20182019學年高中物理重難點強化練二電場能性質含解析新人教版選修31

電場能的性質1．如圖中，B、C、D三點都在以點電荷＋Q為圓心半徑為r的圓弧上。將一嘗試電荷從A點分別移到B、C、D各點時，靜電力做功的關系是( )A．WAB＞WACB．WAD＞WABC．WAC＞WADD．WAB＝WAC分析：選D因B、C、D三點位于點電荷＋Q四周電場中的同一等勢面上，故UAB＝UAC＝UAD，由電場力做功W＝qU知WAB＝WAC＝WAD。2．[多項選擇](2017·天津高考)如下圖，在點電荷Q產生的電場中，實線MN是一條方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設電子在A、B兩點的加快度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB。以下說法正確的選項是( )A．電子必定從

A

向

B運動B．若

aA>aB，則

Q湊近

M端且為正電荷C．不論

Q為正電荷仍是負電荷必定有

EpA<EpBD．B點電勢可能高于

A

點電勢分析：選

BC

若Q在

M端，由電子運動的軌跡可知

Q為正電荷，電子從

A

向

B運動或從

B向

A

運動均可，因為

r<r，故AB

E>E，F>F，a>a，φ>φ，E<E；若ABABABABpApB

Q在N

端，由電子運動的軌跡可知

Q為負電荷，且電子從

A向

B運動或從

B向

A

運動均可，由r>r，故φ>φ，Ep<Ep。綜上所述選項ABABAB

A、D

錯誤，選項

B、C正確。3．在水深超出200m的深海，光芒很少，能見度極低，有一種電鰻擁有特別的適應性，能經過自己發(fā)生的生物電獲得食品、威迫敵害、保護自己。若該電鰻的頭尾相當于兩個電極，它在海水中產生的電場強度達到104N/C，可擊昏敵害。則身長50cm的電鰻，在放電時產生的瞬時電壓可達( )A．50V

B．500VC．5000V

D．50000V分析：選

C

由U＝Ed可得，電鰻放電時產生的剎時電壓

U＝104×0.5V＝5000V，C正確。4．[多項選擇]某電場的電場線散布如下圖，以下說法正確的選項是

(

)A．c點場強盛于b點場強B．a點電勢高于b點電勢C．若將一嘗試電荷＋q由a點開釋，它將沿電場線運動到b點D．若在d點再固定一點電荷－Q，將一嘗試電荷＋q由a移至b的過程中，電勢能減小分析：選BD電場線的疏密表示電場的強弱，A項錯誤；沿著電場線方向電勢漸漸降低，B項正確；＋q在a點所受靜電力方向沿電場線的切線方向，因為電場線為曲線，因此＋q不會沿電場線運動，C項錯誤；在d點固定一點電荷－Q后，a點電勢仍高于b點，＋q由a移至b的過程中，靜電力做正功，電勢能減小，D項正確。5.如下圖，直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線，M、N、、是它們的交點，四點處的電勢分別為、、、φQ。一電子由PQφMφNφPM點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負功相等。則( )A．直線a位于某一等勢面內，φ>φMQB．直線c位于某一等勢面內，φM>φNC．若電子由M點運動到Q點，電場力做正功D．若電子由P點運動到Q點，電場力做負功分析：選B由電子從M點分別運動到N點和P點的過程中電場力所做的負功相等可知，N、P兩點在同一等勢面上，且電場線方向為

M→N，應選項

B正確，選項

A錯誤。M點與

Q

點在同一等勢面上，電子由

M點運動到

Q點，電場力不做功，應選項

C錯誤。電子由P點運動到Q點，電場力做正功，應選項D錯誤。6．[多項選擇](2017·全國卷Ⅲ)一勻強電場的方向平行于Oy

平面，平面內a、b、c三點的地點如下圖，

三點的電勢分別為

10V、17V、26V。以下說法正確的選項是

(

)A．電場強度的大小為

2.5V/cmB．坐標原點處的電勢為

1VC．電子在a點的電勢能比在b點的低7eVD．電子從b點運動到c點，電場力做功為9eVUca分析：選

ABD

ac垂直于

bc，沿

ca和

cb

雙方向的場強重量大小分別為

E1＝ac＝Ucb2V/cm

、E2＝bc＝1.5V/cm

，依據矢量合成可知

E＝2.5V/cm

，A

項正確；依據在勻強電場中平行線上等距同向的兩點間的電勢差相等，有

φ－φ＝φ－φ，得φ＝1V，B項正確；OabcO電子在a、b、c三點的電勢能分別為－10eV、－17eV和－26eV，故電子在a點的電勢能比在b點的高7eV，C項錯誤；電子從b點運動到c點，電場力做功W＝(－17eV)－(－26eV)＝9eV，D項正確。7.如下圖，在點電荷

Q

產生的電場中，將兩個帶正電的嘗試電荷q1、q2分別置于

A、B兩點，虛線為等勢線。取無量遠處為零電勢點，若將q1、q2移到無量遠的過程中外力戰(zhàn)勝電場力做的功相等，則以下說法正確的選項是

(

)A．A點電勢大于

B點電勢B．A、B兩點的電場強度相等C．q1的電荷量小于

q2的電荷量D．q1在

A點的電勢能小于

q2在

B點的電勢能分析：選

C

由題意知點電荷

Q帶負電，因此有

φ＜φ＜0，得|AB

U∞|A

＞|U∞|B

，挪動兩嘗試電荷戰(zhàn)勝電場力做功相等，即

q1|

UA∞|＝q2|

UB∞|

，因此

q1＜q2，選項

A錯誤，C正Q確；因為

E＝r2，rA＜rB，因此

EA＞EB，并且

A、B兩點的場強方向也不一樣，選項

B錯誤；依據電場力做功與電勢能變化的關系，

q1在

A

點的電勢能等于

q2在

B

點的電勢能，選項D錯誤。8．(2016·全國卷Ⅱ

)如圖，

P

是固定的點電荷，虛線是以

P

為圓心的兩個圓。帶電粒子Q在P的電場中運動，運動軌跡與兩圓在同一平面內，a、b、c為軌跡上的三個點。若Q僅受P的電場力作用，其在a、b、c點的加快度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc。則( )A．aa>ab>ac，va>vc>vbB．aa>ab>ac，vb>vc>vaC．ab>ac>aa，vb>vc>va．ab>ac>aa，va>vc>vb分析：選Da、b、c三點到固定的點電荷P的距離rb＜rc＜ra，則三點的電場強度由QE＝2可知Eb＞Ec＞Ea，故帶電粒子Q在這三點的加快度ab＞ac＞aa。由運動軌跡可知帶電r粒子Q所受P的電場力為斥力，從a到b電場力做負功，由動能定理－|12－qUab|＝mvb2111mva2＜0，則vb＜va，從b到c電場力做正功，由動能定理|qUbc|＝mvc2－mvb2＞0，vc222＞vb，又|Uab|＞|Ubc|，則va＞vc，故va＞vc＞vb，選項D正確。9.[多項選擇]如下圖，在y軸上對于O點對稱的A、B兩點有等量同種點電荷＋Q，在軸上C點有點電荷－Q，且CO＝OD，∠ADO＝60°。以下判斷正確的選項是( )A．O點電場強度為零B．D點電場強度為零C．若將點電荷＋q從O移向C，電勢能增大D．若將點電荷－q從O移向C，電勢能增大分析：選BD題中A、B兩個＋Q在O點的場強矢量和為0，因此O點的場強等于C點在O點產生的場強(不為零)，A選項錯誤；題中A、B、C三點電荷在D點產生的場強如下圖，大小相等，設EA＝EB＝EC＝E，EA、EB的矢量和沿軸正方向，大小也等于E，EC方向沿軸負方向，故三個場強的矢量和為0，B選項正確；軸上＜0的區(qū)間，合場強方向沿軸負方向，因此將正電荷從O移向，電場力做正功，電勢能減小，將負電荷從O移向，CC電場力做負功，電勢能增添，C選項錯誤，D選項正確。10．[多項選擇](2017·全國卷Ⅰ)在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關系如下圖。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖頂用坐標(ra，φa)標出，其他類推。現將一帶正電的嘗試電荷由a點挨次經、點挪動到d點，在相鄰兩點間挪動的過程中，電場力所bc做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。以下選項正確的選項是( )A．Ea∶Eb＝4∶1B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1D．Wbc∶Wcd＝1∶3分析：選AC設點電荷的電荷量為Q，依據點電荷電場強度公式QE＝2，ra∶rb＝1∶r2，rc∶rd＝3∶6，可知，Ea∶Eb＝4∶1，Ec∶Ed＝4∶1，選項A正確，B錯誤；將一帶正電的嘗試電荷由a點挪動到b點做的功Wab＝q(φa－φb)＝3q(J)，嘗試電荷由b點挪動到c點做的功

W＝q(φ－φ)＝q(J)，嘗試電荷由bcbc

c點挪動到

d點做功

W＝q(φ－φ)＝q(J)，由此cdcd可知，Wab∶Wbc＝3∶1，Wbc∶Wcd＝1∶1，選項

C正確，D

錯誤。11.如下圖，水平擱置的兩平行金屬板

A、B接在

U＝4000V的直流電上，兩極板間距離為

2cm，A

極板接地，電場中

a點距

B極板

1cm，b點和c點均距A極板0.5cm，求：(1)a點的電場強度；(2)a、c之間的電勢差；(3)電子在b點的電勢能；(4)電子從a點運動到c點，電場力做的功。分析：(1)因為是勻強電場，因此a點的電場強度大小為：UAB4000Ea＝dAB＝0.02V/m＝2×105V/m。(2)a、c兩點的電勢差為：Uca＝Ed＝2×105×(0.01－0.005)V＝1000V；故Uac＝－1000V。(3)電子在b點的電勢能為：Ep＝e·φb＝(－1.6×10－19)×(－1000)J＝1.6×10－16J。(4)電子從a運動到c，電場力所做的功為：Wac＝eUac＝(－1.6×10－19)×(－1000)J＝1.6×10－16J。答案：(1)2×105V/m(2)－1000V(3)1.6×10－16J(4)1.6×10－16J12.如下圖，在絕緣粗拙的水平面上，相距為L的A、B兩點處罰別固定著兩個等電量的正電荷，a、b是AB連線上的兩點，L此中Aa＝Bb＝4，O為AB連線的中點，一質量為m、帶電量為＋q的小滑塊(能夠當作質點)以初動能E0從a點出發(fā)，沿AB直線向b運動，此中小滑塊第一次經過O點時的動能為初動能的3倍，抵達b點時動能恰巧為零，小滑塊最后停在O點，求：(1)小滑塊與水平面間的動摩擦因數。(2)O、b兩點間的電勢差。(3)小滑塊運動的總行程。L分析：(1)a、b是AB連線上的兩點，此中Aa＝Bb＝4，可知a、b兩點對于O點對稱，則a、b點電勢