（通用版）2020版高考物理大一轮复习考点规范练23电场能的性质新人教版.docx

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1、1考点规范练 23 电场能的性质一、单项选择题1.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点 O 处的电势为零,点A 处的电势为 6 V,点 B 处的电势为 3 V,则电场强度的大小为 ( )A.200 V/m B.200 V/m3C.100 V/m D.100 V/m3答案 A解析匀强电场的电场线与等势面都是平行、等间距排列的,且电场线与等势面处处垂直,沿着电场线方向电势均匀降低,取 OA 中点 C,则 C 点电势为 3V,连接 BC 即为电场中的一条等势线,作等势线的垂线,即电场的电场线, E= =200V/m。Ud= 3VOCsin302.(2018浙江嘉

2、兴模拟)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.E1E2 1 2 B.E1E2 1 2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 C C- B,所以有 C M= P Q;电势是标量,合成后为 N M= P Q,故 C 错误。越靠近

3、-4q 电场线越密,相等的距离电势差越大,根据 W=qU 知电5场力做功越多,故将某一正电荷从 N 点移动到 M 点,电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.如图甲,直线 MN 表示某电场中一条电场线, a、 b 是线上的两点,将一带负电荷的粒子从 a 点处由静止释放,粒子从 a 运动到 b 过程中的 v-t 图像如图乙所示,设 a、 b 两点的电势分别为 a、 b,电场强度大小分别为 Ea、 Eb,粒子在 a、 b 两点的电势能分别为 Wa、 Wb,不计重力,则有( )A. a b B.EaEb C.EaWb答案 BD解析 电场线为直线,带负电的粒子仅在电场

4、力的作用下由静止释放,那么一定沿着电场力的方向运动,故电场强度的方向向左, b 点的电势高,选项 A 错误;由 v-t 图像的斜率表示粒子运动的加速度,可知粒子运动的加速度越来越小,故 b 点的电场强度小, EaEb,选项 B 正确,C 错误;电场力做正功,电势能减小,选项 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 两点电势相等B.B、 D 两点电场强度相同C.试探电荷

5、 +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6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

6、W=qU 得知 +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,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 Wab、 Wbc和 Wcd。下列选项正确的是( )A.EaE b=4 1 B.EcE d=2 1C.Wab

7、W bc=3 1 D.WbcW cd=1 3答案 AC解析 由题图知, rar br cr d=1 2 3 6,电场强度 E=k ,故 EaE b=4 1,A 项正确。 EcE d=4 1,故Qr2B 项错误。根据 Uab= a- b,由题图知, UabU bcU cd=3 1 1,由做功 Wab=qUab,故 WabW bc=3 1,C项正确。 WbcW cd=1 1,D 项错误。三、非选择题711.如图所示,在 O 点放置一个正电荷,在过 O 点的竖直平面内的 A 点处自由释放一个带正电的小球,小球的质量为 m,电荷量为 q。小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以 O 为圆心、 R 为半径的

8、圆(图中实线所示)相交于 B、 C 两点, O、 C 在同一水平线上, BOC=30,A 距离 OC 的竖直高度为 h。若小球通过 B 点的速度为 v,重力加速度为 g,试求:(1)小球通过 C 点的速度大小;(2)小球由 A 到 C 的过程中电势能的增加量。答案 (1) (2)mgh- mv2- mgRv2+gR12 12解析 (1)因 B、 C 两点电势相等,小球由 B 到 C 只有重力做功,由动能定理得mgRsin30= mv212mvC2-12解得 vC= 。v2+gR(2)由 A 到 C 应用动能定理得WAC+mgh= -012mvC2解得 WAC= -mgh= mv2+ mgR-m

9、gh12mvC2 12 12由电势能变化与电场力做功的关系得 Ep=-WAC=mgh- mv2- mgR。12 1212.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8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

10、B 点时对圆形轨道的压力大小;(2)D 点到 B 点的距离 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=m ,解得 vC=2.0m/s。设带电体vC2R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=m 。带电体从 B 运动到 C 的过程中,依据动能定理有 -mg2R=vB2R 12mvC2-12mvB2联立解得 FB=6.0N,根据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力 FB=6.0N。(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= gt2,xDB=vCt- t212 Eq2m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 qERsin45-mgR(1-cos45)=Ekm- ,代入数据解12mvB2得 Ekm=1.17J。