2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章靜電場課時2電場能的性質(zhì)課時訓(xùn)練含解析新人教版

PAGE9-課時2電場能的性質(zhì)1.從大型加速器射出的電子束總能量約為500GeV(1GeV=1.6×10-10J),此能量最接近(A)A.一只爬行的蝸牛的動能 B.一個奔跑的孩子的動能C.一輛行駛的轎車的動能 D.一架飛行的客機(jī)的動能解析:電子束總能量約為500GeV=500×1.6×10-10J=8.0×10-8J,明顯,此能量最接近一只爬行的蝸牛的動能。2.(多選)兩個相同的負(fù)電荷和一個正電荷旁邊的電場線分布如圖所示。c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn),d點(diǎn)在正電荷的正上方,c,d到正電荷的距離相等,則(ACD)A.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高C.c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大D.c點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低解析:依據(jù)電場線的分布圖,a,b兩點(diǎn)中,a點(diǎn)的電場線較密,則a點(diǎn)的電場強(qiáng)度較大,選項(xiàng)A正確;沿電場線的方向電勢降低,a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)的電勢,選項(xiàng)B錯誤;由于c,d關(guān)于正電荷對稱,正電荷在c,d兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反。兩負(fù)電荷在c點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為0,在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向向下,依據(jù)電場的疊加原理,c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大,選項(xiàng)C正確;c,d兩點(diǎn)中c點(diǎn)離負(fù)電荷的距離更小,c點(diǎn)電勢比d點(diǎn)低,選項(xiàng)D正確。3.如圖所示,一帶電粒子在電場中運(yùn)動,實(shí)線表示電場線,虛線表示帶電粒子運(yùn)動軌跡。若粒子只受電場力作用且運(yùn)動過程中電勢能漸漸減小,則其運(yùn)動到b處時的速度方向與受力方向可能是(D)解析:運(yùn)動過程中電勢能漸漸減小,則電場力做正功,且曲線運(yùn)動過程中粒子所受合力方向指向曲線凹側(cè),故只有選項(xiàng)D正確。4.帶正電的α粒子快速通過兩個氫分子的中心,其軌跡垂直于兩核的連線,如圖所示。假定α粒子穿過氫分子中心時兩核移動可忽視,同時忽視分子中電子的電場。則當(dāng)α粒子在靠近氫分子過程中,下列說法中正確的是(C)A.加速度肯定變大 B.加速度肯定減小C.電勢能越來越大 D.電勢能越來越小解析:兩個氫分子核形成的電場是等量同號電荷的電場,α粒子在靠近氫分子過程中,是在兩電荷連線的中垂線上運(yùn)動,其電場強(qiáng)度可能先增大,后減小,也可能始終減小,故其加速度可能先增大后減小,也可能始終減小,選項(xiàng)A,B錯誤;靠近過程中,α粒子始終受到兩氫分子核的斥力作用,故電場力始終做負(fù)功,電勢能增大,選項(xiàng)C正確。5.直線MN是某點(diǎn)電荷電場中的一條電場線(方向未畫出)。虛線是一帶電的粒子只在電場力的作用下由a到b的運(yùn)動軌跡。下列推斷正確的是(C)A.電場線MN的方向肯定是由N指向MB.帶電粒子由a運(yùn)動到b的過程中動能肯定漸漸減小C.帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能肯定大于在b點(diǎn)的電勢能D.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度肯定大于在b點(diǎn)的加速度解析:由帶電粒子從a到b的運(yùn)動軌跡的彎曲方向可判知,帶電粒子所受電場力方向由M側(cè)指向N側(cè),但因未知帶電粒子的電性,故不能確定直線MN上的電場方向,選項(xiàng)A錯誤;帶電粒子由a運(yùn)動到b的過程中電場力做正功,動能增加,電勢能減小,選項(xiàng)B錯誤,C正確;題圖只給出了一條電場線,無法判知電場線的疏密,故不能比較a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小,選項(xiàng)D錯誤。6.如圖所示,a,c,b為同一條電場線上的三點(diǎn),c為ab中點(diǎn),a,b電勢分別為a=5V,b=3V。則(C)A.c點(diǎn)的電勢肯定為4VB.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度肯定比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大C.正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)電勢能肯定削減D.正電荷從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)動能肯定增加解析:從電場線上無法推斷是勻強(qiáng)電場還是非勻強(qiáng)電場,因此無法推斷a,b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小及c點(diǎn)的電勢,A,B錯誤;從c點(diǎn)到b點(diǎn)電勢是降低的,正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)電勢能肯定削減,C正確;正電荷從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動的過程中外力可能對它做負(fù)功,因此動能不肯定增加,D錯誤。7.如圖所示,以O(shè)點(diǎn)為圓心,以R=0.20m為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為a,b,c,d,該圓所在平面內(nèi)有一勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度方向與x軸正方向夾角θ=60°,已知a,b,c三點(diǎn)電勢分別為43V,4V,-43V,則下列說法正確的是(D)A.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=403V/mB.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=80V/mC.d點(diǎn)的電勢為-23VD.d點(diǎn)的電勢為-4V解析:由題意可知Ubc=(4+43)V,由幾何關(guān)系可得dbc=Rsin30°+Rsin60°=0.1(1+3)m,所以該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=Ubcdbc=40V/m,A,B錯誤;而dbd=2Rsin30°=0.20m,所以Ubd8.靜電場方向平行于x軸,其電勢隨x的分布可簡化為如圖所示的折線。將一個帶負(fù)電的粒子在x=d處由靜止釋放,它只在電場力作用下沿x軸運(yùn)動。規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度E、加速度a、速度v的正方向,下圖分別表示x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E、粒子的加速度a、速度v和動能Ek隨x的變更圖象,其中正確的是(D)解析:由于電勢隨x的關(guān)系圖線的斜率表示電場強(qiáng)度大小,可知從0到d電場強(qiáng)度為E+=φ0d,即為勻強(qiáng)電場,方向沿x軸正方向;從0到-d電場強(qiáng)度為E-=φ9.(多選)靜電場中,一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點(diǎn)由靜止起先運(yùn)動,N為粒子運(yùn)動軌跡上的另外一點(diǎn),則(AC)A.運(yùn)動過程中,粒子的速度大小可能先增大后減小B.在M,N兩點(diǎn)間,粒子的軌跡肯定與某條電場線重合C.粒子在M點(diǎn)的電勢能不低于其在N點(diǎn)的電勢能D.粒子在N點(diǎn)所受電場力的方向肯定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行解析:若在等量同號正點(diǎn)電荷形成的電場中,由兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的M點(diǎn)靜止釋放負(fù)電荷,則負(fù)電荷先加速后減速,故A正確;若電場線為曲線,帶電粒子軌跡不與電場線重合,故B錯誤;由于只有電場力做功,帶電粒子的動能和電勢能之和不變,而N點(diǎn)的動能大于等于M點(diǎn)動能,則N點(diǎn)電勢能小于等于M點(diǎn)電勢能,故C正確;帶電粒子可能做曲線運(yùn)動,所受電場力指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè),故D錯誤。10.兩個固定的等量異號點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場的等勢面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場在紙面內(nèi)飛行,最終離開電場,粒子只受靜電力作用,則粒子在電場中(C)A.做直線運(yùn)動,電勢能先變小后變大B.做直線運(yùn)動,電勢能先變大后變小C.做曲線運(yùn)動,電勢能先變小后變大D.做曲線運(yùn)動,電勢能先變大后變小解析:帶負(fù)電的粒子以速度v進(jìn)入電場后,電場力的方向與v的方向不在一條直線上,故帶負(fù)電的粒子做曲線運(yùn)動,先由低電勢面運(yùn)動到高電勢面,然后由高電勢面運(yùn)動到低電勢面,所以電勢能先變小后變大,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A,B,D錯誤。11.如圖所示為范德格拉夫起電機(jī)示意圖,直流高壓電源的正電荷,通過電刷E、傳送帶和電刷F,不斷地傳到球殼的外表面,并可視為勻稱地分布在外表面上,從而在金屬球殼與大地之間形成高電壓。關(guān)于金屬球殼上的A,B兩點(diǎn),以下推斷正確的是(A)A.A,B兩點(diǎn)電勢相同B.A,B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同C.將帶正電的摸索電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢能增加D.將帶正電的摸索電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢能減小解析:金屬球殼勻稱帶電,表面為等勢面,故A,B兩點(diǎn)電勢相同,選項(xiàng)A正確;A,B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等,方向不同,選項(xiàng)B錯誤;在等勢面上移動電荷,電場力不做功,電勢能不變,選項(xiàng)C,D錯誤。12.在光滑的絕緣水平面上,有一個正方形abcd,頂點(diǎn)a,c分別固定一個正點(diǎn)電荷,電荷量相等,如圖所示。若將一個帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn),自由釋放,粒子將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動。粒子從b點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中(D)A.先做勻加速運(yùn)動,后做勻減速運(yùn)動B.先從高電勢到低電勢,后從低電勢到高電勢C.電勢能與機(jī)械能之和先增大,后減小D.電勢能先減小,后增大解析:由于負(fù)電荷受到的電場力是變力,加速度是變更的,所以A錯誤;由等量正點(diǎn)電荷的電場分布知道,在兩正點(diǎn)電荷連線與其中垂線的交點(diǎn)O點(diǎn)的電勢最高,所以從b到d,電勢先增大后減小,故B錯誤;由于只有電場力做功,所以只有電勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化,故電勢能與機(jī)械能的和守恒,C錯誤;由b到O電場力做正功,電勢能減小,由O到d電場力做負(fù)功,電勢能增加,D正確。13.a,b,c,d是勻強(qiáng)電場中的四個點(diǎn),它們正好是一個矩形的四個頂點(diǎn)。電場線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢為20V,b點(diǎn)的電勢為24V,d點(diǎn)的電勢為4V,如圖所示,由此可知c點(diǎn)的電勢為(B)A.4V B.8V C.12V D.24V解析:在勻強(qiáng)電場中,隨意一組平行線上等距離的兩點(diǎn)的電勢差相等,所以Uab=Udc,所以c點(diǎn)電勢為8V。14.如圖所示為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖。塵埃通過肯定機(jī)理帶上同一種電,在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積。下列表述正確的是(B)A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷B.向集塵極遷移的塵埃電勢能在削減C.帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同D.沿著帶電塵埃遷移的方向電勢越來越低解析:塵埃在電場力作用下向電勢高的集塵極遷移并沉積,說明塵埃帶負(fù)電,A錯誤;向集塵極遷移的塵埃所受電場力做正功,電勢能削減,故B正確;帶電塵埃在電場中受電場力的方向與電場方向相反,C錯誤;由于帶電塵埃遷移的方向與電場方向相反,所以沿著帶電塵埃遷移的方向電勢越來越高,故D錯誤。實(shí)力提升15.空間存在勻強(qiáng)電場,有一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子從O點(diǎn)以速率v0射入電場,運(yùn)動到A點(diǎn)時速率為2v0?，F(xiàn)有另一電荷量為-q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點(diǎn)射入該電場,運(yùn)動到B點(diǎn)時速率為3v0。若忽視重力的影響,則(D)A.在O,A,B三點(diǎn)中,O點(diǎn)電勢最高B.在O,A,B三點(diǎn)中,A點(diǎn)電勢最高C.OA間的電勢差比BO間的電勢差大D.OA間的電勢差比BO間的電勢差小解析:正電荷由O到A,動能變大,電場力做正功,電勢能減小,電勢也減小,O點(diǎn)電勢較高;負(fù)電荷從O到B速度增大,電場力也做正功,電勢能減小,電勢上升,B點(diǎn)電勢比O點(diǎn)高,所以B點(diǎn)電勢最高,A,B錯誤;UOA=WOAq=12m(2v0)2-1216.在一個水平面上建立x軸,在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小E=6.0×105N/C,方向與x軸正方向相同。在O處放一個電荷量q=-5.0×10-8C、質(zhì)量m=1.0×10-2kg的絕緣物塊。物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.20,沿x軸正方向給物塊一個初速度v0=2.0m/s,如圖所示。求物塊最終停止時的位置。(g取10m/s解析:物塊先在電場中向右減速運(yùn)動,設(shè)運(yùn)動的位移為x1,由動能定理得-(qE+μmg)x1=0-12m所以x1=m代入數(shù)據(jù)得x1=0.4m可知,當(dāng)物塊向右運(yùn)動0.4m時速度減為零,因物塊所受的電場力F=qE=0.03N>Ff=μmg=0.02N,所以物塊將沿x軸負(fù)方向加速運(yùn)動,經(jīng)過O點(diǎn)之后在摩擦力作用下減速運(yùn)動,最終停止在O點(diǎn)左側(cè)某處,設(shè)該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為x2,則對全過程由動能定理得-μmg(2x1+x2)=0-12m解得x2=0.2m。故物塊最終停在O點(diǎn)左側(cè)距O點(diǎn)0.2m處。答案:在O點(diǎn)左側(cè)距O點(diǎn)0.2m處17.“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成。偏轉(zhuǎn)器是由兩個相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構(gòu)成,A,B為電勢值不等的等勢面,其過球心的截面如圖所示。一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域,最終到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測板N,其中動能為Ek0的電子沿等勢面C做勻速圓周運(yùn)動到達(dá)N板的正中間。忽視電場的邊緣效應(yīng)。(1)推斷球面A,B的電勢凹凸,并說明理由;(2)求等勢面C所在處電場強(qiáng)度E的大小;(3)若半球面A,B和等勢面C的電勢分別為A,B和C,則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場前、后的動能變更量ΔEk左和ΔEk右分別為多少?(4)比較|ΔEk左|和|ΔEk右|的大小,并說明理由。解析:(1)電子(帶負(fù)電)沿等勢面C做圓周運(yùn)動,電場力方向指向球心,電場方向從B指向A,故B板電勢高于A板。(2)據(jù)題意,電子在電場力作用下做勻速圓周運(yùn)動,考慮到圓軌道上的電場強(qiáng)度E大小相同,有eE=mv2式中R=RA+RB2