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

專題14電場(chǎng)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(chǎng)，其電勢(shì)隨x坐標(biāo)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(diǎn)）從O點(diǎn)以初速度沿x軸正向移動(dòng)。下列敘述正確的是（）A．若小球能運(yùn)動(dòng)到處，則該過(guò)程小球所受電場(chǎng)力逐漸增大B．帶電小球從運(yùn)動(dòng)到的過(guò)程中，電勢(shì)能先減小后增大C．若該小球能運(yùn)動(dòng)到處，則初速度至少為D．若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為2．如圖所示，在真空中某點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，將兩個(gè)電荷量相等的試探電荷分別置于M、N兩點(diǎn)時(shí)，兩試探電荷所受電場(chǎng)力相互垂直，且，則以下說(shuō)法正確的是（）A．這兩個(gè)試探電荷的電性可能相同B．M、N兩點(diǎn)可能在同一等勢(shì)面上C．把電子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電勢(shì)能可能增大D．過(guò)MN上某點(diǎn)P（未標(biāo)出）的電場(chǎng)線與MN垂直時(shí)，P、N的距離可能是P、M距離的3倍3．如圖所示，一個(gè)“V”形玻璃管ABC倒置于豎直平面內(nèi)，并處于場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝1×103V/m，方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)重力為G＝1×10－3N、電荷量為q＝2×10－6C的帶負(fù)電小滑塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，小滑塊與管壁的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.已知管長(zhǎng)AB＝BC＝L＝2m，傾角α＝37°，B點(diǎn)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(shuō)法正確的是（）A．B.A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為2000VB．小滑塊從A點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能增大C．小滑塊第一次速度為零的位置在C處D．從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后靜止，小滑塊通過(guò)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(diǎn)電荷．一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng)，實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)．則該粒子（）A．帶負(fù)電B．在c點(diǎn)受力最大C．在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能D．由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于有b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)，圓弧的半徑為R，C為圓弧上的一點(diǎn)，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(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，速度v=2，g為重力加速度，取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為B．電場(chǎng)中B點(diǎn)的電勢(shì)為C．小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為2mgRD．小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)能與電勢(shì)能的和為1.6mgR6．某靜電場(chǎng)中，x軸上電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，設(shè)x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向．一帶電量大小為q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果粒子剛好能運(yùn)動(dòng)到處，假設(shè)粒子僅受電場(chǎng)力作用，、已知，則A．粒子一定帶負(fù)電B．粒子的初動(dòng)能大小為C．粒子沿軸正方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能先增大后減小D．粒子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大動(dòng)能為7．如圖所示，兩個(gè)等量異種點(diǎn)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(zhǎng)的光滑絕緣細(xì)桿，細(xì)桿上套著一個(gè)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(chǎng)的分布）?，F(xiàn)將小球從點(diǎn)電荷的正下方點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)點(diǎn)電荷的正下方點(diǎn)時(shí)，速度為，為的中點(diǎn)。則（）A．小球從至先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)B．小球運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)時(shí)速度為C．小球最終可能返回至點(diǎn)D．小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最終速度為8．一帶負(fù)電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下，從x軸的原點(diǎn)O由靜止開(kāi)始沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度v隨位置x的變化關(guān)系如圖所示，圖中曲線是頂點(diǎn)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(shuō)法正確的是（）A．電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小B．O、x1兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差C．粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x1點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能減少了D．粒子沿x軸做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)9．如圖所示，xOy坐標(biāo)系內(nèi)存在平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)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(diǎn)。已知A、B、C三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（，0）、（0，2L）、（0，L）。若不計(jì)重力與空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．帶電粒子由A到C過(guò)程中最小速度一定為B．帶電粒子由A到C過(guò)程中電勢(shì)能先減小后增大C．勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小為D．若勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向可調(diào)節(jié)，粒子恰好能沿AB方向到達(dá)B點(diǎn)，則此狀態(tài)下電場(chǎng)強(qiáng)度大小為10．電場(chǎng)中有一條電場(chǎng)線與x軸重合，x軸上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與位置的關(guān)系如圖所示，一質(zhì)子只在電場(chǎng)力作用下自坐標(biāo)原點(diǎn)由靜止釋放沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，已知oa=ab=bc=d，b點(diǎn)電勢(shì)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(yùn)動(dòng)B．質(zhì)子在a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等C．質(zhì)子在a、b、c三點(diǎn)的動(dòng)能之比為2：3：4D．坐標(biāo)原點(diǎn)O的電勢(shì)為1.5E0d11．真空中有四個(gè)相同的點(diǎn)電荷，所帶電荷量均為q，固定在如圖所示的四個(gè)頂點(diǎn)上，任意兩電荷的連線長(zhǎng)度都為L(zhǎng)，靜電力常量為k，下列說(shuō)法正確的是（）A．不相鄰的兩棱中點(diǎn)連線在同一條電場(chǎng)線上B．每條棱中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小都為C．任意兩棱中點(diǎn)間的電勢(shì)差都為零D．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)為側(cè)面棱中點(diǎn)，則a、b、c所在的平面為等勢(shì)面12．在水半地面上固定有A、B兩個(gè)帶電最均為+Q的點(diǎn)電荷，在過(guò)AB中點(diǎn)O的中垂面內(nèi)固定有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑絕緣細(xì)桿CD，且O、C兩點(diǎn)在同一豎直線上，D點(diǎn)到O點(diǎn)的距離與C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離均為d，OC⊥OD．在桿的頂端C處有一個(gè)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(huì)沿桿向下運(yùn)動(dòng)．已知重力加速度為g，下列關(guān)于金屬圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是（）A．金屬圓環(huán)沿桿運(yùn)動(dòng)的速度一直增大B．金屬圓環(huán)經(jīng)過(guò)桿中點(diǎn)時(shí)的加速度大于C．金屬圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到桿中點(diǎn)處的電勢(shì)能最小D．金屬圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)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(qiáng)電場(chǎng)E，輕彈簧一端固定在斜面頂端，另一端拴接一不計(jì)質(zhì)量的絕緣薄板．一帶正電的小滑塊，從斜面上的P點(diǎn)處由靜止釋放后，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，并能壓縮彈簧至R點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），然后返回．則（）A．滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn)的過(guò)程中，其機(jī)械能增量等于電場(chǎng)力、彈簧彈力、摩擦力做功之和.B．滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能的減小量大于重力勢(shì)能和彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和.C．滑塊返回能到達(dá)的最低位置在P點(diǎn)；D．滑塊最終停下時(shí)，克服摩擦力所做的功等于電勢(shì)能的減小量與重力勢(shì)能增加量之差；14．有三根長(zhǎng)度皆為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點(diǎn)，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(lái)。所在空間存在水平向右、大小E=的勻強(qiáng)電場(chǎng)，系統(tǒng)平衡時(shí)，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(huì)達(dá)到新的平衡位置（不計(jì)兩帶電小球間相互作用的靜電力）。以下說(shuō)法正確的是（）A．A球的電勢(shì)能增加了qELB．B球的電勢(shì)能減少了qELC．A球的重力勢(shì)能減少了mgLD．B球的重力勢(shì)能減少了mgL三、解答題15．有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)線和坐標(biāo)平面xOy平行,以原點(diǎn)O為圓心,半徑r=10cm的圓周上任意一點(diǎn)P的電勢(shì),θ為O、P兩點(diǎn)的連線與x軸正方向所成的角,A、B、C、D為圓周與坐標(biāo)軸的四個(gè)交點(diǎn),如圖所示．（1）求該勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向;（2）若在圓周上D點(diǎn)處有一個(gè)粒子源,能在xOy平面內(nèi)發(fā)射出初動(dòng)能均為200eV的粒子（氦核），當(dāng)發(fā)射的方向不同時(shí),粒子會(huì)經(jīng)過(guò)圓周上不同的點(diǎn)，在所有的這些點(diǎn)中,粒子到達(dá)哪一點(diǎn)的動(dòng)能最大?最大動(dòng)能是多少eV？16．如圖所示，穿有M、N兩個(gè)小球（均視為質(zhì)點(diǎn)）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(zhǎng)的絕緣輕質(zhì)細(xì)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(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．電場(chǎng)方向豎直向上，電場(chǎng)強(qiáng)度E=1×103V／m；磁場(chǎng)方向垂直于圓環(huán)平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)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(kāi)始沿逆時(shí)針向上轉(zhuǎn)動(dòng)．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(shí)針向上轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，求：（1）通過(guò)計(jì)算判斷，小球M能否到達(dá)圓環(huán)的最高點(diǎn)?（2）小球M速度最大時(shí)，圓環(huán)對(duì)小球M的彈力．（3）小球M電勢(shì)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(chǎng)，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小按分布（x是軸上某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離）．x軸上，有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線連接均帶負(fù)電的兩個(gè)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(diǎn)的距離為L(zhǎng)．兩球現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)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(xì)線后，求B球下落速度達(dá)到最大時(shí)，B球距O點(diǎn)距離為x0（3）剪斷細(xì)線后，求B球下落最大高度h．18．如圖（a），長(zhǎng)度L=0.8m的光滑桿左端固定一帶正電的點(diǎn)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(chǎng)中，以桿左端為原點(diǎn)，沿桿向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系．點(diǎn)電荷A對(duì)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(chǎng)在x=0.3m處沿細(xì)桿方向的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；（3）在合電場(chǎng)中，x=0.4m與x=0.6m之間的電勢(shì)差U．（4）已知小球在x=0.2m處獲得v=0.4m/s的初速度時(shí)，最遠(yuǎn)可以運(yùn)動(dòng)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，為使小球能離開(kāi)細(xì)桿，恒力作用的最小距離s是多少？19．如圖甲所示，兩個(gè)帶正電的小球A、B套在