2021版物理导学大一轮人教广西专用考点规范练23　电场能的性质 WORD版含解析.docx

1、考点规范练23电场能的性质考点规范练第44页一、单项选择题1.(2019北京卷)如图所示,a、b两点位于以负点电荷-Q(Q0)为球心的球面上,c点在球面外,则()A.a点电场强度的大小比b点大B.b点电场强度的大小比c点小C.a点电势比b点高D.b点电势比c点低答案:D解析:根据点电荷的电场强度公式E=kqr2可得,a、b两点电场强度大小相等,均大于c点的电场强度,选项A、B均错误;a、b两点在同一等势面上,电势相等,选项C错误;场源点电荷带负电,电场线指向点电荷,又因为沿着电场线方向电势降低,故c点电势高于b点电势,选项D正确。2.微波技术中常用的磁控管可以用磁场将电子群控制在管内。若电子群

2、处于如图所示的位置时,其形成的电场在位置1处的电场强度和电势分别为E1和1,在位置2处的电场强度和电势分别为E2和2,则()A.E1E212B.E1E212C.E1E212D.E12答案:B解析:负电荷的电场线分布为呈辐射状指向电荷的线,电场线的疏密表示电场强度的强弱,电场线某点的切线方向表示电场强度的方向。沿着电场线方向电势是降低的。越靠近电荷电场强度越大,越靠近负电荷,电势越低。即E1E2,15 VC.C点的电势CC-B,所以有CM=PQ;电势是标量,合成后为NM=PQ,故C错误。越靠近-4q电场线越密,相等的距离电势差越大,根据W=qU知电场力做功越多,故将某一正电荷从N点移动到M点,电

3、场力所做的功小于将其从P点移动到Q点所做的功,故D正确。8.(2019 天津滨海月考)如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A、B、C、D作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直。下列说法正确的是()A.A、D两点间电势差UAD与AA两点间电势差UAA相等B.带正电的粒子从A点沿路径ADD移到D点,电场力做正功C.带负电的粒子从A点沿路径ADD移到D点,电势能减小D.带电的粒子从A点移到C点,沿对角线AC与沿路径ABBC电场力做功相同答案:BD解析:电场力的方向与面ABCD垂直,所以面ABCD是等势面,A、D两点间的电势差为0,又因A、A两点沿电场线的方向有距离,所以UAA

4、不为0,故A错误。带正电的粒子从A到D,电场力不做功;从D到D,电场力做正功,故带正电的粒子从A点沿路径ADD移到D点过程电场力做正功,故B正确。带负电的粒子从A到D,电场力不做功;从D到D,电场力做负功,故带负电的粒子从A点沿路径ADD移到D点过程电场力做负功,电势能增加,故C错误。静电力做功与路径无关,故带电粒子从A点移到C点,沿对角线AC与沿路径ABBC静电力做功相同,故D正确。9.如图所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F,以下说法正确的是()A.E、F两

5、点电势相等B.B、D两点电场强度相同C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能增加D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同答案:ABD解析:等量异种点电荷+Q、-Q连线的垂直平分线是一条等势线,所以y轴是一条等势线,E、F的电势相等,故A正确;根据电场线的分布情况和对称性可知,B、D两点电场强度相同,故B正确;根据顺着电场线电势降低可知,B点的电势高于D点的电势,而正电荷在电势高处电势能大,所以试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小,故C错误;由以上分析可知,B、E间的电势差等于F、D间的电势差,根据电场力做功公式W=qU得知+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对

6、+q做功相同,故D正确。10.在一静止点电荷的电场中,任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra,a)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wa b、Wb c和Wc d。下列选项正确的是()A.EaEb=41B.EcEd=21C.Wa bWb c=31D.Wb cWc d=13答案:AC解析:由题图知,rarbrcrd=1236,电场强度E=kQr2,故EaEb=41,A项正确。EcE

7、d=41,故B项错误。根据Uab=a-b,由题图知,UabUbcUcd=311,由做功Wab=qUab,故WabWbc=31,C项正确。WbcWcd=11,D项错误。三、非选择题11.在绝缘水平面上放有一带正电的滑块、质量为m,电荷量为q,水平面上方虚线左侧空间有水平向右的匀强电场,电场强度为E,滑块与绝缘水平面间的动摩擦因数为, qEmg,虚线右侧的水平面光滑。一轻弹簧右端固定在墙上,处于原长时,左端恰好位于虚线位置,把滑块放到虚线左侧l处,并给滑块一个向左的初速度v0,求:(1)弹簧的最大弹性势能;(2)滑块在整个运动过程中产生的热量。答案:(1)(qE-mg)l+m(qE-mg)v022

8、(qE+mg)(2)qEl+12mv02解析:(1)设滑块向左运动s时速度减到零,由动能定理有-(qE+mg)s=-12mv02,解得s=mv022(qE+mg)之后滑块向右加速运动,设第一次到达虚线时的动能为Ek,由能量守恒定律得qE(s+l)=Ek+mg(s+l)解得Ek=(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)滑块从虚线处压缩弹簧至最短的过程,机械能守恒,动能全部转化为弹性势能,所以弹簧的最大弹性势能为Epm=Ek=(qE-mg)l+m(qE-mg)v022(qE+mg)。(2)滑块往返运动,最终停在虚线位置,整个过程电场力做正功,为W=qEl,电势能减少量为qEl,由能

9、量守恒定律,整个过程产生的热量等于滑块机械能的减少量与电势能的减少量之和,即Q=qEl+12mv02。12.如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.4 m,在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度E=1.0104 N/C。现有一电荷量q=+1.010-4 C,质量m=0.1 kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点。g取10 m/s2。试求:(1)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小;(2)D点到B点的距离

10、xDB;(3)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能。答案:(1)6.0 N(2)0(3)1.17 J解析:(1)设带电体通过C点时的速度为vC,依据牛顿第二定律有mg=mvC2R,解得vC=2.0 m/s。设带电体通过B点时的速度为vB,设轨道对带电体的支持力大小为FB,带电体在B点时,根据牛顿第二定律有FB-mg=mvB2R。带电体从B运动到C的过程中,依据动能定理有-mg2R=12mvC2-12mvB2联立解得FB=6.0 N,根据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力FB=6.0 N。(2)设带电体从最高点C落至水平轨道上的D点经历的时间为t,根据运动的分解有2R=12gt2,xDB=vCt-Eq2mt2联立解得xDB=0。(3)由P到B带电体做加速运动,故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中,在此过程中只有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成45夹角斜向右下方,故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为45处。设小球的最大动能为Ekm,根据动能定理有qERsin 45-mgR(1-cos 45)=Ekm-12mvB2,代入数据解得Ekm=1.17 J。