【物理】2020届一轮复习人教新课标电场能的性质课时练（解析版) 11页

‎2020届一轮复习人教新课标 电场能的性质 课时练（解析版)‎ ‎1．如图所示，以O点为圆心，以R＝0.20 m为半径的圆与坐标轴交点分别为a、b、c、d，该圆所在平面内有一匀强电场，场强方向与x轴正方向成θ＝60°角，已知a、b、c三点的电势分别为4 V、4 V、V，则下列说法正确的是(　　) ‎ A．该匀强电场的场强E＝V/m B．该匀强电场的场强E＝80 V/m C．d点的电势为V D．d点的电势为－4 V ‎2．一个正点电荷Q静止在正方形的一个角上，另一个带电质点射入该区域时，恰好能经过正方形的另外三个角a、b、c，如图所示，则有（   ）‎ A．a、b、c三点的电势高低及场强大小的关系是φa=φc＞φb ， Ea=Ec=Eb B．若改变带电质点在a处的速度大小和方向，有可能使其经过三点a、b、c做匀速圆周运动 C．带电质点在a、b、c三处的加速度大小之比是1：2：1‎ D．带电质点由a到b电势能增加，由b到c电场力做正功，在b点动能最小 ‎3．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0﹣x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2﹣x3段是直线，则下列说法正确的是（   ）‎ A．x1处电场强度最小，但不为零 B．x2～x3段电场强度大小方向均不变，为一定值 C．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动 D．在0、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3＞φ2=φ0＞φ1‎ ‎4．如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m的电子以初速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该电子穿过等势面N的速度应是(　　) ‎ A．‎ B．v0＋ ‎ C． ‎ D． ‎ ‎5．如图a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离。用、、和、、分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定（ ）‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎6．两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是(　　)‎ A．q1、q2为等量异种电荷 B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向 C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大 D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小 ‎7．如图所示，平行板电容器与电压为U的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略；一带负电油滴被固定于电容器中的P点；现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（ ）‎ A．平行板电容器的电容值变大 B．静电计指针张角变小 C．带电油滴所受电场力增大 D．若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变 ‎8．（多选）如图所示为某静电场等势面的分布情况，电荷量为1.6×10－9 C的正电荷从A到B静电力做功W1，从B到C静电力做功W2，从C到D静电力做功W3，若从A直接到D静电力做功W4，则(　　)‎ A．W1＝3.2×10－8 J B．W2＝1.6×10－8 J C．W3＝3.2×10－8 J D．W4＝－4.8×10－8 J ‎9．（多选）在场强E＝1.0×102 V/m的匀强电场中，有相距d＝2.0×10－2 m的a、b两点，则a、b两点间的电势差可能为（ ）‎ A．1.0 V B．2.0 V C．3.0 V D．4.0 V ‎10．（多选）如图所示，a、b带等量异种电荷，M，N是a、b连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定的初速度v0射出，开始一段轨迹如图中曲线所示，不考虑粒子重力，则在飞越该电场的过程中，下列说法不正确的是（　　）‎ A．该粒子带正电 B．该粒子的动能先增大减后小 C．该粒子的电势能先增大后减小 D．该粒子运动到无穷远处，速率大小一定仍为 ‎11．如图A、B、C、D为一匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，其中 ，电场线与矩形所在平面平行。已知将 的正电荷从A点移到B点，电场力做功 ；将这个电荷从B移到C点电势能增加了 ，设A点电势为零。求：‎ ‎（1）B点和C点的电势 ‎ ‎（2）匀强电场的电场强度大小和方向 ‎12．如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功，AB长6cm，AB与AC的夹角为，求：‎ ‎（1）场强方向；‎ ‎（2）设B处电势为1V，则A处电势为多少；‎ ‎（3）A处的场强大小。‎ ‎ 参考答案 ‎1．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 匀强电场中，电势差与电场强度的关系为U=Ed，d是两点沿电场强度方向的距离，根据此公式和ac间的电势差，求出电场强度E。 由题可知，圆心O点的电势为0，根据U=Ed分析d、b间电势差的关系，即可求得d点的电势。‎ ‎【详解】‎ A、B项：由题意得，a、c间的电势差为，a、c两点沿电场强度方向的距离为，故该匀强电场的场强，故A、B错误；‎ C、D项：根据匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed，相等距离，电势差相等，因为 ，，可知，O点电势为0，而dO=Ob，则a、O间的电势差等于O、a间的电势差，可知，d点的电势为-4V，故C错误，D正确。‎ 故应选D。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键是正确理解U=Ed，正确分析匀强电场中两点间的电势差关系，即可正确求解场强，注意公式中的d为沿电场线的距离。‎ ‎2．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电荷受到的合力指向轨迹的内侧，根据轨迹弯曲方向判断出粒子与固定在O点的电荷是异种电荷，它们之间存在引力，根据点电荷的电场线的特点，Q与ac距离相等，都小于b，故B点的电势低于ac两点的电势．应用牛顿第二定律求出加速度之间的关系.‎ ‎【详解】‎ 根据点电荷的电场线的特点：顺着电场线方向电势逐点降低，知Q与a、c距离相等，都小于b，故b点的电势低于a、c两点的电势，即φa=φc＞φb；Ea=Ec=；Eb= ，则Ea=Ec=2Eb，A不符合题意．由F=qE知，带电质点在ac两点与b点受到的电场力大小不相等，所以不可能其经过a、b、c三点做匀速圆周运动．B不符合题意．根据牛顿第二定律得 qE=ma，得带电质点在a、b、c三处的加速度大小之比是2：1：2．C不符合题意．带电质点受到的合力指向轨迹的内侧，根据轨迹弯曲方向判断出粒子与固定在O点的电荷Q是异种电荷，它们之间存在引力，所以质点由a到b电场力做负功，电势能增加，动能减小；由b到c电场力做正功，动能增大，在b点动能最小；D符合题意．故答案为D.‎ ‎【点睛】‎ 本题属于电场中轨迹问题，考查分析推理能力．根据轨迹的弯曲方向，判断出电荷受到的电场力指向轨迹内侧．进而判断出电荷是负电荷．‎ ‎3．B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据电势能与电势的关系：Ep=qφ，场强与电势的关系：E=，结合分析图象斜率与场强的关系，即可求得x1处的电场强度；根据能量守恒判断速度的变化；由Ep=qφ，分析电势的高低．由牛顿第二定律判断加速度的变化，即可分析粒子的运动性质．根据斜率读出场强的变化，由F=qE，分析电场力的变化，从而明确其运动过程的变化．‎ ‎【详解】‎ 根据电势能与电势的关系：Ep=qφ，场强与电势的关系：E=，得：E=，由数学知识可知Ep﹣x图象切线的斜率等于，x1处切线斜率为零，则x1‎ 处电场强度为零，故A错误；由图看出在0～x1段图象切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动；x1～x2段图象切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动；x2～x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动；故B正确，C错误；0与x2处电势能相等，根据Ep=qφ可知0与x2处电势φ0、φ2的关系为φ0=φ2，x1处电势能最小，因放置的负电荷，故电势最高，同理可知，x3处电势最小，即φ1＞φ2=φ0＞φ3，故D错误．故选B．‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键要分析图象斜率的物理意义，判断电势和场强的变化，再根据力学基本规律：牛顿第二定律进行分析电荷的运动情况.‎ ‎4．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 该过程中电场力做功等于粒子动能的变化，得：，解得：，故C正确，ABD错误。‎ ‎5．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB．a、b、c是一条电场线上的三个点，由于电场线的疏密不能确定，所以无法判断场强的大小，故AB错误；‎ C．因为只有匀强电场中，因场强关系不确定，则不一定等于，故A错误；‎ D．沿电场线方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知，故D正确。‎ ‎6．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．若是异种电荷，电势应该逐渐减小或逐渐增大，由图象可以看出，应该是等量的同种正电荷，故A错误；‎ B．沿x正方向从N到C的过程，电势降低，N、C两点间场强方向沿x轴正方向。故B正确；‎ C．φ−x图线的斜率表示电场强度，由图可得N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大，故C正确；‎ D．NC电场线向右，CD电场线向左，将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大。故D错误；‎ ‎【点睛】‎ 由图象中电势的特点可以判断是同种等量正电荷。由电势图线的斜率可以判断电场强度的大小。沿电场线电势降低，可以判断电场强度的方向，可知电场力做功的正负，从而判断电势能的变化。‎ ‎7．D ‎【解析】‎ 试题分析：根据知，d增大，则电容减小．故A错误．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变．故B错误．电势差不变，d增大，则电场强度减小，则带电油滴所受电场力变小．故C错误．电容器与电源断开，则电荷量不变，d改变，根据，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变．故D正确．故选D。‎ 考点：电容器；电场强度和电势差 ‎【名师点睛】本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变，当电容器与电源断开，则电荷量不变．‎ ‎8．BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据W=qU可知，电场力做功和具体路径无关，只与初末位置的电势差有关，由此可正确解答。‎ ‎【详解】‎ 静电力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。从A到B，静电力对电荷做的功为W1＝qUAB＝q(φA－φB)＝1.6×10－9×(－40+20) J＝－3.2×10－8‎ ‎ J，故A错误；同理：W2＝qUBC＝q(φB－φC)＝1.6×10－9×(－20＋30) J＝1.6×10－8 J，故B正确；W3＝qUCD＝q(φC－φD)＝1.6×10－9×(－30＋10) J＝-3.2×10－8 J，故C错误；W4＝qUAD＝q(φA－φD)＝1.6×10－9×(－40＋10) J＝-4.8×10－8 J，故D正确。所以BD正确，AC错误。‎ ‎【点睛】‎ 对于物理基本公式要理解其应用条件以及公式中各个物理量的含义。‎ ‎9．AB ‎【解析】‎ 试题分析：若ab连线沿电场线方向，则此时两点的电势差最大，，故选项AB正确，CD错误；故选AB.‎ 考点：电场强度与电势差的关系 ‎【名师点睛】此题考查了电场强度与电势差的关系；首先要掌握公式，其中d是两点沿电场线方向的投影距离；同时知道电场线的方向是电势降落陡度最大的方向；计算时要注意各个物理量的单位；此题难度不大.‎ ‎10．CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据轨迹的弯曲方向确定粒子所受的电场力方向，从而确定粒子的电性；根据电场力做功，结合动能定理得出动能的变化，根据电场力做功与电势能的关系判断电势能的变化．通过M点和无穷远处的电势差，结合动能定理判断粒子到达无穷远处的速度。‎ ‎【详解】‎ A、粒子轨迹向右弯曲，受到的电场力大致向右，该粒子带负电。故A错误；‎ B、由题可知，电场力先做正功，后做负功，则根据动能定理得知，粒子的动能先增大后减小。故B正确；‎ C、电场力先做正功，后做负功，粒子的电势能先减小后增大。故C正确；‎ D、M点的电势与无穷远处相等，粒子从M点运动到无穷远处过程，电场力做功为零，则该粒子运动到无穷远处后，其速度大小一定仍为v0．故D正确；‎ 故选：BCD ‎【点睛】‎ 本题是轨迹问题，根据轨迹的弯曲方向可判断出粒子的合力方向，分析出电场力做功情况；异种电荷连线的中垂线是一条件延伸到无穷远处的等势线。‎ ‎11．(1) ,12V（2）由C指向B, ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：根据电势差定义式及电势与电势差关系即可求得B、C点电势；找出电场强度的方向，根据即可求得场强。‎ ‎（1）根据电势差定义式可得AB的电势差为：‎ 根据，由题意知，代入数据解得：。‎ 根据电势差定义式可得BC的电势差为：‎ 根据，因为，代入数据可得 ‎（2）如图所示，‎ 连接BC，将BC四等分，则，连接AO，则AO为等势线，由于；由几何关系可知，，所以场强方向为BC连线，由C指向B，根据场强公式：。‎ 点睛：本题主要考查了考查了电场力做功与电势差及电势能与电势的关系及场强公式，属于基础题。‎ ‎12．（1）由C指向A；（2）；（3）。‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）将负电荷从A移至B，电场力做正功，所以电荷所受电场力方向沿A至C，又因为是负电荷，场强方向与负电荷的受力方向相反，所以场强方向由C指向A。‎ ‎（2）由得：‎ 由得：A处电势 ‎（3）由B向AC作垂线交AC于D，D与B在同一等势面上 沿场强方向A、B两点间距离 匀强电场的场强大小 考点：匀强电场中电场强度与电势差的关系，电场力做功，电势差和电势