2018_2019學(xué)年高中物理第1章靜電場專題突破與題型專練電場能的性質(zhì)練習(xí).docx

專題突破與題型專練電場能的性質(zhì)題型一:電場強(qiáng)度、電勢(shì)等概念的理解與應(yīng)用1.(2018陜西漢中高二期中)某靜電場的電場線分布如圖所示,一負(fù)點(diǎn)電荷只在靜電力作用下先后經(jīng)過場中的M,N兩點(diǎn),過N點(diǎn)的虛線是電場中的一條等勢(shì)線,則(C)A.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)C.負(fù)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能小于在N點(diǎn)的電勢(shì)能D.負(fù)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)的動(dòng)能小于在N點(diǎn)的動(dòng)能解析:電場線密集的地方,電場強(qiáng)度大,故M點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿著電場線電勢(shì)降低,故M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;負(fù)點(diǎn)電荷由M到N靜電力做負(fù)功,動(dòng)能減小,電勢(shì)能增加,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.2.如圖所示,a,b,c為電場中同一條水平方向電場線上的三點(diǎn),c為ab的中點(diǎn),a,b電勢(shì)分別為a=5 V,b=3 V.下列敘述正確的是(C)A.該電場在c點(diǎn)處的電勢(shì)一定為4 VB.a點(diǎn)處的電場強(qiáng)度Ea一定大于b點(diǎn)處的電場度強(qiáng)EbC.一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能一定減少D.一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的靜電力方向由c指向a解析:由于無法確定該電場是否為勻強(qiáng)電場及a,b,c處電場強(qiáng)度的關(guān)系,所以選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;正電荷由c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)靜電力做正功,正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)受力方向?yàn)橛蒩指向c,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.3.(多選)關(guān)于電勢(shì)和電勢(shì)能的說法正確的是(CD)A.電荷在電場中電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能也越大B.電荷在電場中電勢(shì)越高的地方,電荷量越大,所具有的電勢(shì)能也越大C.在正點(diǎn)電荷電場中的任意一點(diǎn)處,正電荷所具有的電勢(shì)能一定大于負(fù)電荷所具有的電勢(shì)能D.在負(fù)點(diǎn)電荷電場中的任意一點(diǎn)處,正電荷所具有的電勢(shì)能一定小于負(fù)電荷所具有的電勢(shì)能解析:沿電場線方向電勢(shì)越來越低,正電荷的電勢(shì)能越來越小,負(fù)電荷的電勢(shì)能卻越來越大,故選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤,C,D正確.4.(多選)如圖所示,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的連線和其中垂線上有a,b,c三點(diǎn),下列說法正確的是(BD)A.a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高B.a,b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同,b點(diǎn)電場強(qiáng)度比a點(diǎn)電場強(qiáng)度大C.b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)高,電場強(qiáng)度方向相同D.一個(gè)電子僅在靜電力作用下不可能沿如圖所示的曲線軌跡從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)解析:由等量異種點(diǎn)電荷電場分布的特點(diǎn)可知,等量異種點(diǎn)電荷的中垂面為等勢(shì)面,因此a,b兩點(diǎn)電勢(shì)相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在中垂面上電場強(qiáng)度方向都與中垂面垂直,且從b點(diǎn)向外越來越小,選項(xiàng)B正確;在兩點(diǎn)電荷連線上,沿電場線方向電勢(shì)越來越低,所以b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)低,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電子受力應(yīng)指向電場的反方向,根據(jù)力與速度的關(guān)系可判斷電子僅在靜電力作用下不可能沿圖示曲線軌跡運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確.5.(多選)位于A,B處的兩個(gè)帶有不等量負(fù)電的點(diǎn)電荷在平面內(nèi)電勢(shì)分布如圖所示,圖中實(shí)線表示等勢(shì)線,則(CD)A.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B.正電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn),靜電力做正功C.負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn),靜電力做正功D.正電荷從e點(diǎn)沿圖中虛線移到f點(diǎn)電勢(shì)能先減小后增大解析:a點(diǎn)和b點(diǎn)所在處的等勢(shì)線疏密程度不同,故兩處的電場強(qiáng)度不同,方向也不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從c點(diǎn)到d點(diǎn)電勢(shì)升高,正電荷的電勢(shì)能增大,靜電力做負(fù)功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從a點(diǎn)到c點(diǎn)、電勢(shì)升高,負(fù)電荷的電勢(shì)能減小,靜電力做正功,選項(xiàng)C正確;從e點(diǎn)沿虛線到f點(diǎn),電勢(shì)先降低后升高,則正電荷的電勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)D正確.題型二:電場線、等勢(shì)面與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合分析1.如圖所示,虛線a,b,c代表電場中的三條電場線,實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在靜電力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P,R,Q是這條軌跡上的三點(diǎn),由此可知(A)A.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的速度大小大于在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小B.帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大C.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和比在Q點(diǎn)時(shí)的小,比在P點(diǎn)時(shí)的大D.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的加速度大小小于在Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小解析:根據(jù)牛頓第二定律可得qE=ma,又根據(jù)電場線的疏密程度可以得出Q,R兩點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小關(guān)系為EREQ,則帶電粒子在R,Q兩點(diǎn)處的加速度的大小關(guān)系為aRaQ,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由于帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中只受靜電力作用,只有動(dòng)能與電勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化,則帶電粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度、合外力的關(guān)系可知,帶電粒子在R處所受靜電力的方向?yàn)檠仉妶鼍€向右.假設(shè)粒子從Q向P運(yùn)動(dòng),則靜電力做正功,所以電勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,速度增大,假設(shè)粒子從P向Q運(yùn)動(dòng),則靜電力做負(fù)功,所以電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,速度減小,所以A正確,B錯(cuò)誤.2.(2018黑龍江牡丹江一中高三測(cè)試)一帶電粒子沿圖中曲線穿過一勻強(qiáng)電場中的等勢(shì)面,且四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系滿足abcd,若不計(jì)粒子所受重力,則(B)A.粒子一定帶正電B.粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)C.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)能先減小后增大D.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中電勢(shì)能增大解析:由于abcd,所以電場線垂直于等勢(shì)面由a指向d,根據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知其靜電力由d指向a,即該粒子帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;勻強(qiáng)電場中,靜電力恒定,粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,粒子的動(dòng)能在增大,電勢(shì)能在減小,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤.3.兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場的等勢(shì)面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場在紙面內(nèi)飛行,最后離開電場,粒子只受靜電力的作用,則粒子在電場中(C)A.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大B.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小C.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大D.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小解析:帶負(fù)電的粒子受到的靜電力垂直電勢(shì)為0 V的等勢(shì)面向上,粒子做曲線運(yùn)動(dòng),靜電力先做正功后做負(fù)功,電勢(shì)能先變小后變大,故選項(xiàng)C正確.4.(2018江西贛州高二檢測(cè))(多選)如圖所示,O是一固定的點(diǎn)電荷,虛線是該點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢(shì)線,正點(diǎn)電荷q在僅受靜電力的作用下沿實(shí)線所示的軌跡從a處運(yùn)動(dòng)到b處,然后又運(yùn)動(dòng)到c處.由此可知(C)A.O為負(fù)電荷B.在整個(gè)過程中q的電勢(shì)能先變小后變大C.在整個(gè)過程中q的加速度先變大后變小D.在整個(gè)過程中,靜電力做正功解析:由運(yùn)動(dòng)軌跡分析可知q受到庫侖斥力的作用,O點(diǎn)的點(diǎn)電荷應(yīng)為正電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從a到b的過程q受到逐漸變大的庫侖斥力,速度逐漸減小,加速度增大,電勢(shì)能逐漸增大;而從b到c的過程q受到逐漸變小的庫侖斥力,速度逐漸增大,加速度減小,電勢(shì)能逐漸減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確.由于a,c兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,整個(gè)過程中,靜電力不做功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.5.如圖所示,虛線是等勢(shì)面,相鄰的兩等勢(shì)面的電勢(shì)差都相等,有一帶正電的小球在電場中運(yùn)動(dòng),實(shí)線表示該帶正電的小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,小球在a點(diǎn)的動(dòng)能為20 eV,運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的動(dòng)能為2 eV.若取c點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),則當(dāng)這個(gè)小球的電勢(shì)能為-6 eV時(shí),它的動(dòng)能為(不計(jì)重力和空氣阻力)(B)A.16 eVB.14 eVC.6 eVD.4 eV解析:設(shè)相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差為U,小球的電荷量為q,小球從a到b和從b到c分別根據(jù)動(dòng)能定理得-q3U=-,qU=-,解得=(+2)=(20+22) eV=8 eV.因?yàn)閏點(diǎn)電勢(shì)為0,所以小球在c點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為0,小球在電場中運(yùn)動(dòng)只有靜電力做功,所以小球的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和保持不變,恒為8 eV,所以當(dāng)小球的電勢(shì)能為-6 eV時(shí),它的動(dòng)能為14 eV,故選項(xiàng)B正確.題型三:E-x,-x圖像問題1.(2018安徽六安高二期中)x軸上有兩點(diǎn)電荷Q1和Q2,Q1和Q2之間線上各點(diǎn)電勢(shì)高低如圖曲線所示(APPB),選無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0,距電荷量為Q的點(diǎn)電荷r處的電勢(shì)為=,從圖中可以看出(C)A.Q1電荷量一定小于Q2電荷量B.P點(diǎn)電場強(qiáng)度是0C.Q1和Q2之間線上各點(diǎn)電場方向都指向Q2D.Q1,Q2可能是同種電荷解析:Q1附近電勢(shì)大于零,而Q2附近電勢(shì)小于零,可知Q1帶正電、Q2帶負(fù)電,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;Q1,Q2之間電場線由Q1指向Q2,選項(xiàng)C正確;兩電荷連線上P點(diǎn)電場強(qiáng)度一定不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由=k知,Q1在P點(diǎn)電勢(shì)為=k,Q2在P點(diǎn)電勢(shì)為2=-k,而P點(diǎn)電勢(shì)為0,則有=,r1r2,故Q1Q2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.2.在x軸上電場強(qiáng)度E與x的關(guān)系如圖所示,O為坐標(biāo)原點(diǎn),a,b,c為x軸上的點(diǎn),a,c之間的距離為d,a,c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小均為E0,則下列說法中正確的是(C)A.ba=cOB.Oababc,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;ac間的電場強(qiáng)度大于E0,故質(zhì)子受到的靜電力大于eE0,靜電力做功將大于eE0d,選項(xiàng)C正確;質(zhì)子受到的靜電力沿x軸正方向,故靜電力對(duì)質(zhì)子做正功,質(zhì)子的電勢(shì)能減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3.(2018吉林白城高三模擬)如圖(a)所示,AB是某電場中的一條電場線,若有一電子以某一初速度且僅在靜電力的作用下,沿AB由點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B,所經(jīng)位置的電勢(shì)隨距A點(diǎn)的距離變化的規(guī)律如圖(b)所示.以下說法正確的是(A)A.A,B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EAEBB.電子在A,B兩點(diǎn)的速度vAvBC.A,B兩點(diǎn)的電勢(shì)A解析:根據(jù)電場強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系E=,圖(b)切線的斜率代表電場強(qiáng)度大小,由圖可看出EAEB,選項(xiàng)A正確;沿電場線方向電勢(shì)降低,所以電場線方向由A指向B,AB,電子受力方向與電場線方向相反,從A至B,電子減速,vAvB,選項(xiàng)B,C錯(cuò)誤;電子從A到B靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4.(多選)靜電場在x軸上的電場強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示,x軸正向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度正方向,帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng),則點(diǎn)電荷(BC)A.x2和x4處電勢(shì)能相等B.由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大C.由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中靜電力先增大后減小D.由x1運(yùn)動(dòng)至x4的過程中靜電力先減小后增大解析:由題圖可知,x1到x4電場強(qiáng)度先變大,再變小,則點(diǎn)電荷受到的靜電力先增大后減小,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;由x1到x3及由x2到x4過程中,靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確.5.(多選)x軸上有兩點(diǎn)電荷Q1和Q2,Q1和Q2之間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)高低如圖中曲線所示,從圖中可看出(ACD)A.Q1一定大于Q2B.Q1和Q2一定是同種電荷,但不一定是正電荷C.電勢(shì)最低處P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為0D.Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場方向都指向P點(diǎn)解析:從圖像看到,從Q1到Q2電勢(shì)是先降低后升高,可以判斷Q1和Q2同為正電荷,若P點(diǎn)位于中點(diǎn),兩點(diǎn)電荷的電荷量相同,但是P點(diǎn)離Q2近點(diǎn),說明Q1一定大于Q2,選項(xiàng)A,D正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)電場的疊加原理可以判斷P點(diǎn)電場強(qiáng)度為0,從圖像看電勢(shì)隨距離的變化率也可以得出選項(xiàng)C正確.題型四:電場中的功能關(guān)系1.如圖為一勻強(qiáng)電場,某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0 J,靜電力做的功為1.5 J.則下列說法正確的是(D)A.粒子帶負(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5 JC.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)少0.5 JD.粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J解析:從粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡判斷粒子帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)殪o電力做功等于電勢(shì)能的變化,靜電力做正功,電勢(shì)能減小,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理W+WG=Ek=-0.5 J,B點(diǎn)的動(dòng)能小于A點(diǎn)的動(dòng)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;靜電力做正功,機(jī)械能增加,所以A點(diǎn)的機(jī)械能比B點(diǎn)的機(jī)械能要少1.5 J,選項(xiàng)D正確.2.如圖所示,在一個(gè)粗糙水平面上,彼此靠近地放置兩個(gè)帶同種電荷的小物塊.由靜止釋放后,兩個(gè)物塊向相反方向運(yùn)動(dòng),并最終停止.在物塊的運(yùn)動(dòng)過程中,下列表述正確的是(A)A.兩個(gè)物塊的電勢(shì)能逐漸減少B.物塊受到的庫侖力不做功C.兩個(gè)物塊的機(jī)械能守恒D.物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫侖力解析:由靜止釋放后,兩帶電小物塊帶同種電荷,所以庫侖力對(duì)它們均做正功,故電勢(shì)能都減少,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;兩小物塊運(yùn)動(dòng)過程中,因摩擦力和靜電力分別做功,發(fā)生機(jī)械能和其他能量的相互轉(zhuǎn)化,故機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因最終停止,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3.(2018江蘇徐州高三抽測(cè))如圖所示,帶有同種等量正電荷的A,B兩物塊放在絕緣的粗糙水平面上,兩物塊之間有一輕質(zhì)彈簧連接,A被固定在平面上不動(dòng),初始時(shí)刻彈簧處于原長.由靜止釋放B物塊,B物塊運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后最終停止運(yùn)動(dòng).對(duì)此過程,下列表述正確的是(C)A.當(dāng)B物塊受到的庫侖力與彈簧彈力相等時(shí),B物塊速度最大B.B物塊運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦力一定小于其受到的庫侖力C.B物塊最終靜止時(shí),彈簧不可能處于原長D.B物塊最終靜止時(shí),彈簧一定處于最長狀態(tài)解析:由題意知,開始時(shí)A,B及彈彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)具有電勢(shì)能.當(dāng)釋放B后,由于庫侖力大于靜摩擦力,故物體向右做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)向左的彈力和摩擦力的合力與庫侖力大小相等時(shí),加速度為零,速度最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)庫侖定律可知,庫侖力的大小與距離的平方成反比,A,B距離變大,庫侖力變小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于B物塊最終靜止,電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能.如果B最終靜止時(shí),彈簧處于原長,則違背能量守恒定律,選項(xiàng)C正確;B最終靜止時(shí),彈簧不能確定一定處于最長狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4.(2018湖北武漢十一中高二周測(cè))如圖所示,固定于同一條豎直線上的A,B是兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷,電荷量分別為+Q和-Q,A,B相距為2d.