（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練23 電場(chǎng)能的性質(zhì) 新人教版.docx

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考點(diǎn)規(guī)范練23電場(chǎng)能的性質(zhì)一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中,有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng),其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為零,點(diǎn)A處的電勢(shì)為6 V,點(diǎn)B處的電勢(shì)為3 V,則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為()A.200 V/mB.2003 V/mC.100 V/mD.1003 V/m答案A解析勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)面都是平行、等間距排列的,且電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)均勻降低,取OA中點(diǎn)C,則C點(diǎn)電勢(shì)為3V,連接BC即為電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線,作等勢(shì)線的垂線,即電場(chǎng)的電場(chǎng)線,E=Ud=3VOCsin30=200V/m。2.(2018浙江嘉興模擬)微波技術(shù)中常用的磁控管可以用磁場(chǎng)將電子群控制在管內(nèi)。若電子群處于如圖所示的位置時(shí),其形成的電場(chǎng)在位置1處的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為E1和1,在位置2處的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為E2和2,則()A.E1E212B.E1E212C.E1E212D.E12答案B解析負(fù)電荷的電場(chǎng)線分布為呈輻射狀指向電荷的線,電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱,電場(chǎng)線某點(diǎn)的切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)是降低的。越靠近電荷電場(chǎng)強(qiáng)度越大,越靠近負(fù)電荷,電勢(shì)越低。即E1E2,15 VC.C點(diǎn)的電勢(shì)CC-B,所以有CM=PQ;電勢(shì)是標(biāo)量,合成后為NM=PQ,故C錯(cuò)誤。越靠近-4q電場(chǎng)線越密,相等的距離電勢(shì)差越大,根據(jù)W=qU知電場(chǎng)力做功越多,故將某一正電荷從N點(diǎn)移動(dòng)到M點(diǎn),電場(chǎng)力所做的功小于將其從P點(diǎn)移動(dòng)到Q點(diǎn)所做的功,故D正確。8.如圖甲,直線MN表示某電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線,a、b是線上的兩點(diǎn),將一帶負(fù)電荷的粒子從a點(diǎn)處由靜止釋放,粒子從a運(yùn)動(dòng)到b過程中的v-t圖像如圖乙所示,設(shè)a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為a、b,電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb,粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Wa、Wb,不計(jì)重力,則有()A.abB.EaEbC.EaWb答案BD解析電場(chǎng)線為直線,帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力的作用下由靜止釋放,那么一定沿著電場(chǎng)力的方向運(yùn)動(dòng),故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向左,b點(diǎn)的電勢(shì)高,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由v-t圖像的斜率表示粒子運(yùn)動(dòng)的加速度,可知粒子運(yùn)動(dòng)的加速度越來越小,故b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小,EaEb,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,選項(xiàng)D正確。9.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做功相同答案ABD解析等量異種點(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得知+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。10.在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,任一點(diǎn)的電勢(shì)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)a已在圖中用坐標(biāo)(ra,a)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.EaEb=41B.EcEd=21C.WabWbc=31D.WbcWcd=13答案AC解析由題圖知,rarbrcrd=1236,電場(chǎng)強(qiáng)度E=kQr2,故EaEb=41,A項(xiàng)正確。EcEd=41,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)Uab=a-b,由題圖知,UabUbcUcd=311,由做功Wab=qUab,故WabWbc=31,C項(xiàng)正確。WbcWcd=11,D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、非選擇題11.如圖所示,在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷,在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn)處自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m,電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示,它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線所示)相交于B、C兩點(diǎn),O、C在同一水平線上,BOC=30,A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點(diǎn)的速度為v,重力加速度為g,試求:(1)小球通過C點(diǎn)的速度大小;(2)小球由A到C的過程中電勢(shì)能的增加量。答案(1)v2+gR(2)mgh-12mv2-12mgR解析(1)因B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等,小球由B到C只有重力做功,由動(dòng)能定理得mgRsin30=12mvC2-12mv2解得vC=v2+gR。(2)由A到C應(yīng)用動(dòng)能定理得WAC+mgh=12mvC2-0解得WAC=12mvC2-mgh=12mv2+12mgR-mgh由電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系得Ep=-WAC=mgh-12mv2-12mgR。12.如圖所示,水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接,半圓形軌道的半徑R=0.4 m,在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)線與軌道所在的平面平行,電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0104 N/C。現(xiàn)有一電荷量q=+1.010-4 C,質(zhì)量m=0.1 kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn)),在水平軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,帶電體恰好能通過半圓形軌道的最高點(diǎn)C,然后落至水平軌道上的D點(diǎn)。g取10 m/s2。試求:(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓形軌道的壓力大小;(2)D點(diǎn)到B點(diǎn)的距離xDB;(3)帶電體在從P開始運(yùn)動(dòng)到落至D點(diǎn)的過程中的最大動(dòng)能。答案(1)6.0 N(2)0(3)1.17 J解析(1)設(shè)帶電體通過C點(diǎn)時(shí)的速度為vC,依據(jù)牛頓第二定律有mg=mvC2R,解得vC=2.0m/s。設(shè)帶電體通過B點(diǎn)時(shí)的速度為vB,設(shè)軌道對(duì)帶電體的支持力大小為FB,帶電體在B點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有FB-mg=mvB2R。帶電體從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中,依據(jù)動(dòng)能定理有-mg2R=12mvC2-12mvB2聯(lián)立解得FB=6.0N,根據(jù)牛頓第三定律,帶電體對(duì)軌道的壓力FB=6.0N。(2)設(shè)帶電體從最高點(diǎn)C落至水平軌道上的D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為t,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解有2R=12gt2,xDB=vCt-Eq2mt2聯(lián)立解得xDB=0。(3)由P到B帶電體做加速運(yùn)動(dòng),故最大速度一定出現(xiàn)在從B經(jīng)C到D的過程中,在此過程中只有重力和電場(chǎng)力做功,這兩個(gè)力大小相等,其合力與重力方向成45夾角斜向右下方,故最大速度必出現(xiàn)在B點(diǎn)右側(cè)對(duì)應(yīng)圓心角為45處。設(shè)小球的最大動(dòng)能為Ekm,根據(jù)動(dòng)能定理有qERsin45-mgR(1-cos45)=Ekm-12mvB2,代入數(shù)據(jù)解得Ekm=1.17J。