高三物理一轮微专题复习限时训练：电场中功能关系的综合问题（解析版）

1、！ 新高考物理一轮微专题复习限时训练电场中功能关系的综合问题一、单项选择题1、静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则( )A运动过程中，粒子的速度大小可能先减小后增大B在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行2、如图所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J，电场力做的功为1.5 J下列说法中正确的是( )A粒子带负电B粒子在A点的电势能比在B点少1.5 JC粒子在A点的动能比在B点少0.5

2、 JD粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J3、如图所示，平行板电容器水平放置，两极板间电场强度大小为E，中间用一光滑绝缘细杆垂直连接，杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧，小球压在弹簧上，但与弹簧不拴接，开始时对小球施加一竖直向下的外力，将小球压至某位置使小球保持静止撤去外力后小球从静止开始向上运动，上升h时恰好与弹簧分离，分离时小球的速度为v，小球上升过程不会撞击到上极板，已知小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是()A与弹簧分离时小球的动能为mghqEhB从开始运动到与弹簧分离，小球增加的机械能为mghqEhC从开始运动到与弹簧分离，小球减少的电势能为eq f(qE,

3、h)D撤去外力时弹簧的弹性势能为eq f(1,2)mv2(qEmg)h4、如图所示，竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为q(q0)的小环，在杆的左侧固定一个电荷量为Q(Q0)的点电荷，杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形，c是ab的中点将小环从O点无初速度释放，通过a点的速率为v.若已知abOal，静电力常量为k，重力加速度为g.则()A在a点，小环所受弹力大小为eq f(kQq,l2)B在c点，小环的动能最大C在c点，小环的电势能最大D在b点，小环的速率为eq r(v22gl)5、如图为一有界匀强电场，场强方向为水平方向(虚线为电场线)，一带负电微粒以某一角度从电场的a点斜向上射入，

4、沿直线运动到b点，则可知( )A电场中a点的电势低于b点的电势B微粒在a点时的动能与电势能之和与在b点时的动能与电势能之和相等C微粒在a点时的动能小于在b点时的动能，在a点时的电势能大于在b点时的电势能D微粒在a点时的动能大于在b点时的动能，在a点时的电势能小于在b点时的电势能6、如图所示,匀强电场水平向左,带正电的物体沿绝缘、粗糙水平板向右运动,经A点时动能为100 J,到B点时动能减少到80 J,减少的动能中有12 J 转化为电势能,则它再经过B点时,动能大小是( )A.4 J B.16 JC.32 J D.64 J7、如图(甲),倾角为的光滑绝缘斜面,底端固定一带电荷量为Q的正点电荷.将

5、一带正电小物块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,小物块沿斜面向上滑动至最高点B处,此过程中小物块的动能和重力势能随位移的变化图像如图(乙)(E1和x1为已知量).已知重力加速度为g,静电力常量为k,由图像可以求出( )A.小物块所带电荷量B.A,B间的电势差C.小物块的质量D.小物块速度最大时到斜面底端的距离8、如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程()A动能增加eq f(1,2)mv2 B机械能增加2mv2C重力势能增加eq f(3,2)mv2 D电势能增加2mv2二、多

6、项选择题9、一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力、电场力和空气阻力三个力的作用若重力势能增加5 J，机械能增加1.5 J，电场力做功2 J，则小球( )A重力做功为5J B电势能减少2JC空气阻力做功0.5J D动能减少3.5J10、图中虚线1、2、3、4表示匀强电场的等势面一带正电的粒子只在电场力的作用下从a点运动到b点，轨迹如图中实线所示下列说法中正确的是()A等势面1电势最低B粒子从a运动到b，动能减小C粒子从a运动到b，电势能减小D粒子从a运动到b的过程中电势能与动能之和不变11、A、B两物体质量均为m，其中A带正电，电荷量为q，B不带电，通过劲度系数为k的绝缘竖直轻质弹

7、簧相连放在水平面上，如图所示，开始时A、B都处于静止状态现在施加竖直向上的匀强电场，电场强度Eeq f(2mg,q)，式中g为重力加速度，若不计空气阻力，不考虑A物体电荷量的变化，则以下判断正确的是()A刚施加电场的瞬间，A的加速度大小为2gB从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中，A物体速度大小一直增大C从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中，A物体的机械能增加量始终等于A物体电势能的减少量DB刚要离开地面时，A的速度大小为2geq r(f(m,k)13、如图所示，实线是一质子仅在电场力作用下由a点运动到b点的运动轨迹，虚线可能是电场线，也可能是等差等势线，则下列说法正确的是( )A若虚线是

8、电场线，则质子在a点的电势能大，动能小B若虚线是等差等势线，则质子在a点的电势能大，动能小C质子在a点的加速度大小一定大于在b点的加速度大小Da点的电势一定高于b点的电势三、非选择题13、在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E6.0105 N/C，方向与x轴正方向相同在O点处放一个带电荷量q5.0108 C，质量m1.0102 kg的绝缘物块物块与水平面间的动摩擦因数0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v02.0 m/s，如图所示(g取10 m/s2)求： (1)物块向右运动的最大距离；(2)物块最终停止的位置14、如图所示，光滑绝缘水平面AB

9、与倾角37，长L5 m的固定绝缘斜面BC在B处平滑相连，在斜面的C处有一与斜面垂直的弹性绝缘挡板质量m0.5 kg、带电荷量q5105 C的绝缘带电小滑块(可看作质点)置于斜面的中点D，整个空间存在水平向右的匀强电场，场强E2105 N/C，现让滑块以v014 m/s的速度沿斜面向上运动设滑块与挡板碰撞前后所带电荷量不变、速度大小不变，滑块和斜面间的动摩擦因数0.1.(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)，求：(1)滑块沿斜面向上运动的加速度大小；(2)滑块运动的总路程15、如图(甲),斜面AO的倾角=30,其表面动摩擦因数为1,水平地面OB动摩擦因数2=0.30,过斜面底

10、端O点的竖直线(虚线)右侧,存在平行于OB的匀强电场(图中未画出),视为质点的滑块其质量m=1.00 kg、带电荷量q=+2.0010-6 C,由静止从斜面上的P点下滑至地面上的Q点,该过程滑块的速率图像如图(乙).(滑块电荷量恒定不变,不考虑经过O点时滑块的能量损失).(1)求P点高度h及动摩擦因数1;(2)求匀强电场的大小E和方向及滑块的最大电势能Ep(设O点电势 为零);16、如图所示，匀强电场方向与水平线间夹角30，方向斜向右上方，电场强度为E，质量为m的小球带负电，以初速度v0开始运动，初速度方向与电场方向一致 (1)若小球的带电荷量为qeq f(mg,E)，为使小球能做匀速直线运动

11、，应对小球施加的恒力F1的大小和方向各如何？(2)若小球的带电荷量为qeq f(2mg,E)，为使小球能做直线运动，应对小球施加的最小恒力F2的大小和方向各如何？答案与解析1、C解析：在两个同种点电荷的电场中，一带同种电荷的粒子在两电荷的连线上自M点(非两点电荷连线的中点)由静止开始运动，粒子的速度先增大后减小，选项A错误带电粒子仅在电场力作用下运动，若运动到N点的动能为零，则带电粒子在N、M两点的电势能相等；仅在电场力作用下运动，带电粒子的动能和电势能之和保持不变，可知若粒子运动到N点时动能不为零，则粒子在N点的电势能小于其在M点的电势能，故粒子在M点的电势能不低于2、D解析：由粒子运动的轨

12、迹可知粒子带正电，A错误；粒子从A到B的过程中电场力做正功，所以电势能减小，B错误；根据动能定理得WW克GEk0.5 J，所以粒子在A点的动能比在B点多0.5 J，C错误；电场力做正功，机械能增加，所以粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J，D正确3、D解析：根据动能定理可知，合外力对小球所做的功等于小球动能的变化量，所以小球与弹簧分离时的动能为EkqEhmghEp，选项A错误；从开始运动到与弹簧分离，小球增加的机械能为Emgheq f(1,2)mv2qEhEp，选项B错误；小球减少的电势能为Eqh，故选项C错误；从撤去外力到小球与弹簧分离，由动能定理可知，eq f(1,2)mv2EpqEhm

13、gh，所以Epeq f(1,2)mv2(qEmg)h，选项D正确4、D解析：在a点，小环所受的电场力沿aQ方向，大小为Fkeq f(Qq,l2)，水平方向小环受力平衡，所以小环受到向右的弹力大小为FNFsin 60eq r(3)eq f(kQq,2l2)，A错误；在c点时，小环水平方向受到电场力和杆的弹力作用，竖直方向受到重力作用，合力竖直向下，小环有竖直向下的加速度，所以在c点时小环的动能不是最大，B错误；c点距离Q最近，电势最高，带负电的小环在c点的电势能最小，C错误；因为a、b两点到Q的距离相等，所以a、b两点电势相等，小环从a点到b点，电场力做功为0，根据动能定理得mgleq f(1,

14、2)mvb2eq f(1,2)mv2，解得vbeq r(v22gl)，D正确5、D解析：微粒沿直线运动到b点，微粒的合力方向与速度方向在同一直线上，重力方向竖直向下，则受到的电场力方向水平向左，电场方向水平向右，则a点的电势高于b点的电势，故A错误；根据能量守恒，微粒的重力势能、动能、电势能总量不变，微粒从a运动到b重力势能增大，则动能与电势能之和减小，故B错误；微粒从a到b，电场力、重力均做负功，动能减小，电势能增大，C错误，D正确6、B解析:设物体向右运动到C点速度为零,然后返回,A,B间距离为x1,B,C间距离为x2,从A到B过程中,由动能定理得-(f+qE)x1=(80-100)J=-

15、20J.由电场力做功与电势能的关系知qEx1=12 J,解得qE=.从B到C过程中,由动能定理得-(f+qE)x2=-80 J,解得fx2=32 J.从B到C再返回B的过程中,由动能定理得-2fx2=Ek-80 J,解得Ek=16 J,故选项B正确.7、C解析:由动能图线得知,小物块的速度先增大后减小.根据库仑定律得知,小物块所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小物块先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零.由动能图线看出,速度有最大值,此时小物块受力平衡,有库仑力与重力沿斜面的分力平衡,由于没有x的具体数据,所以

16、不能求得小物块所带电荷量,选项A错误;A到B的过程中重力势能的增加等于电势能的减少,所以可以求出小物块电势能的减少,由于小物块的电荷量不知道,所以不能求出A,B之间的电势差,选项B错误;由重力势能图线得到E1=mgh=mgx1sin ,即可求出m,选项C正确;图像中不能确定哪一点的速度最大,题目中也没有小物块的电荷量等信息,所以不能确定小物块速度最大时到斜面底端的距离,选项D错误.8、B解析：小球动能的增加量为Ekeq f(1,2)m(2v)2eq f(1,2)mv2eq f(3,2)mv2，A错误；小球在竖直方向上的分运动为竖直上抛，到N时竖直方向的速度为零，则M、N两点之间的高度差为heq

17、 f(v2,2g)，小球重力势能的增加量为Epmgheq f(1,2)mv2，C错误；电场力对小球做正功，则小球的电势能减少，由能量守恒定律可知，小球减小的电势能等于重力势能与动能的增加量之和，则电势能的减少量为Epeq f(3,2)mv2eq f(1,2)mv22mv2，D错误；由功能关系可知，除重力外的其他力对小球所做的功等于小球机械能的增加量，即2mv2，B正确二、多项选择题9、BD解析：小球的重力势能增加5 J，则小球克服重力做功5 J，故选项A错误；电场力对小球做功2 J，则小球的电势能减少2 J，故选项B正确；小球共受到重力、电场力、空气阻力三个力作用，小球的机械能增加1.5 J，

18、则除重力以外的力做功为1.5 J，电场力对小球做功2 J，则知，空气阻力做功为0.5 J，即小球克服空气阻力做功0.5 J，故选项C错误；重力、电场力、空气阻力三力做功之和为3.5 J，根据动能定理，小球的动能减少3.5 J，故选项D正确10、CD解析：电场线与等势面垂直，正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，曲线运动所受合力指向曲线的凹侧；带正电的粒子只在电场力的作用下，从a点运动到b点，轨迹如图中实线所示，可画出速度和电场线及受力方向如图所示，则电场力的方向向右，电场线的方向向右，沿着电场线方向电势降低，等势面1电势最高，故选项A错误；粒子从a运动到b，只受电场力作用，电场力的方向与运动方

19、向成锐角，电场力做正功，粒子的动能增大，电势能减小，故选项B错误，C正确；粒子从a运动到b的过程中，只受电场力作用，粒子的电势能与动能之和不变，故选项D正确11、ABD解析：在未施加电场时，A物体处于平衡状态，当施加电场的瞬间，A物体受到的合力为A所受的电场力，故qEma，解得a2g，方向向上，故A正确；B刚要离开地面时，地面对B弹力为0，即F弹mg，对A物体EqmgF弹，即A物体所受合力为0，因此从施加电场开始到B刚要离开地面过程，A物体做加速度逐渐变小的加速运动，即A物体速度大小一直增大，故B正确；从施加电场开始到弹簧恢复原长的过程，A物体的机械能增加量等于电势能的减少量与弹性势能的减少量

20、之和，从弹簧恢复原长到B刚要离开地面的过程，A物体的机械能增加量等于电势能的减少量与弹性势能的增加量之差，故C错误；当B刚要离开地面时，此时B受到弹簧的弹力等于B的重力，从施加电场到B离开地面，弹簧的弹力做功为零，A上升的距离为xeq f(2mg,k)，根据动能定理可知qExmgxeq f(1,2)mv2，解得v2geq r(f(m,k)，故D正确12、BC解析：若虚线是电场线，由质子运动轨迹可知质子所受电场力方向沿电场线向左，由a点运动到b点，电场力做负功，电势能增大，动能减小，选项A错误；若虚线是等差等势线，则由质子运动轨迹可知质子所受电场力垂直等势线向下，由a点运动到b点，电场力做正功，

21、电势能减小，动能增大，选项B正确；因电场线和等差等势线的疏密程度均可表示电场强度大小，而a点处于密集区，所以EaEb，由aeq f(qE,m)知选项C正确；因不确定虚线是电场线还是等差等势线，所以质子在a、b两点的电势能大小无法比较，由Epq知，a、b两点的电势无法比较，选项D错误三、非选择题13、答案：(1)0.4 m(2)O点左侧0.2 m处解析：(1)设物块向右运动的最大距离为xm，由动能定理得mgxmE|q|xm0eq f(1,2)mv02解得xm0.4 m.(2)因E|q|mg，物块不可能停止在O点右侧，设物块最终停在O点左侧且离O点为x处由动能定理得E|q|xmmg(xmx)0，解

22、得x0.2 m.14、解析：(1)滑块与斜面之间的摩擦力f(mgcos37qEsin37)1 N根据牛顿第二定律可得qEcos37mgsin37fma，解得a8 m/s2.(2)由题可知，滑块最终停在C点设滑块从D点开始运动到最终停在C点的过程中在斜面上运动的总路程为s1，由动能定理有qEeq f(L,2)cos37mgeq f(L,2)sin37fs10eq f(1,2)mveq oal(2,0)解得s161.5 m设滑块第1次到B时动能为Ek1，从D到B由动能定理得qEeq f(L,2)cos37mgeq f(L,2)sin37feq f(3L,2)Ek1eq f(1,2)mveq oal(2,0)解得Ek129 J设滑块第1次从B滑到水平面上的最远距离为x1，由动能定理得qEx10Ek1，解得x12.9 m