專題02靜電場中的能量專題過關(guān)

專題02靜電場中的能量專題過關(guān)一、單選題（2022秋·北京豐臺(tái)·高二統(tǒng)考期中）1．空間P、Q兩點(diǎn)處固定等量異種電荷，其中Q點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場的等差等勢面分布如圖所示，a、b、c、d、e為電場中的5個(gè)點(diǎn)，設(shè)無窮遠(yuǎn)處電勢為0，則（）A．e點(diǎn)的電勢大于0B．c點(diǎn)和d點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C．b點(diǎn)的電勢低于d點(diǎn)的電勢D．負(fù)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)電勢能增加【答案】D【詳解】A．等量異種電荷的電場，中垂面是等勢面，無窮遠(yuǎn)處電勢為零，所以e點(diǎn)電勢為0，故A錯(cuò)誤；B．等勢面的疏密程度表示場強(qiáng)的大小，由圖可知c點(diǎn)和d點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小不相等，方向不相同，故B錯(cuò)誤；C．中垂面電勢為0，Q點(diǎn)處為正電荷，中垂面左側(cè)電勢均為正，中垂面右側(cè)電勢均為負(fù)，所以b點(diǎn)電勢一定高于d點(diǎn)電勢，故C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)點(diǎn)電勢為正值，c點(diǎn)電勢為負(fù)值，a點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)，根據(jù)Ep=qφ可知負(fù)電荷在電勢高處電勢能小，所以負(fù)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電勢能增加，故D正確。故選D。（2022秋·四川南充·高二四川省南充高級中學(xué)?？计谥校?．如圖所示，兩塊水平正對平行放置的金屬板A、B與電源相連，在與兩板等距的M點(diǎn)有一帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將A板向上平移一小段距離，穩(wěn)定后，下列說法中正確的是（

）A．液滴將加速向上運(yùn)動(dòng) B．M點(diǎn)電勢降低C．帶電液滴在M點(diǎn)的電勢能減小 D．在A板向上平移過程中，電路中電流沿順時(shí)針方向【答案】B【詳解】A．電容器兩端電壓U不變，根據(jù)可知電場強(qiáng)度減小，電場力減小。因此液滴向下加速，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)又因=0，因此M點(diǎn)電勢降低，B正確；C．由于帶電粒子帶負(fù)電，電勢能表達(dá)式電勢減小，因此帶電粒子的電勢能增加。C錯(cuò)誤；D．若將A板向上平移一小段距離，板間距增大，根據(jù)可知電容器電容減小，由于電壓不變，因此電荷量減小，電容器放電，電流方向逆時(shí)針方向，D錯(cuò)誤。故選B。（2023秋·黑龍江大慶·高二肇州縣第二中學(xué)?？奸_學(xué)考試）3．某靜電場在軸上的場強(qiáng)隨的變化關(guān)系如圖所示，軸正方向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷只在電場力的作用下沿軸運(yùn)動(dòng)，、、、四點(diǎn)間隔相等，則（）A．點(diǎn)電荷在和處電勢能相等B．點(diǎn)電荷由運(yùn)動(dòng)到的過程中電勢能增加C．、兩點(diǎn)之間的電勢差小于、兩點(diǎn)之間的電勢差D．點(diǎn)電荷由運(yùn)動(dòng)到的過程中電場力先減小后增大【答案】C【詳解】A．處場強(qiáng)方向沿x軸正方向，根據(jù)沿著電場線方向電勢降低，x2處電勢高于x4處電勢﹐帶正電的點(diǎn)電荷在處電勢能比在處的大，故A錯(cuò)誤；B．處場強(qiáng)為軸正方向，則從到處順著電場線方向移動(dòng)正點(diǎn)電荷，電勢降低，正電荷的電勢能減小，故B錯(cuò)誤；C．由可知，圖線與x軸所圍的面積表示電勢差，則知兩點(diǎn)之間的電勢差小于兩點(diǎn)之間的電勢差，故C正確；D．由運(yùn)動(dòng)到的過程中，電場強(qiáng)度的絕對值先增大后減小，由知，電場力先增大后減小，故D錯(cuò)誤。故選C。（2023秋·江西宜春·高一江西省豐城中學(xué)?？计谀?．如圖為兩點(diǎn)電荷Q、的電場等勢面分布示意圖，Q、位于x軸上，相鄰等勢面的電勢差為3V。若x軸上的M點(diǎn)和N點(diǎn)位于0V等勢面上，P為某等勢面上一點(diǎn)，則（）A．N點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的小B．Q為正電荷C．M點(diǎn)的電場方向沿x軸正方向D．將一電荷量為e的電子從M點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn)，克服靜電力做功12eV【答案】C【詳解】A．等差等勢面的疏密程度反應(yīng)電場強(qiáng)度的大小，由圖可知N點(diǎn)的等差等勢面比M點(diǎn)的更密，所以N點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的大，故A錯(cuò)誤；B．沿著電場線的方向電勢逐漸降低，結(jié)合各等勢面的電勢高低，由圖可知電場線由N點(diǎn)指向Q，則Q為負(fù)電荷，故B錯(cuò)誤；C．沿著電場線的方向電勢逐漸降低，結(jié)合各等勢面的電勢高低關(guān)系可知M點(diǎn)的電場方向沿x軸正方向，故C正確；D．M點(diǎn)和N點(diǎn)位于0V等勢面上，P點(diǎn)與N點(diǎn)的等勢線間隔四個(gè)，而相鄰等勢面的電勢差為3V，則P點(diǎn)與M點(diǎn)的電勢差為12V，則靜電力做功為故D錯(cuò)誤。故選C。（2023春·浙江杭州·高一浙江大學(xué)附屬中學(xué)?？茧A段練習(xí)）5．如圖為某一電場的電場線，為電場線上的三個(gè)點(diǎn)，是同一電場線上兩點(diǎn)，下列判斷正確的是（）A．三點(diǎn)中點(diǎn)的場強(qiáng)最大B．三點(diǎn)中點(diǎn)的電勢最高C．負(fù)電荷從點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)電勢能增大D．正電荷從點(diǎn)自由釋放，電荷將沿電場線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)【答案】C【詳解】A．電場線越密集，電場強(qiáng)度越大，三點(diǎn)中N點(diǎn)的場強(qiáng)最大，故A錯(cuò)誤；B．順著電場線的方向，電勢降低，所以M點(diǎn)的電勢最高，故B錯(cuò)誤；C．負(fù)電荷從點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)電場力做負(fù)功，電勢能增大，故C正確；D．正電荷從點(diǎn)自由釋放，正電荷在電場力的作用下運(yùn)動(dòng)，但是運(yùn)動(dòng)軌跡并不是電場線，故D錯(cuò)誤。故選C。（2022秋·安徽合肥·高二?？计谥校?．平行板電容器與電源始終保持相連，在右極板由虛線位置平移到如圖所示的實(shí)線位置的過程中，設(shè)兩極板間的電壓為、電場強(qiáng)度為，電容器的電容為、所帶電荷量為，以下說法正確的是（）A．電路是斷路，不可能有電荷定向移動(dòng)B．有負(fù)電荷從a到b定向移動(dòng)，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針C．不變，變大，變小，變小D．不變，變小，變大，變大【答案】B【詳解】CD．平行板電容器與電源始終保持相連，即U一定。根據(jù)，當(dāng)右極板由虛線位置平移到如圖所示的實(shí)線位置的過程中，極板間距d變大，則C變小，Q變??；根據(jù)電場強(qiáng)度，知E減小，故C、D錯(cuò)誤；AB．由圖可知右極板帶正電，極板所帶電荷量Q減小，知電流沿順時(shí)針方向流動(dòng)，即有負(fù)電荷從a到b定向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確。故選B。（2023秋·高二課時(shí)練習(xí)）7．靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正方向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷（）A．在和處電勢能相等 B．由運(yùn)動(dòng)到的過程電勢能減小C．由運(yùn)動(dòng)到的過程電場力先增大后減小 D．由運(yùn)動(dòng)到的過程電場力先減小后增大【答案】C【詳解】A．正點(diǎn)電荷受力方向與電場方向相同，在0~內(nèi)電場力方向沿x軸正方向，~∞內(nèi)電場力方向沿x軸負(fù)方向。由運(yùn)動(dòng)到過程中，電場力方向沿x軸負(fù)方向，位移方向沿x軸正方向，則電場力做負(fù)功，電勢能增加，故A錯(cuò)誤；B．由運(yùn)動(dòng)到的過程中電場力方向沿x軸負(fù)方向，位移方向沿x軸正方向，則電場力做負(fù)功，電勢能增加，故B錯(cuò)誤；CD．電場力大小，由運(yùn)動(dòng)到，電場強(qiáng)度先增大后減小，所以電場力先增大后減小，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。（2023秋·高二單元測試）8．在平行于紙面內(nèi)的勻強(qiáng)電場中，有一電荷量為q的帶正電粒子，僅在電場力作用下，粒子從電場中A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度大小由變?yōu)?，粒子的初、末速度與AB連線的夾角均為30°，如圖所示，已知A、B兩點(diǎn)間的距離為d，則該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為（）A．，方向豎直向上B．，方向斜向左下方C．，方向豎直向上D．，方向斜向左下方【答案】D【詳解】以向右為x軸正方向，向下為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系，x軸方向的速度由減為，故向左，y軸方向的速度由0增加到，故向下，故電場強(qiáng)度方向斜向左下方。利用以及牛頓第二定律，有又因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度為聯(lián)立以上方程解得故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。二、多選題（2023秋·高二課時(shí)練習(xí)）9．在光滑的水平面內(nèi)有一沿軸方向的靜電場，其電勢隨坐標(biāo)變化的圖線如圖所示（、均為已知量）?，F(xiàn)有一質(zhì)量為、電荷量為的帶負(fù)電小球從點(diǎn)以某一初速度沿軸正方向射出，則下列說法正確的是（）A．在間的電場強(qiáng)度沿軸負(fù)方向，大小為B．在間與間電場強(qiáng)度相同C．只要，該帶電小球就能運(yùn)動(dòng)到處D．只要該帶電小球就能運(yùn)動(dòng)到處【答案】BD【詳解】A．在間，沿軸正方向電勢逐漸降低，則電場強(qiáng)度方向沿軸正方向，大小為，A錯(cuò)誤；B．圖線的切線斜率表示場強(qiáng)，在間與間圖線的切線斜率相同，電場強(qiáng)度相同，B正確；C．帶負(fù)電小球沿軸正方向運(yùn)動(dòng)過程，電場力在間做負(fù)功，則只要帶電小球恰好能運(yùn)動(dòng)到處，小球就能運(yùn)動(dòng)到處，過程，由動(dòng)能定理有解得即只要，帶電小球就能通過處，也能到達(dá)處，C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。（2023秋·廣西貴港·高二校聯(lián)考開學(xué)考試）10．如圖所示，在等腰三角形ABC中，∠A=120°，AB=2m，?？臻g中存在平行于三角形所在平面的勻強(qiáng)電場，已知φA=4V，φB=0，φC=6V，則下列說法正確的是（

）A．將電子放置在D點(diǎn)時(shí)電子的電勢能為4eV B．將電子從A點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)，電場力做的功為0C．電場強(qiáng)度方向平行于AD邊 D．電場強(qiáng)度大小為2V/m【答案】BD【詳解】AB．已知φB=0，φC=6V，且，則根據(jù)勻強(qiáng)電場的電勢分布可知φD=4VAD為一條等勢線，則將電子放置在D點(diǎn)時(shí)電子的電勢能為－4eV，且將電子從A點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)，電場力做的功為0，故A錯(cuò)誤、B正確；C．由于AD為一條等勢線，則電場強(qiáng)度方向垂直于AD邊，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)幾何關(guān)系可知?jiǎng)t∠BAD=90°，故電場強(qiáng)度大小為故D正確。故選BD。（2022秋·四川南充·高二四川省南充高級中學(xué)?？计谥校?1．如圖所示，虛線a、b、c表示O處點(diǎn)電荷電場中的三個(gè)等勢線，相鄰等勢線的電勢差相等，質(zhì)子射入電場后（只受電場力作用）的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，其中先后經(jīng)過的四個(gè)點(diǎn)1、2、3、4表示運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢線的交點(diǎn)，由此可以判定（

）A．O處的點(diǎn)電荷一定帶負(fù)電B．質(zhì)子運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能先減小后增大，電勢能先增大后減小C．三個(gè)等勢線的電勢高低關(guān)系是D．質(zhì)子從位置2到位置3與從位置3到位置4過程中電場力所做的功相等【答案】BD【詳解】A．從質(zhì)子射入電場后的運(yùn)動(dòng)軌跡可以看出兩個(gè)電荷相互排斥，故點(diǎn)O處電荷帶正電，故A錯(cuò)誤；B．兩個(gè)電荷相互排斥，故質(zhì)子運(yùn)動(dòng)過程中電場力先做負(fù)功，后做正功，根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能先變小后變大，電勢能先增大后減小，故B正確；C．點(diǎn)O處電荷帶正電，結(jié)合正電荷的等勢面圖，可以知道a、b、c三個(gè)等勢面的電勢高低關(guān)系是故C錯(cuò)誤；D．由于相鄰等勢線的電勢差相等，所以電場力做功所以質(zhì)子從位置2到位置3與從位置3到位置4過程中電場力所做的功相等，故D正確。故選BD。（2023秋·山東·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）12．如圖所示，為空間中邊長為a的正方體區(qū)域，在、兩點(diǎn)固定著等量異種點(diǎn)電荷，電荷量大小均為Q，正電荷固定在點(diǎn)，負(fù)電荷固定在點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．空間中B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為B．空間中B、兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向不相同C．空間中B點(diǎn)的電勢小于點(diǎn)的電勢D．將正電荷q自A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)，電場力一直做正功【答案】AD【詳解】A．空間中、、B三點(diǎn)恰好組成等邊三角形，在B點(diǎn)，兩分電場強(qiáng)度的大小均為，夾角為120°，由平行四邊形定則可得，B點(diǎn)的合電場強(qiáng)度大小為，故A正確；BC．由等量異種電荷形成電場的電場線和等勢面分布可知，B、、、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同，四點(diǎn)處于同一等勢面，電勢相等，故BC錯(cuò)誤；D．自A點(diǎn)沿直線至B點(diǎn)電勢一直降低，正電荷q的電勢能一直減小，因此，電場力一直做正功，故D正確。故選AD。（2023秋·河南·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）13．如圖所示，半徑為的圓處在勻強(qiáng)電場中，電場線與圓所在的平面平行。和是圓的兩個(gè)直徑，為圓心，兩直徑的夾角為。沿直線從到，每過電勢降，沿直線從到，每過電勢降，則下列判斷正確的是（

）A．點(diǎn)電勢比點(diǎn)電勢高B．勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為C．電場方向與垂直D．將一個(gè)帶負(fù)電的粒子從沿圓弧順時(shí)針移動(dòng)到，電勢能不斷增大【答案】ABD【詳解】A．由題意知，從到電勢降低，從到電勢降低，因此點(diǎn)比點(diǎn)電勢高，故A正確；C．中點(diǎn)與點(diǎn)等勢，點(diǎn)與中點(diǎn)連線即為等勢線，由幾何關(guān)系可知，這個(gè)連線與垂直，因此電場方向沿方向，故C錯(cuò)誤；B．電場強(qiáng)度大小故B正確；D．沿圓弧從點(diǎn)移到點(diǎn)，電勢逐漸降低，電場力做負(fù)功，故帶負(fù)電的粒子的電勢能不斷增大，故D正確。故選ABD。三、解答題（2023秋·山西運(yùn)城·高二校考階段練習(xí)）14．如圖所示為一組勻強(qiáng)電場的電場線，將帶電荷量為q=－1.0×10－6C的帶電油滴（可視為點(diǎn)電荷）由A點(diǎn)沿直線移至B點(diǎn)，電場力做了－2×10－6J的功，已知A、B間的距離為2cm。試求：（1）A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB以及該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度的大??；（2）若A點(diǎn)的電勢為φA=1V，試求B點(diǎn)的電勢φB以及油滴在B點(diǎn)的電勢能EpB?！敬鸢浮浚?）2V，200V/m；（2）－1V，1.0×10－6J【詳解】（1）由題意可知，點(diǎn)電荷從A到B，電場力做負(fù)功據(jù)得A、B兩點(diǎn)沿電場線方向的距離則（2）由則油滴在點(diǎn)的電勢能（2023秋·四川遂寧·高二射洪中學(xué)?？茧A段練習(xí)）15．如圖所示，在豎直平面內(nèi)，一半徑為R的光滑絕緣圓弧軌道ABC和光滑絕緣水平軌道PA在A點(diǎn)相切。BC為圓弧軌道的直徑，O為圓心，OA和OB之間的夾角為，在水平軌道PA上方區(qū)域存在水平向右的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為，帶電荷量為的小球由點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道通過C點(diǎn)，落至水平軌道。已知小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心，且此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱?。不?jì)空氣阻力，重力加速度大小為，，。求：（1）小球在C的速度；（2）小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)電場力的功率；（3）小球從C點(diǎn)落至水平軌道所用的時(shí)間。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)有得場強(qiáng)大小為（2）小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為vc，由牛頓第二定律得小球A→C過程，由動(dòng)能定理有?mg(R+Rcosα)?qERsinα＝mvC2mvA2小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)電場力的功率P=qEvA聯(lián)立得（3）小球離開C點(diǎn)后，豎直方向上，在重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vcsinα?t+gt2＝R+Rcosα解得（2022秋·福建泉州·高二校聯(lián)考期中）16．如圖所示，質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子從粒子源無初速度地飄入電壓為U的加速電場，經(jīng)加速后從小孔沿平行金屬板A、B的中線射入，并打到B板