【創(chuàng)新導(dǎo)學(xué)案】2021年高考物理總復(fù)習(xí)課時(shí)知能訓(xùn)練：6-2-電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述

6-2電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述(45分鐘100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題7分，共70分。每小題至少一個(gè)答案正確，選不全得4分。)1．(2022·濟(jì)南模擬)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說(shuō)法正確的是()A．銅絲編織的衣服不易拉破B．電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢(shì)為零C．電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零D．銅絲電阻小，能對(duì)人體起到愛(ài)護(hù)作用【解析】金屬網(wǎng)能起到屏蔽外部電場(chǎng)的作用，網(wǎng)內(nèi)的人體相當(dāng)于一個(gè)等勢(shì)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，對(duì)電工起到平安愛(ài)護(hù)作用，故本題選C?！敬鸢浮緾2．如圖，直線上有O、a、b、c四點(diǎn)，ab間的距離與bc間的距離相等。在O點(diǎn)處有固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)。若一帶負(fù)電荷的粒子僅在電場(chǎng)力作用下先從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，再?gòu)腷點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)，則()A．兩過(guò)程中電場(chǎng)力做的功相等B．前一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功大于后一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功C．前一過(guò)程中，粒子電勢(shì)能不斷減小D．后一過(guò)程中，粒子動(dòng)能不斷減小【解析】由題意知O點(diǎn)點(diǎn)電荷帶正電，其四周部分電場(chǎng)線分布如圖所示，負(fù)電荷由c到b再到a的過(guò)程中，電場(chǎng)強(qiáng)度不斷變大，又bc＝ab，故Wab＞W(wǎng)bc，故A、B項(xiàng)均錯(cuò)誤；負(fù)電荷由c→b→a過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增加，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾3．真空中一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的部分電場(chǎng)線如圖所示，分別標(biāo)記為1、2、3、4、5，且1、2和5、4分別關(guān)于3對(duì)稱。以電場(chǎng)線3上的某點(diǎn)為圓心畫一個(gè)圓，圓與各電場(chǎng)線的交點(diǎn)分別為a、b、c、d、e，則下列說(shuō)法中正確的是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度Ea＞EcB．電勢(shì)φb＞φdC．將一正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．將一負(fù)電荷由b點(diǎn)移到e點(diǎn)，電勢(shì)能增大【解析】由點(diǎn)電荷電場(chǎng)分布特點(diǎn)可知，以點(diǎn)電荷為圓心的圓上各點(diǎn)的電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)大小均相等，沿題圖所示的電場(chǎng)方向，等勢(shì)面的電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)線越來(lái)越密，故Ea＞Ec，A正確；φb＝φd，B錯(cuò)誤；Uad＜0，正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)時(shí)，Wad＝Uadq＜0，C錯(cuò)誤；又Ube＞0，負(fù)電荷由b點(diǎn)移到e點(diǎn)時(shí)，Wbe＝Ube·(－q)＜0，即電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，D正確?！敬鸢浮緼D4．a(chǎn)、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)。電場(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4V，如右圖所示，由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為()A．4VB．8VC．12VD．24V【答案】B5．(2022·九江市七校聯(lián)考)如圖所示a、b、c、d分別是一個(gè)菱形的四個(gè)頂點(diǎn)，∠abc＝120°?，F(xiàn)將三個(gè)等量的正點(diǎn)電荷＋Q固定在a、b、c三個(gè)頂點(diǎn)上，將一個(gè)電量為＋q的點(diǎn)電荷依次放在菱形中心點(diǎn)O點(diǎn)和另一個(gè)頂點(diǎn)d點(diǎn)處，兩點(diǎn)相比()A．＋q在d點(diǎn)所受的電場(chǎng)力較大B．＋q在d點(diǎn)所具有的電勢(shì)能較大C．d點(diǎn)的電勢(shì)低于O點(diǎn)的電勢(shì)D．d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度【解析】由電場(chǎng)疊加原理可求得三個(gè)等量電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(4kQ,L2)(L為菱形的邊長(zhǎng))，在d點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為eq\f(2kQ,L2)，故＋q在d點(diǎn)受力小，A、D錯(cuò)誤；把＋q從O點(diǎn)移到d點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故B錯(cuò)，C對(duì)?！敬鸢浮緾6．(2022·北京石景山期末)如圖所示，AC、BD為圓的兩條相互垂直的直徑，圓心為O，半徑為R。電荷量均為Q的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱，＋Q與O點(diǎn)的連線和OC間夾角為30°。下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(kQ,R2)B．O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(\r(3)kQ,R2)C．B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是：φB＝φDD．電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是圓周上正、負(fù)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)疊加，大小為2eq\f(kQ,R2)cos60°＝eq\f(kQ,R2)，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φB＞φD選項(xiàng)C錯(cuò)誤；AC處于同一等勢(shì)面上，電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于在C點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼7．(2022·北京東城期末)如右圖所示，真空中有兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷A和B，一帶負(fù)電的摸索電荷僅受電場(chǎng)力作用，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的部分軌跡如圖中實(shí)線所示。M、N是軌跡上的兩點(diǎn)，MN連線與AB連線垂直，O為垂足，且AO＞OB。設(shè)M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EM、EN，電勢(shì)分別為φM、φN。下列推斷中正確的是()A．EM大于ENB．φM大于φNC．B點(diǎn)電荷肯定帶正電D．此摸索電荷在M處的電勢(shì)能小于N處的電勢(shì)能【解析】依據(jù)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷A和B電場(chǎng)特點(diǎn)，EM小于EN，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)帶負(fù)電的摸索電荷僅受電場(chǎng)力作用的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，B點(diǎn)電荷肯定帶正電，M點(diǎn)電勢(shì)小于N點(diǎn)電勢(shì)，此摸索電荷在M處的電勢(shì)能大于N處的電勢(shì)能，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，C正確?！敬鸢浮緾8．一帶正電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，其v-t圖像如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A．A處的電場(chǎng)強(qiáng)度肯定小于B處的電場(chǎng)強(qiáng)度B．粒子在A處的電勢(shì)能肯定大于在B處的電勢(shì)能C．CD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都為零D．AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于CB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差【解析】由圖知粒子在A處的加速度大于在B處的加速度，因a＝eq\f(qE,m)，所以EA＞EB，A錯(cuò)；粒子從A到B動(dòng)能增加，由動(dòng)能定理知電場(chǎng)力必做正功，電勢(shì)能必減小，B對(duì)；同理由動(dòng)能定理可知A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，UAB＝UCB，D錯(cuò)；僅受電場(chǎng)力作用的粒子在CD間做勻速運(yùn)動(dòng)，所以CD間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度均為零，但電勢(shì)是相對(duì)于零勢(shì)點(diǎn)而言的，可以不為零，C錯(cuò)?！敬鸢浮緽9．(2021·衡水中學(xué)期末)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)均為零，ND段中的C點(diǎn)電勢(shì)最高，則()A．N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零C．NC間場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸正方向D．將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【解析】A、N點(diǎn)的電勢(shì)等于零，電場(chǎng)強(qiáng)度大小不為零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；從N到C電勢(shì)上升，NC間場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從N到C電勢(shì)上升，從C到N電勢(shì)降低，將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，從C點(diǎn)到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緿10．如圖所示，MPQO為有界的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，ACB為光滑固定的半圓形軌道，軌道半徑為R，A、B為圓水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn)，AC為eq\f(1,4)圓弧。一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為－q的帶電小球，從A點(diǎn)正上方高為H處由靜止釋放，并從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入半圓軌道。不計(jì)空氣阻力及一切能量損失，關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)狀況，下列說(shuō)法正確的是()A．小球肯定能從B點(diǎn)離開(kāi)軌道B．小球在AC部分可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．若小球能從B點(diǎn)離開(kāi)，上升的高度肯定小于HD．小球到達(dá)C點(diǎn)的速度可能為零【解析】若電場(chǎng)力大于重力，則小球有可能不從B點(diǎn)離開(kāi)軌道，A錯(cuò)。若電場(chǎng)力等于重力，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B正確。因電場(chǎng)力做負(fù)功，有機(jī)械能損失，上升的高度肯定小于H，C正確。由圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)可知若小球到達(dá)C點(diǎn)的速度為零，則在此之前就已脫軌了，D錯(cuò)?！敬鸢浮緽C二、計(jì)算題(本大題共2小題，共30分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(2022·北京海淀一模)(15分)如圖所示，質(zhì)量m＝2.0×10－4kg、電荷量q＝1.0×10－6C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。取g＝10m/s2。(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向；(2)在t＝0時(shí)刻，電場(chǎng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)镋0＝4.0×103N/C，方向不變。求在t＝0.20s時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功；(3)在t＝0.20s時(shí)刻突然撤掉電場(chǎng)，求帶電微粒回到動(dòng)身點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能?！窘馕觥?1)因微粒靜止，知其受力平衡，對(duì)其受力分析有Eq＝mgE＝eq\f(mg,q)＝eq\f(2.0×10－4×10,1.0×10－6)N/C＝2.0×103N/C，方向向上。(2)在t＝0時(shí)刻，電場(chǎng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)镋0＝4.0×103N/C，設(shè)微粒的加速度為a，在t＝0.20s時(shí)間內(nèi)上上升度為h，電場(chǎng)力做功為W，則qE0－mg＝ma解得：a＝10m/s2h＝eq\f(1,2)at2解得：h＝0.20mW＝qE0h解得：W＝8.0×10－4J。(3)設(shè)在t＝0.20s時(shí)刻突然撤掉電場(chǎng)時(shí)微粒的速度大小為v，回到動(dòng)身點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為Ek，則v＝atEk＝mgh＋eq\f(1,2)mv2解得：Ek＝8.0×10－4J?！敬鸢浮?1)2.0×103N/C方向向上(2)8.0×10－4J(3)8.0×10－4J12．(2021·浙江理綜)“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測(cè)板組成。偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構(gòu)成，A、B為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面，其過(guò)球心的截面如圖所示。一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M板正中間小孔垂直入射，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域，最終到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N，其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間。忽視電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。(1)推斷半球面A、B的電勢(shì)凹凸，并說(shuō)明理由；(2)求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；(3)若半球面A、B和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為φA、φB和φC，則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的動(dòng)能轉(zhuǎn)變量ΔEk左和ΔEk右分別為多少？(4)比較|ΔEk左|與|ΔEk右|的大小，并說(shuō)明理由。【解析】(1)電子(帶負(fù)電)做圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力方向指向球心，電場(chǎng)方向從B指向A，B板電勢(shì)高于A板。(2)據(jù)題意，電子在電場(chǎng)力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，考慮到圓軌道上的電場(chǎng)強(qiáng)度E大小相同，有：eE＝meq\f(v2,R)Ek0＝eq\f(1,2)mv2R＝eq\f(RA＋RB,2)聯(lián)立解得：E＝eq\f(2Ek0,eR)＝eq\f(4Ek0,e（RA＋RB）)。(3)電子運(yùn)動(dòng)時(shí)只有電場(chǎng)力做功，依據(jù)動(dòng)能定理，有ΔEk＝qU對(duì)到達(dá)N板左邊緣的電子，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加