高考物理一輪復(fù)習(xí)課時檢測（四十）電場性質(zhì)的應(yīng)用（含解析）新人教版

電場性質(zhì)的應(yīng)用1.一帶負電荷的質(zhì)點，僅在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c，已知質(zhì)點的速率是遞減的。關(guān)于b點電場強度E的方向，選項圖中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)()解析：選Db點處沿b指向c的切線方向為質(zhì)點對應(yīng)的速度方向，速率遞減，結(jié)合力與曲線運動軌跡的關(guān)系可知電場力與切線夾角大于90°，又質(zhì)點帶負電，可判斷D正確。2．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·重慶卷)如圖所示，虛線表示某電場中的三個等勢面，a、a′、b、b′、c、c′為分布在等勢面上的點。一帶電粒子從a點運動到c點的過程中電場力做功為Wac，從a′點運動到c′點的過程中電場力做功為Wa′c′。下列說法正確的是()A．c點的電場方向一定指向b點B．a(chǎn)′點電勢一定比c′點電勢高C．帶電粒子從c點運動到c′點，電場力做功為0D．|Wac|<|Wa′c′|解析：選C帶電粒子的電性和電場力做功的正負均未知，所以各等勢面的電勢高低未知，電場線的方向未知，A、B錯誤；因為c和c′在同一個等勢面上，電勢差U＝0，根據(jù)電場力做功W＝qU可知，帶電粒子從c點運動到c′點，電場力對帶電粒子做功為0，C正確；根據(jù)題意可得a、c兩點的電勢差與a′、c′兩點之間的電勢差相等，根據(jù)電場力做功W＝qU可知|Wac|＝|Wa′c′|，D錯誤。3．如圖甲所示，直線AB是某電場中的一條電場線，一電子僅在電場力作用下由電場線上A點沿直線運動到B點，其速度平方v2與位移x的關(guān)系如圖乙所示。EA、EB表示A、B兩點的電場強度，φA、φB表示A、B兩點的電勢。以下判斷正確的是()A．EA<EB B．EA>EBC．φA>φB D．φA<φB解析：選D由題圖乙中速度平方v2與位移x的關(guān)系圖線與v2－v02＝2ax對比可得，電子做勻加速直線運動，由牛頓第二定律知，電場力恒定，此電場為勻強電場，選項A、B錯誤；電子從A到B，電場力做正功，電勢能減小，電勢增大，選項D正確，C錯誤。布圖，電場線的方向如圖中箭頭所示，M、N、Q是以直電場線上一點O為圓心的同一圓周上的三點，OQ連線垂直于MN。以下說法正確的是()A．O點電勢與Q點電勢相等B．M、O間的電勢差小于O、N間的電勢差C．將一負電荷由M點移到Q點，電荷的電勢能增加D．在Q點釋放一個正電荷，正電荷所受電場力將沿與OQ垂直的方向豎直向上解析：選C由題圖中電場線的方向可知φM>φO>φN，再作出此電場中過O的等勢線，可知φO>φQ，A錯誤；且MO間的平均電場強度大于ON間的平均電場強度，故UMO>UON，B錯誤；因UMQ>0，負電荷從M到Q電場力做負功，電勢能增加，C正確；正電荷在Q點所受的電場力方向沿電場線的切線方向而不是圓周的切線方向，D錯誤。5.如圖所示為一孤立的負點電荷形成的電場，一帶電粒子僅在電場力的作用下以某一速度進入該電場，依次經(jīng)過A、B、C三點，其中A、C兩點與負點電荷的距離相等，B點是軌跡上距離負點電荷最近的點。則下列說法正確的是()A．粒子運動到B點的速度最大B．電勢差關(guān)系為UAB＝UBCC．粒子帶負電，并且在B點時的加速度最大D．粒子在B點的電勢能小于在C點的電勢能解析：選C根據(jù)題述及題圖知，粒子受到負點電荷的斥力作用，因此粒子帶負電，粒子從A點到B點速度減小，從B點到C點速度增大，運動到B點時的速度最小，A錯誤；由于A、C兩點與負點電荷的距離相等，則這兩點的電勢相等，可得UAB＝－UBC，B錯誤；軌跡上B點處的電場線最密，所以粒子在B點時受到的電場力最大，加速度最大，C正確；在粒子由B點向C點運動的過程中，電場力做正功，電勢能減小，則粒子在B點的電勢能大于在C點的電勢能，D錯誤。6.某電場的電場線分布如圖所示，M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個圓上的四點，其中MN為圓的直徑，則()A．M點的電勢與Q點的電勢一樣高B．O、M間的電勢差等于N、O間的電勢差C．一正電荷在O點的電勢能大于在Q點的電勢能D．將一個負電荷由P點沿圓弧移動到N點的過程中電場力不做功解析：選C根據(jù)電場線與等勢線垂直，可在題圖中M點所在電場線上找到Q點的等勢點Q′，根據(jù)沿電場線電勢降低可知，Q′點的電勢比M點的電勢高，故A錯誤；根據(jù)電場分布可知，OM間的平均電場強度比NO間的平均電場強度小，故由公式U＝Ed可知，O、M間的電勢差小于N、O間的電勢差，故B錯誤；O點電勢高于Q點，根據(jù)Ep＝φq可知，正電荷在O點的電勢能大于在Q點的電勢能，故C正確；P點的電勢比N點的電勢低，負電荷從低電勢移動到高電勢電場力做正功，故D錯誤。7.(多選)如圖所示的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，可以判定()A．M點的電勢大于N點的電勢B．M點的電勢小于N點的電勢C．粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力D．粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的電場力解析：選AD由題圖可知，電場為非勻強電場，N點處電場線比M點處密集，則N點場強大于M點場強，同一帶電粒子在N點受到的電場力大于在M點受到的電場力，D正確，C錯誤；沿著電場線方向電勢逐漸降低，M點的電勢大于N點的電勢，A正確，B錯誤。x軸上關(guān)于原點O對稱的P、Q兩點各放一個等量點電荷后，x軸上各點電場強度E隨坐標(biāo)x的變化曲線如圖所示。規(guī)定沿x軸正向為場強的正方向，則下列說法正確的是()A．將一個正試探電荷從P點沿x軸移向Q點的過程中電勢能先增大后減小B．x軸上從P點到Q點的電勢先降低后升高C．若將一個正試探電荷從兩點電荷連線的垂直平分線上的一側(cè)移至另一側(cè)對稱點的過程中一定是電場力先做正功后做負功D．若將一個正試探電荷從兩點電荷連線的垂直平分線上的一側(cè)移至另一側(cè)對稱點的過程中受到的電場力先增大后減小解析：選D由電場分布可知，P帶正電荷，Q帶負電荷，P、Q之間的電場線從P指向Q，則將一個正試探電荷從P點沿x軸移向Q點的過程中電場力做正功，則電勢能一直減小，選項A錯誤；x軸上從P點到Q點的電勢一直降低，選項B錯誤；兩電荷連線的垂直平分線是等勢面，則若將一個正試探電荷從兩點電荷連線的垂直平分線上的一側(cè)移至另一側(cè)對稱點的過程中電場力不做功，選項C錯誤；兩電荷連線的垂直平分線上，在兩電荷連線的中點處場強最大，則若將一個正試探電荷從兩點電荷連線的垂直平分線上的一側(cè)移至另一側(cè)對稱點的過程中受到的電場力先增大后減小，選項D正確。9．如圖所示，光滑、絕緣的水平軌道AB與四分之一圓弧軌道BC平滑連接，并均處于水平向右的勻強電場中，已知勻強電場的場強E＝5×103V/m，圓弧軌道半徑R＝0.4m?，F(xiàn)有一帶電荷量q＝＋2×10－5C、質(zhì)量m＝5×10－2kg的物塊(可視為質(zhì)點)，從距B端s＝1m處的P點由靜止釋放，加速運動到B端，再平滑進入圓弧軌道BC。重力加速度g＝10m/s(1)物塊在水平軌道上加速運動的時間和到達B端的速度vB的大小；(2)物塊剛進入圓弧軌道時受到的支持力NB的大小。解析：(1)在物塊由靜止釋放至運動到B端的過程中，由牛頓第二定律可知：qE＝ma又由運動學(xué)公式有：s＝eq\f(1,2)at2解得：t＝1s由vB＝at解得：vB＝2m/s。(2)物塊剛進入圓弧軌道時，在沿半徑方向上由牛頓第二定律有：NB－mg＝meq\f(vB2,R)解得：NB＝1N。答案：(1)1s2m/s(2)1N[潛能激發(fā)]10.(多選)空間存在一靜電場，一沿x軸的電場線上的電勢φ隨x的變化如圖所示。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子僅在電場力作用下，從坐標(biāo)原點O由靜止開始沿x軸做直線運動。則帶電粒子的加速度a、速度v、動能Ek、電勢能Ep與x的關(guān)系圖像中可能正確的是()解析：選CD沿x軸的電場線上的電勢φ隨x的變化圖像的斜率代表電場強度的大小，φ-x圖像的斜率越來越小，故粒子受到的電場力越來越小，電場力提供加速度，故加速度越來越小，故A錯誤；粒子在電場力的作用下從靜止開始運動，故電場力做正功，動能增大，由題意得W合＝W電＝Ek＝eq\f(1,2)mv2,故Ek-x圖像的斜率表示電場力的大小，C圖像可讀取的信息是：Ek-x圖像的斜率越來越小，由φ-x圖像可知電場力越來越小，故C正確；v2∝Ek，故v2-x圖像的斜率與電場力成正比，故v2-x圖像的斜率也越來越小，故v-x圖像不可能是一條直線，故B錯誤；電場力做功W電＝－ΔEp＝－(Ep－Ep0)，Ep＝Ep0－W電，Ep0是初始位置的電勢能，故Ep-x圖像的斜率的大小也表示電場力的大小，Ep-x圖像的斜率越來越小，故電場力也越來越小，符合題意，故D正確。11.(多選)如圖所示虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，a、b、c三點是實線與虛線的交點，則該粒子()A．帶負電B．在c點受力最大C．在b點的電勢能大于在c點的電勢能D．由a點到b點的動能變化大于由b點到c點的動能變化解析：選CD根據(jù)帶電粒子所受合力指向運動軌跡曲線的凹側(cè)，結(jié)合題圖可知，粒子帶正電，選項A錯誤；根據(jù)庫侖定律可知，a、b、c三點中，粒子在a點時受力最大，選項B錯誤；從b點到c點電勢減小，帶正電粒子的電勢能減小，故在b點的電勢能大于在c點的電勢能，選項C正確；由于虛線為等間距的同心圓，根據(jù)U＝eq\x\to(E)d(eq\x\to(E)為某段電場強度的平均值)，可得Uab＞Ubc，根據(jù)電場力做功公式，可得Wab＞W(wǎng)bc，根據(jù)動能定理，粒子由a點到b點的動能變化大于由b點到c點的動能變化，選項D正確。12．如圖甲所示，把一個帶正電的球A放在絕緣支架上，再把一個質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電小球B用絕緣細繩懸掛在鐵架臺上，小球B靜止在P點時細繩與豎直方向的夾角為θ，電場力方向水平向右。球A與球B之間的距離遠大于兩球的直徑。求：(1)球B在P點所受電場力F0的大小及球A產(chǎn)生的電場在P點的電場強度E0的大小；(2)現(xiàn)緩慢移動鐵架臺，使球B從P點沿水平方向右移，近似認(rèn)為移動過程中電場力方向始終水平向右，用刻度尺測出P點右側(cè)不同位置到P點的水平距離x，采取(1)中方法確定出該位置球B所受電場力F，然后作出Fx圖像，如圖乙所示。其中M點為水平移動過程中的一點，已知x軸上每小格代表的距離為x0，根據(jù)圖像估算P、M兩點間電勢差UPM的大小。解析：(1)由平衡條件有eq\f(F0,mg)＝tanθ得F0＝mgtanθ根據(jù)F0＝qE0得E0＝eq\f(mgtanθ,q)。(2)因Fx圖像中圖線與x軸所圍的面積表示電場力做功的大小，所以可用題圖乙圖線與x軸所圍成的圖形中，小正方形的數(shù)目表示電場力做功的量值。由(1)