高考物理复习冲刺专题14 电场能的性质（电磁学部分）（原卷版）

专题14电场能的性质压轴题一、单选题1．在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场，其电势随x坐标值的变化图线如图所示。一质量为m，带电量为q的带正电小球（可视为质点）从O点以初速度沿x轴正向移动。下列叙述正确的是（）A．若小球能运动到处，则该过程小球所受电场力逐渐增大B．带电小球从运动到的过程中，电势能先减小后增大C．若该小球能运动到处，则初速度至少为D．若带电粒子在运动过程中的最大速度为2．如图所示，在真空中某点电荷的电场中，将两个电荷量相等的试探电荷分别置于M、N两点时，两试探电荷所受电场力相互垂直，且，则以下说法正确的是（）A．这两个试探电荷的电性可能相同B．M、N两点可能在同一等势面上C．把电子从M点移到N点，电势能可能增大D．过MN上某点P（未标出）的电场线与MN垂直时，P、N的距离可能是P、M距离的3倍3．如图所示，一个“V”形玻璃管ABC倒置于竖直平面内，并处于场强大小为E＝1×103V/m，方向竖直向下的匀强电场中，一个重力为G＝1×10－3N、电荷量为q＝2×10－6C的带负电小滑块从A点由静止开始运动，小滑块与管壁的动摩擦因数μ＝0.5.已知管长AB＝BC＝L＝2m，倾角α＝37°，B点处是一段很短的光滑圆弧管，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2.下列说法正确的是（）A．B.A两点间的电势差为2000VB．小滑块从A点第一次运动到B点的过程中电势能增大C．小滑块第一次速度为零的位置在C处D．从开始运动到最后静止，小滑块通过的总路程为3m二、多选题4．图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子（）A．带负电B．在c点受力最大C．在b点的电势能大于在c点的电势能D．由a点到b点的动能变化大于有b点到c点的动能变化5．如图所示，两等量异种电荷在同一水平线上，它们连线的中点为O，竖直面内的半圆弧光滑绝缘轨道的直径AB水平，圆心在O点，圆弧的半径为R，C为圆弧上的一点，OC为竖直方向的夹角为37°，一电荷量为+q，质量为m的带电小球从轨道的A端由静止释放，沿轨道滚动到最低点时，速度v=2，g为重力加速度，取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是（）A．电场中A点的电势为B．电场中B点的电势为C．小球运动到B点时的动能为2mgRD．小球运动到C点时，其动能与电势能的和为1.6mgR6．某静电场中，x轴上电场强度E随时间变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向．一带电量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向运动，结果粒子刚好能运动到处，假设粒子仅受电场力作用，、已知，则A．粒子一定带负电B．粒子的初动能大小为C．粒子沿轴正方向运动过程中电势能先增大后减小D．粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为7．如图所示，两个等量异种点电荷、固定在同一条水平线上，电荷量分别为和。是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔的小球，其质量为，电荷量为（可视为试探电荷，不影响电场的分布）。现将小球从点电荷的正下方点由静止释放，到达点电荷的正下方点时，速度为，为的中点。则（）A．小球从至先做加速运动，后做减速运动B．小球运动至点时速度为C．小球最终可能返回至点D．小球在整个运动过程中的最终速度为8．一带负电粒子仅在电场力的作用下，从x轴的原点O由静止开始沿x轴正方向运动，其运动速度v随位置x的变化关系如图所示，图中曲线是顶点为O的抛物线，粒子的质量和电荷量大小分别为m和，则下列说法正确的是（）A．电场为匀强电场，电场强度大小B．O、x1两点之间的电势差C．粒子从O点运动到x1点的过程中电势能减少了D．粒子沿x轴做加速度不断减小的加速运动9．如图所示，xOy坐标系内存在平行于坐标平面的匀强电场。一个质量为m。电荷量为+q的带电粒子，以的速度沿AB方向入射，粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点。已知A、B、C三个点的坐标分别为（，0）、（0，2L）、（0，L）。若不计重力与空气阻力，则下列说法中正确的是（）A．带电粒子由A到C过程中最小速度一定为B．带电粒子由A到C过程中电势能先减小后增大C．匀强电场的大小为D．若匀强电场的大小和方向可调节，粒子恰好能沿AB方向到达B点，则此状态下电场强度大小为10．电场中有一条电场线与x轴重合，x轴上各点的电场强度与位置的关系如图所示，一质子只在电场力作用下自坐标原点由静止释放沿x轴正方向运动，已知oa=ab=bc=d，b点电势φb=0．则下列结论正确的是（）A．质子沿x轴做匀速直线运动B．质子在a、c两点的电势能相等C．质子在a、b、c三点的动能之比为2：3：4D．坐标原点O的电势为1.5E0d11．真空中有四个相同的点电荷，所带电荷量均为q，固定在如图所示的四个顶点上，任意两电荷的连线长度都为L，静电力常量为k，下列说法正确的是（）A．不相邻的两棱中点连线在同一条电场线上B．每条棱中点的电场强度大小都为C．任意两棱中点间的电势差都为零D．a、b、c三点为侧面棱中点，则a、b、c所在的平面为等势面12．在水半地面上固定有A、B两个带电最均为+Q的点电荷，在过AB中点O的中垂面内固定有一根长为L的光滑绝缘细杆CD，且O、C两点在同一竖直线上，D点到O点的距离与C点到O点的距离均为d，OC⊥OD．在杆的顶端C处有一个质量为m、带电量为－q的金属圆环，由静止释放金属圆环后，它会沿杆向下运动．已知重力加速度为g，下列关于金属圆环运动的说法正确的是（）A．金属圆环沿杆运动的速度一直增大B．金属圆环经过杆中点时的加速度大于C．金属圆环运动到杆中点处的电势能最小D．金属圆环运动到D点时的速度大小为13．如图所示，绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上，斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场E，轻弹簧一端固定在斜面顶端，另一端拴接一不计质量的绝缘薄板．一带正电的小滑块，从斜面上的P点处由静止释放后，沿斜面向上运动，并能压缩弹簧至R点（图中未标出），然后返回．则（）A．滑块从P点运动到R点的过程中，其机械能增量等于电场力、弹簧弹力、摩擦力做功之和.B．滑块从P点运动到R点的过程中，电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和.C．滑块返回能到达的最低位置在P点；D．滑块最终停下时，克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差；14．有三根长度皆为L的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别挂有质量均为m、电量分别为－q、q的带电小球A和B，A、B间用第三根线连接起来。所在空间存在水平向右、大小E=的匀强电场，系统平衡时，A、B球的位置如图所示。现将O、B之间的轻线烧断，因空气阻力，A、B两球最后会达到新的平衡位置（不计两带电小球间相互作用的静电力）。以下说法正确的是（）A．A球的电势能增加了qELB．B球的电势能减少了qELC．A球的重力势能减少了mgLD．B球的重力势能减少了mgL三、解答题15．有一个匀强电场,电场线和坐标平面xOy平行,以原点O为圆心,半径r=10cm的圆周上任意一点P的电势,θ为O、P两点的连线与x轴正方向所成的角,A、B、C、D为圆周与坐标轴的四个交点,如图所示．（1）求该匀强电场场强的大小和方向;（2）若在圆周上D点处有一个粒子源,能在xOy平面内发射出初动能均为200eV的粒子（氦核），当发射的方向不同时,粒子会经过圆周上不同的点，在所有的这些点中,粒子到达哪一点的动能最大?最大动能是多少eV？16．如图所示，穿有M、N两个小球（均视为质点）的光滑绝缘圆环，固定在竖直面内，圆心为O、半径为R=0.3m．M、N用一根不可伸长的绝缘轻质细绳相连，质量分别为mM=0.01kg、mN=0.08kg；M带电量q=+7×10-4C，N不带电．该空间同时存在匀强电场和匀强磁场．电场方向竖直向上，电场强度E=1×103V／m；磁场方向垂直于圆环平面向里，磁感应强度B=×102T．将两小球从图示位置（M与圆心O等高，N在圆心O的正下方）由静止释放，两小球开始沿逆时针向上转动．取重力加速度g=10m／s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．则在两球从图示位置逆时针向上转动的过程中，求：（1）通过计算判断，小球M能否到达圆环的最高点?（2）小球M速度最大时，圆环对小球M的弹力．（3）小球M电势能变化量的最大值．17．如图，空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场，电场的场强大小按分布（x是轴上某点到O点的距离）．x轴上，有一长为L的绝缘细线连接均带负电的两个小球A、B，两球质量均为m，B球带电荷量大小为q，A球距O点的距离为L．两球现处于静止状态，不计两球之间的静电力作用．（1）求A球的带电荷量大小qA；（2）剪断细线后，求B球下落速度达到最大时，B球距O点距离为x0（3）剪断细线后，求B球下落最大高度h．18．如图（a），长度L=0.8m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A，其电荷量Q=；一质量m=0.02kg，带电量为q的小球B套在杆上．将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系．点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线I所示，小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线II所示，其中曲线II在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范围可近似看作直线．求：（静电力常量）（1）小球B所带电量q;（2）非均匀外电场在x=0.3m处沿细杆方向的电场强度大小E；（3）在合电场中，x=0.4m与x=0.6m之间的电势差U．（4）已知小球在x=0.2m处获得v=0.4m/s的初速度时，最远可以运动到x=0.4m．若小球在x=0.16m处受到方向向右，大小为0.04N的恒力作用后，由静止开始运动，为使小球能离开细杆，恒力作用的最小距离s是多少？19．如图甲所示，两个带正电的小球A、B套在