高考物理復(fù)習(xí)沖刺專題14 電場能的性質(zhì)（電磁學(xué)部分）（原卷版）

專題14電場能的性質(zhì)壓軸題一、單選題1．在光滑的水平面內(nèi)有一沿x軸的靜電場，其電勢隨x坐標值的變化圖線如圖所示。一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶正電小球（可視為質(zhì)點）從O點以初速度沿x軸正向移動。下列敘述正確的是（）A．若小球能運動到處，則該過程小球所受電場力逐漸增大B．帶電小球從運動到的過程中，電勢能先減小后增大C．若該小球能運動到處，則初速度至少為D．若帶電粒子在運動過程中的最大速度為2．如圖所示，在真空中某點電荷的電場中，將兩個電荷量相等的試探電荷分別置于M、N兩點時，兩試探電荷所受電場力相互垂直，且，則以下說法正確的是（）A．這兩個試探電荷的電性可能相同B．M、N兩點可能在同一等勢面上C．把電子從M點移到N點，電勢能可能增大D．過MN上某點P（未標出）的電場線與MN垂直時，P、N的距離可能是P、M距離的3倍3．如圖所示，一個“V”形玻璃管ABC倒置于豎直平面內(nèi)，并處于場強大小為E＝1×103V/m，方向豎直向下的勻強電場中，一個重力為G＝1×10－3N、電荷量為q＝2×10－6C的帶負電小滑塊從A點由靜止開始運動，小滑塊與管壁的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.已知管長AB＝BC＝L＝2m，傾角α＝37°，B點處是一段很短的光滑圓弧管，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2.下列說法正確的是（）A．B.A兩點間的電勢差為2000VB．小滑塊從A點第一次運動到B點的過程中電勢能增大C．小滑塊第一次速度為零的位置在C處D．從開始運動到最后靜止，小滑塊通過的總路程為3m二、多選題4．圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點電荷．一帶電粒子以一定初速度射入電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，a、b、c三點是實線與虛線的交點．則該粒子（）A．帶負電B．在c點受力最大C．在b點的電勢能大于在c點的電勢能D．由a點到b點的動能變化大于有b點到c點的動能變化5．如圖所示，兩等量異種電荷在同一水平線上，它們連線的中點為O，豎直面內(nèi)的半圓弧光滑絕緣軌道的直徑AB水平，圓心在O點，圓弧的半徑為R，C為圓弧上的一點，OC為豎直方向的夾角為37°，一電荷量為+q，質(zhì)量為m的帶電小球從軌道的A端由靜止釋放，沿軌道滾動到最低點時，速度v=2，g為重力加速度，取無窮遠處電勢為零，則下列說法正確的是（）A．電場中A點的電勢為B．電場中B點的電勢為C．小球運動到B點時的動能為2mgRD．小球運動到C點時，其動能與電勢能的和為1.6mgR6．某靜電場中，x軸上電場強度E隨時間變化的關(guān)系如圖所示，設(shè)x軸正方向為電場強度的正方向．一帶電量大小為q的粒子從坐標原點O沿x軸正方向運動，結(jié)果粒子剛好能運動到處，假設(shè)粒子僅受電場力作用，、已知，則A．粒子一定帶負電B．粒子的初動能大小為C．粒子沿軸正方向運動過程中電勢能先增大后減小D．粒子沿x軸正方向運動過程中最大動能為7．如圖所示，兩個等量異種點電荷、固定在同一條水平線上，電荷量分別為和。是水平放置的足夠長的光滑絕緣細桿，細桿上套著一個中間穿孔的小球，其質(zhì)量為，電荷量為（可視為試探電荷，不影響電場的分布）。現(xiàn)將小球從點電荷的正下方點由靜止釋放，到達點電荷的正下方點時，速度為，為的中點。則（）A．小球從至先做加速運動，后做減速運動B．小球運動至點時速度為C．小球最終可能返回至點D．小球在整個運動過程中的最終速度為8．一帶負電粒子僅在電場力的作用下，從x軸的原點O由靜止開始沿x軸正方向運動，其運動速度v隨位置x的變化關(guān)系如圖所示，圖中曲線是頂點為O的拋物線，粒子的質(zhì)量和電荷量大小分別為m和，則下列說法正確的是（）A．電場為勻強電場，電場強度大小B．O、x1兩點之間的電勢差C．粒子從O點運動到x1點的過程中電勢能減少了D．粒子沿x軸做加速度不斷減小的加速運動9．如圖所示，xOy坐標系內(nèi)存在平行于坐標平面的勻強電場。一個質(zhì)量為m。電荷量為+q的帶電粒子，以的速度沿AB方向入射，粒子恰好以最小的速度垂直于y軸擊中C點。已知A、B、C三個點的坐標分別為（，0）、（0，2L）、（0，L）。若不計重力與空氣阻力，則下列說法中正確的是（）A．帶電粒子由A到C過程中最小速度一定為B．帶電粒子由A到C過程中電勢能先減小后增大C．勻強電場的大小為D．若勻強電場的大小和方向可調(diào)節(jié)，粒子恰好能沿AB方向到達B點，則此狀態(tài)下電場強度大小為10．電場中有一條電場線與x軸重合，x軸上各點的電場強度與位置的關(guān)系如圖所示，一質(zhì)子只在電場力作用下自坐標原點由靜止釋放沿x軸正方向運動，已知oa=ab=bc=d，b點電勢φb=0．則下列結(jié)論正確的是（）A．質(zhì)子沿x軸做勻速直線運動B．質(zhì)子在a、c兩點的電勢能相等C．質(zhì)子在a、b、c三點的動能之比為2：3：4D．坐標原點O的電勢為1.5E0d11．真空中有四個相同的點電荷，所帶電荷量均為q，固定在如圖所示的四個頂點上，任意兩電荷的連線長度都為L，靜電力常量為k，下列說法正確的是（）A．不相鄰的兩棱中點連線在同一條電場線上B．每條棱中點的電場強度大小都為C．任意兩棱中點間的電勢差都為零D．a(chǎn)、b、c三點為側(cè)面棱中點，則a、b、c所在的平面為等勢面12．在水半地面上固定有A、B兩個帶電最均為+Q的點電荷，在過AB中點O的中垂面內(nèi)固定有一根長為L的光滑絕緣細桿CD，且O、C兩點在同一豎直線上，D點到O點的距離與C點到O點的距離均為d，OC⊥OD．在桿的頂端C處有一個質(zhì)量為m、帶電量為－q的金屬圓環(huán)，由靜止釋放金屬圓環(huán)后，它會沿桿向下運動．已知重力加速度為g，下列關(guān)于金屬圓環(huán)運動的說法正確的是（）A．金屬圓環(huán)沿桿運動的速度一直增大B．金屬圓環(huán)經(jīng)過桿中點時的加速度大于C．金屬圓環(huán)運動到桿中點處的電勢能最小D．金屬圓環(huán)運動到D點時的速度大小為13．如圖所示，絕緣粗糙斜面體固定在水平地面上，斜面所在空間存在平行于斜面向上的勻強電場E，輕彈簧一端固定在斜面頂端，另一端拴接一不計質(zhì)量的絕緣薄板．一帶正電的小滑塊，從斜面上的P點處由靜止釋放后，沿斜面向上運動，并能壓縮彈簧至R點（圖中未標出），然后返回．則（）A．滑塊從P點運動到R點的過程中，其機械能增量等于電場力、彈簧彈力、摩擦力做功之和.B．滑塊從P點運動到R點的過程中，電勢能的減小量大于重力勢能和彈簧彈性勢能的增加量之和.C．滑塊返回能到達的最低位置在P點；D．滑塊最終停下時，克服摩擦力所做的功等于電勢能的減小量與重力勢能增加量之差；14．有三根長度皆為L的不可伸長的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點，另一端分別掛有質(zhì)量均為m、電量分別為－q、q的帶電小球A和B，A、B間用第三根線連接起來。所在空間存在水平向右、大小E=的勻強電場，系統(tǒng)平衡時，A、B球的位置如圖所示?，F(xiàn)將O、B之間的輕線燒斷，因空氣阻力，A、B兩球最后會達到新的平衡位置（不計兩帶電小球間相互作用的靜電力）。以下說法正確的是（）A．A球的電勢能增加了qELB．B球的電勢能減少了qELC．A球的重力勢能減少了mgLD．B球的重力勢能減少了mgL三、解答題15．有一個勻強電場,電場線和坐標平面xOy平行,以原點O為圓心,半徑r=10cm的圓周上任意一點P的電勢,θ為O、P兩點的連線與x軸正方向所成的角,A、B、C、D為圓周與坐標軸的四個交點,如圖所示．（1）求該勻強電場場強的大小和方向;（2）若在圓周上D點處有一個粒子源,能在xOy平面內(nèi)發(fā)射出初動能均為200eV的粒子（氦核），當(dāng)發(fā)射的方向不同時,粒子會經(jīng)過圓周上不同的點，在所有的這些點中,粒子到達哪一點的動能最大?最大動能是多少eV？16．如圖所示，穿有M、N兩個小球（均視為質(zhì)點）的光滑絕緣圓環(huán)，固定在豎直面內(nèi)，圓心為O、半徑為R=0.3m．M、N用一根不可伸長的絕緣輕質(zhì)細繩相連，質(zhì)量分別為mM=0.01kg、mN=0.08kg；M帶電量q=+7×10-4C，N不帶電．該空間同時存在勻強電場和勻強磁場．電場方向豎直向上，電場強度E=1×103V／m；磁場方向垂直于圓環(huán)平面向里，磁感應(yīng)強度B=×102T．將兩小球從圖示位置（M與圓心O等高，N在圓心O的正下方）由靜止釋放，兩小球開始沿逆時針向上轉(zhuǎn)動．取重力加速度g=10m／s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．則在兩球從圖示位置逆時針向上轉(zhuǎn)動的過程中，求：（1）通過計算判斷，小球M能否到達圓環(huán)的最高點?（2）小球M速度最大時，圓環(huán)對小球M的彈力．（3）小球M電勢能變化量的最大值．17．如圖，空間有一豎直向下沿x軸方向的靜電場，電場的場強大小按分布（x是軸上某點到O點的距離）．x軸上，有一長為L的絕緣細線連接均帶負電的兩個小球A、B，兩球質(zhì)量均為m，B球帶電荷量大小為q，A球距O點的距離為L．兩球現(xiàn)處于靜止狀態(tài)，不計兩球之間的靜電力作用．（1）求A球的帶電荷量大小qA；（2）剪斷細線后，求B球下落速度達到最大時，B球距O點距離為x0（3）剪斷細線后，求B球下落最大高度h．18．如圖（a），長度L=0.8m的光滑桿左端固定一帶正電的點電荷A，其電荷量Q=；一質(zhì)量m=0.02kg，帶電量為q的小球B套在桿上．將桿沿水平方向固定于某非均勻外電場中，以桿左端為原點，沿桿向右為x軸正方向建立坐標系．點電荷A對小球B的作用力隨B位置x的變化關(guān)系如圖（b）中曲線I所示，小球B所受水平方向的合力隨B位置x的變化關(guān)系如圖（b）中曲線II所示，其中曲線II在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范圍可近似看作直線．求：（靜電力常量）（1）小球B所帶電量q;（2）非均勻外電場在x=0.3m處沿細桿方向的電場強度大小E；（3）在合電場中，x=0.4m與x=0.6m之間的電勢差U．（4）已知小球在x=0.2m處獲得v=0.4m/s的初速度時，最遠可以運動到x=0.4m．若小球在x=0.16m處受到方向向右，大小為0.04N的恒力作用后，由靜止開始運動，為使小球能離開細桿，恒力作用的最小距離s是多少？19．如圖甲所示，兩個帶正電的小球A、B套在