　[等量異種點(diǎn)電荷＋Q、－Q連線的垂直平分線是一條等勢(shì)線，所以y軸是一條等勢(shì)線，E、F的電勢(shì)相等，故A正確；根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況和對(duì)稱性可知，B、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，故B正確；根據(jù)順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低可知，B點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn)的電勢(shì)，而正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，所以試探電荷＋q從B點(diǎn)移到D點(diǎn)，電勢(shì)能減小，故C錯(cuò)誤；由以上分析可知，B、E間的電勢(shì)差等于F、D間的電勢(shì)差，根據(jù)電場(chǎng)力做功公式W＝qU知＋q從B點(diǎn)移到E點(diǎn)和從F點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)＋q做功相同，故D正確．] 14．如圖所示，在空

18、間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為＋q的物塊從A點(diǎn)由靜止開始下落，加速度為g，下降高度H到B點(diǎn)后與一輕彈簧接觸，又下落h后到達(dá)最低點(diǎn)C，整個(gè)過程中不計(jì)空氣阻力，且彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則帶電物塊在由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中，下列說法正確的是(　　 ) A．該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 B．帶電物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少量為 C．帶電物塊電勢(shì)能的增加量為mg(H＋h) D．彈簧的彈性勢(shì)能的增加量為 解析：D　[帶電物塊由靜止開始下落時(shí)的加速度為g，根據(jù)牛頓第二定律得：mg－qE＝ma，解得：E＝，故A錯(cuò)誤；從A到C的過程中，除重力和彈簧彈力以外，只有電場(chǎng)力做功，電場(chǎng)力做功為：W＝－qE(H＋h)＝－，可知機(jī)械能減少量為，電勢(shì)能增加量為，故B、C錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理得：mg(H＋h)－＋W彈＝0，解得彈力做功為：W彈＝－，即彈簧彈性勢(shì)能增加量為，故D正確．] 9