2020屆高考物理復習靜電場核心素養(yǎng)提升練二十一7.2電容器與電容帶電粒子在電場中的運動（含解析）.docx

電場能的性質(zhì)(45分鐘100分)(20分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分，14題為單選題，5題為多選題)1.在真空中A、B兩點分別放有異種點電荷-Q和+2Q，以A、B連線中點O為圓心作一圓形路徑acbd，如圖所示，則下列說法正確的是()A.場強大小關(guān)系有Ea=Eb、Ec=EdB.電勢高低關(guān)系有ab、cdC.將一負點電荷沿圓弧由a運動到b的過程中電場力做正功D.將一正點電荷沿直線由c運動到d的過程中電勢能始終不變【解析】選C。對比等量異種點電荷的電場分布可知，題圖中場強大小關(guān)系有EbEa，Ec=Ed，故A錯誤；因沿著電場線方向電勢逐漸降低可知，aaB，EAEBB.粒子帶負電，aAaB，EAEBC.粒子帶正電，aAaB，EAEBD.粒子帶負電，aAaB，EAEB【解析】選D。電場線由高等勢面指向低等勢面，且電場線與等勢面垂直，由于粒子的電場力指向運動軌跡的凹側(cè)，與電場線方向相反，則粒子帶負電，故A、C錯誤；等差等勢面越密場強越大，B處等差等勢面較密集，則場強大，帶電粒子所受的電場力大，加速度大，即aAaB，負電荷在電勢高的地方電勢能小，則EAEB，故B錯誤，D正確?！炯庸逃柧殹?2018臨汾模擬)(多選)圖中K、L、M為靜電場中的3個相距很近的等勢面(K、M之間無電荷)。一帶電粒子射入此靜電場后，依abcde軌跡運動。已知電勢KLM，ULK=UML，且粒子在ab段做減速運動。下列說法中正確的是(不計重力)()A.粒子帶正電B.粒子在a點的加速度小于在c點的加速度C.粒子在a點的動能大于在e點的動能D.粒子在c點的電勢能大于在d點的電勢能【解析】選A、B、D。由于KLM，所以電場線的方向向左，由軌跡的彎曲方向判斷出帶電粒子所受電場力大體向左，畫出電場線的分布，如圖所示。粒子受到的電場力的方向向左，電場線的方向向左，即粒子受到的電場力的方向與電場線的方向相同，所以粒子帶正電，故A正確；等差等勢面的疏密表示電場的強弱，由圖可知，c點的電場大，所以粒子在c點受到的電場力大，由牛頓第二定律可知，粒子在a點的加速度小于在c點的加速度，故B正確；a和e在同一條等勢面上，所以粒子在a點的電勢能等于在e點的電勢能，在a點的動能等于在e點的動能，故C錯誤；由軌跡的彎曲方向判斷出帶電粒子所受電場力大體向左，粒子從c到d的過程中電場力做正功，所以在c點的電勢能大于在d點的電勢能，故D正確。4.(2019張家界模擬)空間存在一靜電場，電場中的電勢隨x的變化規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是()A.x=4 m處電場強度可能為零B.x=4 m處電場方向一定沿x軸正方向C.電荷量為e的負電荷沿x軸從O點移動到x=6 m處，電勢能增大8 eVD.沿x軸正方向，電場強度先增大后減小【解析】選C。-x圖象的斜率等于電場強度，則知x=4 m處的電場強度不為零，故A錯誤；從O到x=4 m處電勢不斷降低，但x=4 m點的電場方向不一定沿x軸正方向，故B錯誤；負電荷沿x軸正方向移動，沿x軸正方向電勢降低，負電荷在電勢高的地方電勢能小，所以電勢能增大，增大了8 eV，故C正確；由斜率看出，從O到x=6 m，圖象的斜率先減小后增大，則電場強度沿x軸正方向先減小后增大，故D錯誤。5.如圖所示，實線為某電場中未知方向的三條電場線，a、b兩個帶電粒子從電場中M點以相同初速度v0飛出，且初速度方向豎直向上，兩粒子在電場力作用下的運動軌跡如圖中虛線所示，不計兩帶電粒子之間的相互作用力和粒子的重力，則()A.a一定帶正電，b一定帶負電B.a的速度將減小，b的速度將增大C.a的加速度將減小，b的加速度將增大D.兩個粒子的電勢能都減小【解析】選C、D。根據(jù)軌跡彎曲方向可知兩個粒子在M點所受的電場力方向相反，由于電場線方向未知，所以不能判斷電場力的方向，也就不能確定粒子的電性，故A錯誤；由于出發(fā)后電場力對兩個粒子均做正功，所以兩個粒子的動能均增大，電勢能均減小，故B錯誤，D正確；由電荷所受的電場力為F=Eq，加速度為a=，電場線越密，場強越大，加速度越大，則知a的加速度將減小，b的加速度將增大，故C正確。【總結(jié)提升】帶電粒子在電場中直線運動的分析方法二、計算題(本題共15分，需寫出規(guī)范的解題步驟)6.(2019石家莊模擬)如圖所示，ABCD且A、B、C、D位于一半徑為r的豎直圓上，在C點有一固定點電荷，電荷量為+Q?，F(xiàn)從A點將一質(zhì)量為m，電荷量為-q的小球由靜止釋放，小球沿光滑絕緣軌道ADB運動到D點時速度為，g為重力加速度，不考慮運動電荷對靜電場的影響，求：(1)小球運動到D點時對軌道的壓力。(2)小球從A點到D點過程中電勢能的改變量?！窘馕觥?1)小球運動到D點時，由牛頓第二定律得：FN+k-mg=m解得：FN=2mg-k由牛頓第三定律得，小球運動到D點時對軌道的壓力大小為：FN=FN=2mg-k方向豎直向下 (2)小球從A運動到D，根據(jù)動能定理得：mgr+W電=mv2-0解得：W電=-mgr由功能關(guān)系得：Ep=-W電=mgr答案：(1)2mg-k方向豎直向下(2)mgr(25分鐘50分)7.(7分)(創(chuàng)新預測)(多選)真空中有一半徑為r0的帶電金屬球殼，若取無窮遠處為零電勢，通過其球心的一直線上各點的電勢分布規(guī)律可用圖中曲線表示，r表示該直線上某點到球心的距離，r1、r2分別是該直線上A、B兩點離球心的距離。下列說法中正確的是()A.該球殼帶負電B.A點的電場強度大于B點的電場強度C.若r2-r1=r1-r0，則A-B0-AD.將電子從A點移到B點，電場力做正功【解析】選B、C。根據(jù)圖象，從球殼向外電勢降低，電場線從正電荷出發(fā)終止于負電荷，沿著電場線電勢逐漸降低，該球帶正電，故A錯誤；由于-r圖象斜率大小等于場強，則A點的電場強度大于B點的電場強度，故B正確；從O到A再到B，電場強度逐漸減小，故若r2-r1=r1-r0，則A-B2=01D.x2x3段的電場強度大小方向均不變【解析】選D。根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep=q，場強與電勢差的關(guān)系E=得，E=，由數(shù)學知識可知Ep-x圖象切線的斜率等于Eq，x1處切線斜率為零，則知x1處電場強度為零，故A錯誤，由圖看出在0x1段圖象切線的斜率不斷減小，可知場強減小，粒子所受的電場力減小，加速度減小，做非勻變速運動，x1x2段圖象切線的斜率不斷增大，場強增大，粒子所受的電場力增大，做非勻變速運動，x2x3段斜率不變，場強不變，即電場強度大小和方向均不變，是勻強電場，粒子所受的電場力不變，做勻變速直線運動，故B錯誤，D正確；根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep=q，粒子帶負電，q2=03，故C錯誤。8.(7分)(創(chuàng)新預測)(多選)如圖所示，空間有一圓錐OBB，點A、A分別是兩母線的中點?，F(xiàn)在頂點O處固定一正的點電荷，下列說法中正確的是()A.A、A兩點的電場強度相同B.平行于底面的圓心為O1的截面為等勢面C.將一正的試探電荷從A點沿直徑移到A點，靜電力對該試探電荷先做負功后做正功D.若B點的電勢為B，A點的電勢為A，則BA連線中點C處的電勢C小于【解析】選C、D。點A、A到O點的距離相等，根據(jù)點電荷的場強公式E=k分析可知，A與A的電場強度大小相等，但方向不同，故A錯誤；點電荷的等勢面是同心圓，平行于底面的圓心為O1的截面上各個點到O點的距離不等，不是等勢面，故B錯誤；將一正的試探電荷從A點沿直徑移到A點，電勢先升高后降低，電勢能先增大后減小，靜電力對該試探電荷先做負功后做正功，故C正確；由于A、C間場強大于C、B間場強，由U=Ed知，A、C間的電勢差大于C、B間的電勢差，則有A-CC-B，則Cm