高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)突破提升練6 電場(chǎng)的性質(zhì)-人教版高三物理試題

熱點(diǎn)突破提升練(六)電場(chǎng)的性質(zhì)(限時(shí)40分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1．如圖1所示，一圓環(huán)上均勻分布著負(fù)電荷，x軸垂直于環(huán)面且過(guò)圓心O.下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是()圖1A．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，電勢(shì)最低B．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最高C．從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度一直減小，電勢(shì)也一直降低D．從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小，電勢(shì)一直升高【解析】由對(duì)稱性可知，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，在x軸上，O點(diǎn)右側(cè)每一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向向左，O點(diǎn)左側(cè)每一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向向右，到無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為零，從O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處，x軸上的場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小，又因?yàn)檠仉妶?chǎng)方向電勢(shì)降低，所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)最低，故選D.【答案】D2．如圖2所示，邊長(zhǎng)為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷＋q、＋q、－q，則該三角形中心O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為()圖2A.eq\f(6kq,a2)，方向由C指向OB.eq\f(6kq,a2)，方向由O指向CC.eq\f(\r(3)kq,a2)，方向由C指向OD.eq\f(\r(3)kq,a2)，方向由O指向C【解析】每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小都是E＝eq\f(kq,（\f(\r(3)a,3)）2)＝eq\f(3kq,a2)，畫(huà)出矢量疊加的示意圖，如圖所示，由圖可得O點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為E0＝2E＝eq\f(6kq,a2)，方向由O指向C，B項(xiàng)正確．【答案】B3．(2014·安徽高考)一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)．取該直線為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep與位移x的關(guān)系如圖3所示．下列圖象中合理的是()圖3A．電場(chǎng)強(qiáng)度與位移關(guān)系B．粒子動(dòng)能與位移關(guān)系C．粒子速度與位移關(guān)系D．粒子加速度與位移關(guān)系【解析】帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其電勢(shì)能的變化規(guī)律是非線性的．由Ep-x圖象知，帶電粒子的電勢(shì)能不是均勻變化的，電場(chǎng)力不能為恒力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；帶電粒子僅受靜電力作用，故電勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，電勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量，即動(dòng)能增加得越來(lái)越慢，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于靜電力不是恒力，加速度a應(yīng)該越來(lái)越小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．【答案】D4．如圖4所示，一光滑絕緣圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，一點(diǎn)電荷固定在圓環(huán)的最高點(diǎn)A處，重力為G、帶電荷量大小為q的小球P(可視為點(diǎn)電荷)套在環(huán)上．若小球P靜止時(shí)與圓心O的連線恰好處于水平位置，則下列判斷正確的是()圖4A．點(diǎn)電荷在小球P所在位置處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(\r(2)G,q)B．點(diǎn)電荷在小球P所在位置處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(G,q)C．圓環(huán)對(duì)小球P的彈力大小為eq\r(2)GD．圓環(huán)對(duì)小球P的彈力大小為eq\f(\r(2),2)G【解析】小球P受力如圖所示，則點(diǎn)電荷與小球P間的庫(kù)侖力大小F1＝F＝eq\f(G,cos45°)＝eq\r(2)G，點(diǎn)電荷在小球P所在位置處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝eq\f(F1,q)＝eq\f(\r(2)G,q)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；圓環(huán)對(duì)小球P的彈力大小FN＝Gtan45°＝G，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．【答案】A5．將兩金屬球P、Q固定，讓球P帶上正電后，形成穩(wěn)定的電場(chǎng)如圖5所示，已知實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)面，其中A、B、C、D為靜電場(chǎng)中的四點(diǎn)，則()圖5A．C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同，電勢(shì)相等B．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相同，電場(chǎng)強(qiáng)度不同C．將電子從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功D．將電子從A點(diǎn)移至D點(diǎn)，電勢(shì)能增大【解析】C、D兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，電勢(shì)相等，但場(chǎng)強(qiáng)方向不同，故電場(chǎng)強(qiáng)度不相同，則A選項(xiàng)錯(cuò)誤；A、B兩點(diǎn)不在同一等勢(shì)面上，電勢(shì)不相同，場(chǎng)強(qiáng)方向相反，電場(chǎng)強(qiáng)度不同，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖可知從A點(diǎn)移至B點(diǎn)電勢(shì)降低，故將電子從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，則C選項(xiàng)正確；A點(diǎn)、D點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，故將電子從A點(diǎn)移至D點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】C6．如圖6所示，直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)有一與該平面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)．以O(shè)點(diǎn)為圓心、R＝0.10m為半徑畫(huà)一個(gè)圓，圓周與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為a、b、c、d，已知a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為2V、2eq\r(3)V、－2V，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A．勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿y軸負(fù)方向B．d點(diǎn)的電勢(shì)為－eq\r(3)VC．將一個(gè)電子從c點(diǎn)移到O點(diǎn)，電子的電勢(shì)能增加2eVD．將一個(gè)電子沿圓弧ab順時(shí)針從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電子的電勢(shì)能先減小后增大【解析】因?yàn)閍點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，故電場(chǎng)線不可能沿y軸負(fù)方向，A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)面特點(diǎn)，可知φO＝eq\f(φa＋φc,2)＝0，同理φO＝eq\f(φb＋φd,2)＝0，故d點(diǎn)電勢(shì)φd＝－2eq\r(3)V，B項(xiàng)錯(cuò)；電子在c點(diǎn)的電勢(shì)能Epc＝eφc＝2eV，在O點(diǎn)電勢(shì)能為零，故電子從c移到O點(diǎn)，電子的電勢(shì)能減少2eV，C項(xiàng)錯(cuò)；由電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直特點(diǎn)可知，電場(chǎng)大致方向是指向右上方，故電子沿圓弧順時(shí)針從a點(diǎn)移到b點(diǎn)先逆著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)，再順著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)，電子帶負(fù)電，故電子的電勢(shì)能先減小后增大，D項(xiàng)正確．【答案】D7．如圖7所示，在空間中有平行于xOy平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一群帶正電粒子(電荷量為e，重力不計(jì)，不計(jì)粒子間相互作用)從P點(diǎn)出發(fā)，可以到達(dá)以原點(diǎn)O為圓心、R＝25cm為半徑的圓上的任意位置，比較圓上這些位置，發(fā)現(xiàn)粒子到達(dá)圓與x軸正半軸的交點(diǎn)A時(shí)，動(dòng)能增加量最大，為60eV，已知∠OAP＝30°.圖7A．該勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿x軸負(fù)方向B．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度是240V/mC．過(guò)A點(diǎn)的電場(chǎng)線與x軸垂直D．P、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為60V【解析】到A點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能增加量最大，說(shuō)明等勢(shì)面在A點(diǎn)與圓相切(否則一定還可以在圓上找到比A點(diǎn)電勢(shì)低的點(diǎn)，粒子到達(dá)這點(diǎn)，動(dòng)能增加量比到達(dá)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能增加量大)，即等勢(shì)面與y軸平行，電場(chǎng)力做正功，所以電場(chǎng)沿x軸正方向，P、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UPA＝eq\f(W,e)＝60V，由勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系可得E＝eq\f(UPA,2Rcos30°cos30°)＝160V/m，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．【答案】D8．(2016·唐山模擬)如圖8所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一邊長(zhǎng)為a的等邊三角形．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與紙面平行．電子以某一初速度僅在靜電力作用下從B移動(dòng)到A的過(guò)程中動(dòng)能減少E0，質(zhì)子僅在靜電力作用下從C移動(dòng)到A的過(guò)程中動(dòng)能增加E0，已知電子和質(zhì)子電荷量的絕對(duì)值均為e，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為()圖8A.eq\f(2E0,ea) B.eq\f(E0,ea)C.eq\f(2\r(3)E0,3ea) D.eq\f(\r(3)E0,3ea)【解析】對(duì)電子從B到A的過(guò)程，由動(dòng)能定理可知，－eUBA＝－E0；對(duì)質(zhì)子從C到A的過(guò)程，有eUCA＝E0，可見(jiàn)UBA＝UCA，故B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等，在同一等勢(shì)面上，AB沿電場(chǎng)線方向上的距離d＝asin60°＝eq\f(\r(3),2)a，由場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系E＝eq\f(U,d)，解得E＝eq\f(2\r(3)E0,3ea)，選項(xiàng)C正確．【答案】C9．在中間位置有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)為2l的輕質(zhì)桿兩端固定兩完全相同的質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球1和2，裝置放在如圖9所示的關(guān)于豎直線對(duì)稱的電場(chǎng)中，開(kāi)始時(shí)桿在水平位置靜止．現(xiàn)給小球1一個(gè)豎直向上的速度，讓小球1、2繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸各自轉(zhuǎn)動(dòng)到B、A位置，A、B間電勢(shì)差是U，圖9A．一定大于eq\f(1,2)Uq B．一定等于2(Uq＋mgl)C．一定小于Uq D．一定大于Uq＋mgl【解析】桿由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中，重力對(duì)系統(tǒng)做功為0，根據(jù)對(duì)稱知開(kāi)始時(shí)兩小球處于等勢(shì)面上，轉(zhuǎn)動(dòng)后，小球1所在位置電勢(shì)較低，電勢(shì)能減少，小球2所在位置電勢(shì)較高，根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線的關(guān)系知道，小球2的電勢(shì)升高量大于小球1的電勢(shì)降低量，所以小球2的電勢(shì)能增加超過(guò)eq\f(1,2)Uq，小球1的電勢(shì)能降低量小于eq\f(1,2)Uq，系統(tǒng)重力勢(shì)能未變，動(dòng)能減少，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．【答案】C10．(2016·齊齊哈爾模擬)如圖10所示，在豎直平面內(nèi)，AB⊥CD且A、B、C、D位于同一半徑為r的圓上，在C點(diǎn)有一固定點(diǎn)電荷，電荷量為－Q.現(xiàn)從A點(diǎn)將一質(zhì)量為m、電荷量為－q的點(diǎn)電荷由靜止釋放，該點(diǎn)電荷沿光滑絕緣軌道ADB運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)的速度大小為4eq\r(gr)，規(guī)定電場(chǎng)中B點(diǎn)的電勢(shì)為零，重力加速度為g.則在－Q形成的電場(chǎng)中()圖10A．D點(diǎn)的電勢(shì)為eq\f(7mgr,q)B．A點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn)的電勢(shì)C．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是A點(diǎn)的eq\r(2)倍D．點(diǎn)電荷－q在D點(diǎn)具有的電勢(shì)能為7mgr【解析】在C點(diǎn)固定一電荷量為－Q的點(diǎn)電荷，A、B相對(duì)CD線左右對(duì)稱，則φA＝φB＝0V，點(diǎn)電荷－q從A點(diǎn)由靜止釋放以后沿光滑軌道ADB運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得：mgr＋W電＝eq\f(1,2)mv2－0，得W電＝7mgr，由W電＝EpA－EpD，得EpD＝－7mgr，由φD＝eq\f(EpD,－q)，得φD＝eq\f(7mgr,q)，則φD＞φA，A正確，B、D錯(cuò)誤；由場(chǎng)強(qiáng)公式E＝eq\f(kQ,r2)可知：EA＝eq\f(kQ,（\r(2)r）2)，EO＝eq\f(kQ,r2)，EO＝2EA，則C錯(cuò)誤．【答案】A二、多項(xiàng)選擇題11．如圖11所示，空間有兩個(gè)等量的異種點(diǎn)電荷M、N固定在水平面上，虛線POQ為MN連線的中垂線，一負(fù)的試探電荷在電場(chǎng)力的作用下從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，其軌跡為圖中的實(shí)線，軌跡與MN連線的交點(diǎn)為A.則下列敘述正確的是()圖11A．電荷M帶負(fù)電B．A點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)低C．試探電荷在A點(diǎn)速度最大D．試探電荷從P運(yùn)動(dòng)到Q的過(guò)程中電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功【解析】電荷做曲線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力指向軌跡的凹側(cè)，因?yàn)樵囂诫姾蓭ж?fù)電，所以電荷N帶負(fù)電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布特征及沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低可知，B項(xiàng)正確；試探電荷從P到A的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減少，試探電荷從A到Q的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確．【答案】BD12．如圖12所示，為某一點(diǎn)電荷所形成電場(chǎng)中的一簇電場(chǎng)線，a、b、c三條虛線為三個(gè)帶電粒子以相同的速度從O點(diǎn)射入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中b虛線為一圓弧，AB的長(zhǎng)度等于BC的長(zhǎng)度，且三個(gè)粒子的電荷量大小相等，不計(jì)粒子重力，則以下說(shuō)法正確的是()圖12A．a(chǎn)一定是正粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，b和c一定是負(fù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡B．由于AB的長(zhǎng)度等于BC的長(zhǎng)度，故UAB＝UBCC．a(chǎn)虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越小，c虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越大，b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度大小不變D．b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量大于c虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量【解析】由于電場(chǎng)線沒(méi)有明確方向，因此無(wú)法確定三個(gè)帶電粒子的電性，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于該電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，雖然AB的長(zhǎng)度等于BC的長(zhǎng)度，但AB段與BC段對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的變化量不等，由點(diǎn)電荷電場(chǎng)等差等勢(shì)面的分布特點(diǎn)，不難判斷UAB≠UBC，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度可知，a虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越小，c虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越大，b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度大小不變，故C選項(xiàng)正確；由于b虛線對(duì)應(yīng)的帶電粒子所做的運(yùn)動(dòng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而c虛線對(duì)應(yīng)的粒子在不斷地向場(chǎng)源電荷運(yùn)動(dòng)，b虛線對(duì)應(yīng)的帶電粒子Eq＝mbeq\f(v2,r)，而c虛線對(duì)應(yīng)的帶電粒子滿足關(guān)系式Eq＞mceq\f(v2,r)，即mb＞mc，故D選項(xiàng)正確．【答案】CD13．(2015·南昌模擬)如圖13所示，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的帶電微粒，以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒通過(guò)電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí)速率vB＝2v0，方向與電場(chǎng)的方向一致，則下列選項(xiàng)正確的是()圖13A．微粒所受的電場(chǎng)力大小是其所受重力的2倍B．帶電微粒的機(jī)械能增加了2mveq\o\al(2,0)C．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為2mveq\o\al(2,0)/qD．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為3mveq\o\al(2,0)/q【解析】由題意知：從A到B的運(yùn)動(dòng)可以看成水平方向上初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度為eq\f(qE,m)，豎直方向上以初速度為v0的豎直上拋運(yùn)動(dòng)，且兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性．由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：2v0＝eq\f(qE,m)t，v0＝gt，則qE＝2mg，選項(xiàng)A正確；根據(jù)功能關(guān)系，機(jī)械能的增加量等于除重力外其他力做的功，即ΔE＝eq\f(1,2)m(2v0)2＝2mveq\o\al(2,0)，選項(xiàng)B正確；根據(jù)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，qU＝2mveq\o\al(2,0)，U＝eq\f(2mveq\o\al(2,0),q)，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】ABC14．一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖14所示，則下列說(shuō)法正確的是()圖14A．粒子從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功B．x1、x2處電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向C．x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小大于x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小D．x1處的電勢(shì)比x2處的電勢(shì)低【解析】由于粒子從x1運(yùn)動(dòng)到x2，電勢(shì)能減小，因此電場(chǎng)力做正功，粒子所受電場(chǎng)力的方向沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度方向