2024高考物理一轮复习第7章静电场第2讲电场的能的性质课时作业含解析1

PAGE7-第2讲电场的能的性质1.(2024·湖南湘潭一模)(多选)某带电金属棒所带电荷匀称分布，其四周的电场线分布如图所示，在金属棒的中垂线上的两条电场线上有A、B两点，电场中另有一点C。已知A点到金属棒的距离大于B点到金属棒的距离，C点到金属棒的距离大于A点到金属棒的距离，则()A．A点的电势高于B点的电势B．B点的电场强度大于C点的电场强度C．负电荷在A点的电势能小于其在B点的电势能D．将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功BD[本题考查带电金属棒电场线分布、电场强度、电势等。由题图结合电场线的特点可知，该题中金属棒两侧的电场是对称的。依据电场线的疏密表示电场强度的大小，可知B点的电场强度大于C点的电场强度，选项B正确；依据沿着电场线方向电势渐渐降低，可知A点电势低于B点电势，选项A错误；依据电势能与电势的关系可知，负电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能，选项C错误；将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功，选项D正确。]2．(2024·辽宁辽南协作校一模)(多选)一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，若在a点和b点的电势能相等，则()A．a、b两点的电势肯定相等B．a、b两点场强可能相等C．作用于该点电荷的电场力肯定始终与其移动方向垂直D．该点电荷肯定沿等势面移动AB[本题考查电场强度、电势、电场力做功等。同一个点电荷若在a点和b点的电势能相等，依据电势能与电势的关系可知，a、b两点的电势肯定相等，选项A正确；a、b两点的电场强度可能相等，选项B正确；依据题述信息能得出点电荷从静电场中的a点移到b点电场力做功为零，不能得出作用于该点电荷的电场力肯定始终与其运动方向垂直，也不能得出该点电荷肯定沿等势面移动，选项C、D错误。]3．一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9C，在静电场中由a点移动到b点。在这过程中除静电力外，其他力做的功为6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，则a、b两点间的电势差Uab为()A．1×104V B.－1×104VC．4×104V D.－7×104VA[依据动能定理得Wab＋6.0×10－5J＝8.0×10－5J，则Wab＝8.0×10－5J－6.0×10－5J＝2.0×10－5J。由UAB＝eq\f(WAB,q)得Uab＝eq\f(2.0×10－5,2.0×10－9)V＝1×104V，选项A正确。]4.(2024·北京西城区期末)一带电粒子q射入固定在O点的点电荷Q的电场中，粒子只受电场力作用，运动轨迹如图中曲线所示，且OB<OA<OC。下列说法正确的是()A．q与Q带同种电荷B．q在A点的加速度大小大于在B点的加速度大小C．q在B点的速度大小大于在C点的速度大小D．q在B点的电势能大于在C点的电势能C[本题考查库仑定律和带电粒子在点电荷电场中的运动。由粒子只受库仑力作用的运动轨迹可知，q受到吸引力，q与Q带异种电荷，选项A错误；由于OB<OA，即B点距离O点较近，可知q在B点所受库仑力大小较大，q在A点的加速度大小小于在B点的加速度大小，选项B错误；由于OB<OC，粒子在C点的电势能大于在B点的电势能，依据粒子只受电场力作用时其动能和电势能之和保持不变可知，q在B点的速度大小大于在C点的速度大小，选项C正确，D错误。]5.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为0.80×10－8J。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量的肯定值为1.0×10－9C，那么()A．该电荷为负电荷B．该电荷为正电荷C．A、B两点的电势差UAB＝4.0VD．把电荷从A移到B，静电力做功为W＝2.5×10－10JA[A点的电势能大于B点的电势能，从A到B静电力做正功，所以该电荷肯定为负电荷，故选项A正确，选项B错误；静电力做功WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－0.80×10－8J＝0.40×10－8J，选项D错误；由UAB＝eq\f(WAB,q)得UAB＝eq\f(0.4×10－8,－1.0×10－9)V＝－4.0V，所以选项C错误。]6.(2024·湖南省六校联考)如图所示，空间中存在着由一固定的负点电荷Q(图中未画出)产生的电场。另一正点电荷q仅在电场力作用下沿曲线MN运动，在M点的速度大小为v0，方向沿MP方向，到达N点时速度大小为v，且v<v0，则()A．Q肯定在虚线MP下方B．M点的电势比N点的电势高C．q在M点的电势能比在N点的电势能小D．q在M点的加速度比在N点的加速度小C[场源电荷带负电，摸索电荷带正电，它们之间是吸引力，而曲线运动所受合力指向曲线的凹侧，故Q应当在轨迹的凹侧，故A错误；摸索电荷从M到N速度减小，说明M点离场源电荷较近，越靠近场源电荷电势越低，所以M点的电势比N点的电势低，故B错误；只有电场力做功，动能和电势能之和守恒，在N点动能小，故在N点电势能大，故C正确；离场源电荷越近，场强越大，加速度越大，所以q在M点的加速度比在N点的加速度大，故D错误。]7．(2024·江苏卷·5)一匀强电场的方向竖直向上。t＝0时刻，一带电粒子以肯定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P­t关系图象是()A[带电粒子所受电场力沿竖直方向，则粒子在电场中做类平抛运动，即沿初速度方向做匀速直线运动，沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，假设电场力大小为F，则P＝Fv，其中v为沿电场力方向的速度，则v＝at、a＝eq\f(F,m)，整理得P＝eq\f(F2,m)t，由关系式可知P­t图象应为一条过原点的倾斜直线，A正确，B、C、D错误。]8．(2024·广东珠海一模)(多选)如图，空间有平行于纸面的匀强电场，处于该电场中的直角三角形ABC直角边eq\x\to(BC)＝20cm，∠A＝60°，AD是∠A的角平分线。若在直角顶点B处有一个射线源，能朝空间各方向射出动能为1000eV的电子，则能在顶点A和C分别探测到动能为1100eV和900eV的电子，本题中运动的电子仅需考虑匀强电场的电场力，则()A．A、B间的电势差UAB＝100VB．该匀强电场的场强E＝1000V/mC．电场强度的方向沿A指向DD．整个三角形内，顶点C的电势最高ABC[本题考查依据已知带电粒子运动能量变更分析电场和电势状况。电子由B到A由动能定理可得－eUBA＝1100eV－1000eV，可得UBA＝－100V，所以UAB＝100V，故A正确；同理可知B、C间的电势差UBC＝100V，所以A、C间的电势差为UAC＝100V＋100V＝200V；由几何学问可得AC在AD上的投影是AB在AD上投影的2倍，这就说明电场的方向肯定沿着AD，并且由A指向D，故C正确。由几何学问可得AB在AD上的投影为10cm，所以电场强度的大小为E＝eq\f(100,0.1)V/m＝1000V/m，故B正确；分析可知，整个三角形内，顶点A的电势最高，故D错误。]9．(2024·湖北省十堰市调研)有一静电场，其电势φ随x坐标的变更而变更，变更的图象如图所示。若将一带负电的粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放，电场中P、Q两点的横坐标分别为1mm、4mm，下列说法正确的是()A．粒子将沿x轴正方向始终向前运动B．粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反C．粒子经过P点与Q点时，动能相等D．粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等C[依据顺着电场线方向电势降低可知，0～2mm内，电场线沿x轴负方向，粒子所受的电场力沿x轴正方向做加速运动；在2～6mm内电场线沿x轴正方向，粒子所受的电场力沿x轴负方向，粒子做减速运动，6mm处粒子的速度为零；然后粒子向左先做加速运动后做减速运动，即在0～6mm间做往复运动，故A项错误。φ­t图象的斜率大小等于场强E，则知P点的场强大于Q点的场强，则粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度，加速度方向相反，故B项错误。粒子经过P点与Q点时，电势相等，则其电势能相等，由能量守恒知动能相等，故C项正确．粒子经过P点与Q点时，速率相等，但电场力不同，则电场力做功的功率不等，故D项错误。]10．(2024·天津一中月考)(多选)粗糙绝缘的水平面上方存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，在x轴上的电势φ与坐标x的关系用如图所示的曲线表示，图中斜线为该曲线过点(0.15m,3×105V)的切线。现有一质量m＝0.20kg，电荷量q＝2.0×10－8C的滑块P(可视作质点)，从x＝0.10m处由静止释放，其与水平面间的动摩擦因数μ＝0.02。取重力加速度g＝10m/s2。则下列说法正确的是()A．x＝0.15m处的场强大小为2.0×106V/mB．滑块运动的加速度渐渐减小C．滑块运动的最大速度大小约为0.1m/sD．滑块最终在x＝0.3m处停下AC[A.B.电势φ与位移x图线的斜率表示电场强度，则x＝0.15m处的场强：E＝eq\f(φ,Δx)＝eq\f(3×105－0,0.3－0.15)V/m，此时的电场力F＝qE＝2×10－8×2×106N＝0.04N，滑动摩擦力大小为：f＝μmg＝0.02×2N＝0.04N，在x＝0.15m前，电场力大于摩擦力，做加速运动，加速度渐渐减小，x＝0.15m后电场力小于摩擦力，做减速运动，加速度渐渐增大，故A正确，B错误。C．在x＝0.15m时，电场力等于摩擦力，速度最大，依据动能定理得：qU－fx＝eq\f(1,2)mv2，因为0.10m和0.15m处的电势差大约为1.5×105V，代入求解，最大速度大约为0.1m/s，故C正确；D．滑块最终在0.3m处停下则满意：qU－fx＝0－0①因为0.10m和0.30m处的电势差大约为3.0×105V，代入得：qU＝2.0×10－8×3.0×105＝6.0×10－3J②fx＝0.02×0.2×10×(0.30－0.10)＝8×10－3J③由①②③得，滑块不能够滑到x＝0.30m处。故D错误。]11．(2024·全国卷Ⅲ·21)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是()A．电场强度的大小为2.5V/cmB．坐标原点处的电势为1VC．电子在a点的电势能比在b点的低7eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eVABD[如图所示，由匀强电场中两平行线距离相等的两点间电势差相等知，Oa间电势差与bc间电势差相等，故O点电势为1V，选项B正确；则在x轴上，每0.5cm长度对应电势差为1V,10V对应的等势线与x轴交点e坐标为(4.5,0)，△aOe中，Oe∶Oa＝4.5∶6＝3∶4，由几何学问得：Od长度为3.6cm，代入公式E＝eq\f(U,d)得，E＝2.5V/cm，选项A正确，电子带负电，电势越高，电势能越小，电子在a点的电势能比在b点的高7eV，选项C错误，电子从b点运动到c点，电场力做功W＝eU＝9eV，选项D正确。]12.(2024·湖南常德一模)如图所示，在匀强电场中有O、A、B三点，OA＝OB＝5cm，O点电势为φ0＝5V、A点电势为φA＝0，OA与OB的夹角为120°，A、B在同一条竖直线上。现有一不计重力、带电荷量为e的粒子从A点沿AO方向射入电场，经过B点时动能与在A点时相同，则下列说法正确的是()A．粒子带负电B．粒子运动过程中，电势能先减小后增大C．粒子能运动到O点D．匀强电场的电场强度大小为200V/m，方向垂直AB向右D[本题考查依据匀强电场中的电势大小分析匀强电场中粒子的运动。由于粒子在A、B两点的动能相同，依据动能定理有qUAB＝EkB－EkA，可得UAB＝0，即A、B两点为等势点，故AB连线为等势线，由O、A点电势分别为5V、0，可知电场方向为垂直AB向右，电场力垂直AB连线向右，可知粒子带正电，故A错误；由题图可知，粒子从A到B的过程中，电场力与速度方向的夹角先大于90°后小于90°，故电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故B错误；依据曲线运动的轨迹与速度方向、合外力方向的关系可知粒子不能到达O点，故C错误；O、A两点沿电场方向的距离为d＝OAcos60°＝2.5cm＝0.025m，由电势差与电场强度的关系可得电场强度为E＝eq\f(U,d)＝eq\f(5,0.025)V/m＝200V/m，方向为垂直AB向右，故D正确。]13．(2024·全国卷Ⅱ·20)(多选)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止起先运动，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增大后减小B．在M、N两点间，粒子的轨迹肯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肯定与粒子轨迹在该点的切线平行AC[本题考查带电粒子在静电场中的运动，考查的核心素养是科学思维。在两个同种点电荷的电场中，一带同