（新课标）高考物理 6.2 电场能的性质达标训练

第六章第二节电场能的性质一、选择题(本题共10小题，每题7分，至少一个答案正确，选不全得4分，共70分)1．(·江南十校联考)一对等量正点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图6－2－14所示，则关于图中A、B两点电场强度EA、EB与电势φA、φB大小的判断正确的是A．EA＞EB，φA＞φB B．EA＞EB，φA＜φBC．EA＜EB，φA＞φB D．EA＜EB，φA＜φB解析由A、B两点电场线疏密情况可知EA＞EB，电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面，故φA＞φB，所以A正确．答案A2．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图6－2－15所示，下列说法正确的是A．O点的电势最低B．x1和x3两点的电势相等C．x2和－x2两点的电势相等D．x2点的电势低于x3点的电势解析由图可知坐标原点O左右两侧电场的方向分别沿－x方向和＋x方向，根据沿电场方向电势降低，可知O点电势最高，φx1＞φx2＞φx3，故A、B、D均错；由于电场关于坐标原点O对称分布，则x2和－x2两点的电势相等，C正确．答案C3．(·石家庄一模)水平线上的O点放置一点电荷，图6－2－16中画出电荷周围对称分布的几条电场线，如图所示．以水平线上的某点O′为圆心，画一个圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是A．b、e两点的电场强度相同B．a点电势低于c点电势C．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差D．电子沿圆周由d到b，电场力做正功解析图中b、e两点电场强度的方向不同，选项A错；沿电场线方向电势降低，因ra＞rc，故选项B对；因φc＝φd，φb＝φe，故选项C对；电场力做功与路径无关，因Udb＞0，电子从d到b电场力做功Wdb＝qUdb＝－e·Udb＜0，选项D错．答案BC4．(·重庆理综)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图6－2－17所示，a、b、c、d为电场中的4个点．则A．P、Q两点处的电荷等量同种B．a点和b点的电场强度相同C．c点的电势低于d点的电势D．负电荷从a到c，电势能减少解析由电场的等势面分布图可判断P、Q为等量异种点电荷，Q带负电，A项错误．a、b两点的电场强度方向不同，故B项错误．由正电荷到负电荷电势逐渐降低知φc＞φd，故C项错误．负电荷从a到c，电场力做正功，电势能减少，故D正确．答案D5．如图6－2－18所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab中点．a、b电势分别为φa＝5V，φb＝3V，下列叙述正确的是A．该电场在c点处的电势一定为4VB．a点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbC．一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D．一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a解析由一条电场线不能判断出该电场是否为匀强电场，选项A、B均错；由φa＞φb可知，电场的方向由a指向b，故选项C正确而D错误．答案C6．(·大连双基测试)如图6－2－19所示，在等量异种点电荷＋Q和－Q的电场中，有一个正方形OABC，其中O点为两电荷连线的中点．下列说法正确的是A．A点的电场强度比C点的电场强度大B．A点电势比B点的电势高C．将相同的电荷放在O点与C点电势能一定相等D．移动同一正电荷，电场力做的功WCB＝WOA解析由等量异种点电荷的电场线分布知A点电场强度大于C点电场强度，选项A正确；由等量异种点电荷的等势面分布知A点电势低于B点电势，选项B错误；O、C两点在同一等势面上，故相同的电荷在O、C两点处的电势能相等，选项C正确；A点电势低于B点电势，O点电势等于C点电势，且O、C为高电势点，故移动同一正电荷，电场力做功WCB＜WOA，选项D错误．答案AC7．一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，受重力和电场力作用．若重力做功－3J，电场力做功1J，则小球的A．重力势能增加3J B．电势能增加1JC．动能减少3J D．机械能增加1J解析重力做功－3J，则重力势能增加3J；电场力做功1J，电势能减少1J；合外力做功－2J，动能减少2J；除重力以外的其他力做功1J，机械能增加1J，故选项A、D正确．答案AD8．一个电荷量为10－6C的负电荷从电场中A点移到B点电场力要做功2×10－6J，从C点移到D点要克服电场力做功7×10－6J，若已知C点比B点电势高3V，且A、B、C、D解析由UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(2×10－6,－10－6)V＝－2V，则φA－φB＝－2V；UCD＝eq\f(WCD,q)＝eq\f(－7×10－6,－10－6)V＝7V，则φC－φD＝7V；由题意得φC－φB＝3V，则φC＞φB＞φA＞φD，选项C正确．答案C9．电荷量分别为＋q、＋q和－q的三个带电小球，固定在边长为a的绝缘三角形框架的三个顶点处，并置于场强为E的匀强电场中，如图6－2－21所示．若此三角形绕穿过其中点O垂直于三角形所在平面的轴逆时针转过120°，则在此过程中电场力做功的大小为A．0B．qEaC．2qEaD．πqEa解析对右上角＋q做功W1＝－qEa，对下面＋q做功W2＝qEeq\f(a,2)，对－q做功W3＝－qEeq\f(a,2)，电场力做的总功W＝W1＋W2＋W3＝－qEa，故B正确．答案B10．(·哈尔滨六中测试)两个点电荷Q1、Q2固定于x轴上，将一带正电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近Q2(位于坐标原点O)的过程中，试探电荷的电势能Ep随位置变化的关系如图6－2－22所示，则下列判断正确的是A．M点电势为零，N点场强为零B．M点场强为零，N点电势为零C．Q1带负电，Q2带正电，且Q2电荷量较小D．Q1带正电，Q2带负电，且Q2电荷量较小解析由Ep－x图象可知，由无穷远到N的过程中，电势能减小，电场力做正功，试探电荷为正，N点右侧场强方向向左，同理MN间场强方向向右，所以EN＝0，而EpM＝φMq＝0，所以φM＝0，故A正确，B错误．根据场强分布可知Q1带负电，Q2带正电，且|Q2|＜|Q1|，故C正确，D错误．答案AC二、计算题(本大题共2小题，共30分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11．(14分)如图6－2－23所示，水平放置的平行金属板的N板接地，M板电势为＋U，两板间距离d，d比两板的尺寸小很多，在两板中间有一长为2l(2l＜d)的绝缘轻杆，可绕水平固定轴O在竖直面内无摩擦地转动，O为杆的中点．杆的两端分别连着小球A和B，它们的质量分别为2m和m，电荷量分别为＋q和－q.当杆从图示水平位置由静止开始转过90°到竖直位置时，不考虑A、B(1)两小球电势能的变化；(2)两小球的总动能．解析(1)电场力做功量度电势能的变化，则2eq\f(U,d)ql＝－ΔEp即两球电势能减少了eq\f(2qUl,d).(2)设两小球在竖直位置时的总动能为Ek，取两小球及杆为研究对象，在杆由图示水平位置从静止开始转过90°的过程中，由动能定理，得2mgl－mgl＋2qeq\f(U,d)l＝Ek故Ek＝mgl＋eq\f(2qUl,d).答案(1)减少了eq\f(2qUl,d)(2)mgl＋eq\f(2qUl,d)12．(16分)如图6－2－24所示，固定在水平地面上的绝缘平板置于匀强电场中，电场方向与平板平行．在绝缘平板上放置一个带负电的物体(可视为质点)，物体与平板间的动摩擦因数为0.5.现让物体以10m/s的初速度平行于电场方向运动，物体沿电场方向运动的最远距离为4m．已知物体所受电场力大于其最大静摩擦力，平板足够大，规定物体在出发点时的电势能为零，重力加速度g取10m/s2.求：(1)物体所受电场力与其所受重力大小的比值；(2)物体在离出发点多远处动能与电势能相等．解析(1)设物体带电荷量为q，运动的最大位移为xm，由动能定理得－qExm－μmgxm＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得eq\f(qE,mg)＝eq\f(3,4)(2)设物体运动到离出发点距离为x处动能与电势能相等，即eq\f(1,2)mv2＝qEx在此过程中，由动能定理得－qEx－μmgx＝eq\