2022年新高考物理一輪復(fù)習(xí)練習(xí)：專題54電場能的性質(zhì)-(含解析)

專題54電場能的性質(zhì)1．[2021·全國乙卷]如圖(a)，在一塊很大的接地金屬平板的上方固定一負(fù)電荷．由于靜電感應(yīng)，在金屬平板上表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷，金屬板上方電場的等勢面如圖(b)中虛線所示，相鄰等勢面間的電勢差都相等．若將一正試探電荷先后放于M和N處，該試探電荷受到的電場力大小分別為FM和FN，相應(yīng)的電勢能分別為EpM和EpN，則()A．FM＜FN，EpM＞EpNB．FM＞FN，EpM＞EpNC．FM＜FN，EpM＜EpND．FM＞FN，EpM＜EpN2.[2020·全國卷Ⅱ]如圖，豎直面內(nèi)一絕緣細(xì)圓環(huán)的上、下半圓分別均勻分布著等量異種電荷．a(chǎn)、b為圓環(huán)水平直徑上的兩個點，c、d為豎直直徑上的兩個點，它們與圓心的距離均相等．則()A．a(chǎn)、b兩點的場強相等B．a(chǎn)、b兩點的電勢相等C．c、d兩點的場強相等D．c、d兩點的電勢相等3．[2021·河北衡水中學(xué)月考](多選)如圖所示，在真空中A、B兩點分別固定等量異種點電荷－Q和＋Q，O是A、B連線的中點，acbd是以O(shè)為中心的正方形，m、n、p分別為ad、db、bc的中點，下列說法正確的是()A．m、n兩點的電場強度相同B．電勢的高低關(guān)系φn＝φpC．正電荷由a運動到b，其電勢能增加D．負(fù)電荷由a運動到c，電場力做負(fù)功4．[2021·廣東卷]如圖是某種靜電推進裝置的原理圖，發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端，兩極間產(chǎn)生強電場，虛線為等勢面．在強電場作用下，一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極，a、b是其路徑上的兩點．不計液滴重力．下列說法正確的是()A．a(chǎn)點的電勢比b點的低B．a(chǎn)點的電場強度比b點的小C．液滴在a點的加速度比在b點的小D．液滴在a點的電勢能比在b點的大5.[2021·廣東七校聯(lián)考]如圖所示是兩個等量異種點電荷，A、B為兩點電荷連線的垂直平分線上兩點，C、D為兩點電荷連線上兩點，且A、B、C、D與O點間的距離相等，則()A．A、B、C、D四點場強相同B．C點電勢比D點電勢低C．試探正電荷沿直線從A運動到B，電場力不做功D．試探正電荷從C運動到D，電勢能增加6．對于真空中電荷量為q的靜止點電荷而言，當(dāng)選取離點電荷無窮遠處的電勢為零時，離點電荷距離為r處的電勢為φ＝eq\f(kq,r)(k為靜電力常量).如圖所示，兩電荷量大小均為Q的異種點電荷相距為d，現(xiàn)將一質(zhì)子(電荷量為e)從兩電荷連線上的A點沿以負(fù)電荷為圓心、半徑為R的半圓形軌跡ABC移到C點，在質(zhì)子從A點到C點的過程中，系統(tǒng)電勢能的變化情況為()A．減少eq\f(2kQeR,d2－R2)B．增加eq\f(2kQeR,d2＋R2)C．減少eq\f(2kQe,d2－R2)D．增加eq\f(2kQe,d2＋R2)7．[2021·金華十校聯(lián)考]如圖所示為范德格拉夫起電機，直流高壓電源的正電荷通過電刷E、傳送帶、電刷F，源源不斷地傳到球殼的外表面，并均勻地分布在球殼的外表面上，從而在球殼和大地間形成高電壓．當(dāng)達到某穩(wěn)定的高壓時，一個電子僅在電場力作用下，從金屬球殼外空間中A點運動到B點，下列說法正確的是()A．電子在A點的電勢能小于B點的電勢能B．電子在A點的加速度小于B點的加速度C．電子在A點的速度小于B點的速度D．A點的電勢比B點的電勢低8．[2021·廣州調(diào)研](多選)如圖，在勻強電場中，質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球由靜止釋放沿斜向下做直線運動，軌跡與豎直方向的夾角為θ，則()A．場強最小值為eq\f(mg,q)B．電場方向可能水平向左C．電場力對小球可能不做功D．小球的電勢能可能增加9．[2021·成都摸底](多選)如圖所示為某電場中的一條電場線．一負(fù)電荷以大小為v0的速度從M點沿電場線運動到N點，經(jīng)歷時間為t1，電勢能變化量為ΔEp1.另一正電荷以大小為v0的速度從N點沿電場線運動到M點，經(jīng)歷時間為t2，電勢能變化量為ΔEp2.已知v0的方向平行于電場線，兩電荷的質(zhì)量相等、電荷量絕對值相等，不計電荷的重力，則()A．ΔEp1可能小于ΔEp2B．ΔEp1一定等于ΔEp2C．t1可能小于t2D．t1一定等于t210.[2021·湖南卷](多選)如圖，圓心為O的圓處于勻強電場中，電場方向與圓平面平行，ab和cd為該圓直徑．將電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到b點，電場力做功為2W(W>0)；若將該粒子從c點移動到d點，電場力做功為W.下列說法正確的是()A．該勻強電場的場強方向與ab平行B．將該粒子從d點移動到b點，電場力做功為0.5WC．a(chǎn)點電勢低于c點電勢D．若只受電場力，從d點射入圓形電場區(qū)域的所有帶電粒子都做曲線運動11．[2021·山東濰坊模擬]如圖所示，相距10cm的平行板A和B之間有勻強電場，電場強度E＝2×103V/m，方向向下．電場中C點距B板3cm，B板接地，下列說法正確的是()A.A板電勢φA＝2×104VB．A板電勢φA＝－200VC．C點電勢φC＝60VD．C點電勢φC＝－60V12．[2021·遼寧五校協(xié)作體聯(lián)考]如果空氣中的電場很強，空氣將急速地發(fā)生破裂或分解，那么空氣就從絕緣體變成了異體，這種現(xiàn)象稱為空氣的“擊穿”．已知高鐵上方的高壓電接觸網(wǎng)的電壓為27.5kV.陰雨天時當(dāng)雨傘傘尖周圍的電場強度達到2.5×104V/m時空氣就有可能被擊穿．因此乘客陰雨天打傘站在站臺上時，傘尖與高壓電接觸網(wǎng)的距離應(yīng)大于()A．0.6mB．1.1mC．1.6mD．2.1m13．[2021·貴陽市高三測試]如圖所示，豎直實線表示某勻強電場中的一簇等勢面，具有一定初速度的帶電小球的電場中從A到B做直線運動(如圖中虛線所示).小球只受電場力和重力，則該帶電小球從A運動到B的過程中()A．做勻速直線運動B．機械能守恒C．機械能逐漸增大，電勢能逐漸減小D．機械能逐漸減小，電勢能逐漸增大14．(多選)靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點由靜止開始運動，N為粒子運動軌跡上的另外一點，則()A．運動過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小B．在M、N兩點間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合C．粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能D．粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線平行15.[2021·包頭測試](多選)如圖所示，勻強電場的方向與長方形abcd所在的平面平行，ab＝eq\r(3)ad.電子從a點運動到b點的過程中電場力做的功為4.5eV；電子從a點運動到d點的過程中克服電場力做的功為4.5eV.以a點的電勢為電勢零點，下列說法正確的是()A．b點的電勢為4.5VB．c點的電勢為3VC．該勻強電場的方向是由b點指向a點D．該勻強電場的方向是由b點垂直指向直線ac16．[2021·海口調(diào)研](多選)如圖所示，在光滑絕緣水平地面上相距為L處有兩個完全相同的帶正電小球A和B，它們的質(zhì)量都為m.現(xiàn)由靜止釋放B球，同時A球以大小為v0的速度沿兩小球連線方向向B球運動，運動過程中，兩球最小距離為eq\f(L,3)，下列說法正確的是()A．距離最小時與開始時B球的加速度之比為9∶1B．從開始到距離最小的過程中，電勢能的增加量為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))C．A、B組成的系統(tǒng)動能的最小值是eq\f(1,4)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))D．B球速度的最大值為v017.(多選)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強電場中，電場方向與此平面平行，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點．一電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到b點，其電勢能減小W1；若該粒子從c點移動到d點，其電勢能減小W2.下列說法正確的是()A．此勻強電場的場強方向一定與a、b兩點連線平行B．若該粒子從M點移動到N點，則電場力做功一定為eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之間的距離為L，則該電場的場強大小一定為eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，則a、M兩點之間的電勢差一定等于b、N兩點之間的電勢差18．[2021·山西大同開學(xué)考試]如圖甲，A、B是一條電場線上的兩點，若在某點釋放一初速度為零的電子，電子僅受電場力作用，并沿電場線從A點運動到B點，其速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．則()A．A、B兩點的電勢φA<φBB．A、B兩點的電場強度EA＝EBC．電子在A、B兩點的電場力FA>FBD．電子在A、B兩點的電勢能EpA<EpB19．[2021·合肥質(zhì)檢](多選)如圖所示，A、B、C、D為勻強電場中相鄰的四個等勢面，一電子經(jīng)過等勢面D時，動能為16eV，速度方向垂直于等勢面D，飛經(jīng)等勢面C時，電勢能為－8eV，飛至等勢面B時速度恰好為零，已知相鄰等勢面間的距離均為4cm，(電子重力不計)則下列說法正確的是()A．電子做勻變速直線運動B．勻強電場的場強大小為100V/mC．等勢面A的電勢為－8VD．電子再次飛經(jīng)D等勢面時，動能為16eV20．[2021·邯鄲摸底](多選)如圖所示，虛線A、B、C、D是某勻強電場中的4個平行且等距的等勢面，其中等勢面C的電勢為0，一電子僅在靜電力的作用下運動，經(jīng)過A、D等勢面時的動能分別為26eV和5eV，則下列說法正確的是()A．等勢面D的電勢為－7VB．等勢面B的電勢為4VC．該電子不可能到達電勢為－10V的等勢面D．該電子運動到某一位置，其電勢能變?yōu)?eV時，它的動能為4eV21．[2021·長春質(zhì)檢]如圖所示，MN是一正點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線，某一帶負(fù)電的粒子(不計重力)從a運動到b經(jīng)過這條電場線的軌跡如圖中虛線所示．下列判斷正確的是()A．粒子從a運動到b的過程中動能逐漸減小B．粒子在a點的電勢能大于在b點的電勢能C．正點電荷一定位于M的左側(cè)D．粒子在a點的加速度大于在b點的加速度22．[2021·福州測試](多選)如圖所示，勻強電場中的三個點A、B、C構(gòu)成一個直角三角形，∠ACB＝90°，∠ABC＝60°，eq\x\to(BC)＝d.把一個帶電荷量為＋q的點電荷從A點移動到B點電場力不做功，從B點移動到C點電場力做功為W.若規(guī)定C點的電勢為零，則()A．A點的電勢為－eq\f(W,q)B．B、C兩點間的電勢差為UBC＝eq\f(W,q)C．該電場的電場強度大小為eq\f(W,dq)D．若從A點沿AB方向飛入一電子，其運動軌跡可能是甲23．用如圖1所示裝置研究平拋運動．將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點．移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點．(1)下列實驗條件必須滿足的有________．A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末段水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球(2)為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系．a(chǎn)．取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________(選填“最上端”“最下端”或者“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時________(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重錘線平行．b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則eq\f(y1,y2)________eq\f(1,3)(選填“大于”“等于”或者“小于”).可求得鋼球平拋的初速度大小為________(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，結(jié)果用上述字母表示).(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是________．A．從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡(4)伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣．這實際上揭示了平拋物體________．A．在水平方向上做勻速直線運動B．在豎直方向上做自由落體運動C．在下落過程中機械能守恒(5)牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星．同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分析原因．24．空間存在一方向豎直向下的勻強電場，O、P是電場中的兩點．從O點沿水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個質(zhì)量均為m的小球A、B.A不帶電，B的電荷量為q(q>0).A從O點發(fā)射時的速度大小為v0，到達P點所用時間為t；B從O點到達P點所用時間為eq\f(t,2).重力加速度為g，求(1)電場強度的大?。?2)B運動到P點時的動能．專題54電場能的性質(zhì)1．A根據(jù)等差等勢面越密處電場強度越大，可知N處的電場強度EN大于M處的電場強度EM，由電場力公式F＝qE可知，試探電荷在N處所受的電場力FN大于在M處受到的電場力FM.由于越靠近負(fù)電荷電勢越低，可知N點的電勢φN低于M點電勢φM，根據(jù)電勢能公式Ep＝qφ，可知正試探電荷在N處的電勢能EpN小于在M處的電勢能EpM，所以選項A正確．2．ABC圓環(huán)上電荷量分布關(guān)于cd左右對稱，且對稱部分電性相同；圓環(huán)上、下部分電荷量分布關(guān)于ab對稱，但上、下部分所帶電荷的電性相反．故直線ab上場強處處垂直于ab豎直向下，沿電場線方向電勢逐漸降低，由此可知：Ea＝Eb，φa＝φb，Ec＝Ed，φc>φd，故A、B、C正確，D錯誤．3．BC由等量異種電荷形成的電場的特點可知，m、n兩點的電場方向不同，A錯誤；n、p兩點關(guān)于A、B連線上下對稱，電勢相等，B正確；正電荷由a運動到b，電場力做負(fù)功，電勢能增大，C正確；負(fù)電荷由a運動到c，電場力做正功，D錯誤．4．D由于發(fā)射極與電源正極相連接，故發(fā)射極電勢高于吸極電勢，故a點電勢比b點電勢高，A錯誤；等勢面的疏密反映電場線的疏密，故a點的電場強度大于b點的，液滴在a點的加速度大于b點的，B、C錯誤；帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極，從a到b電場力做正功，故電勢能減小，D正確．5．C6．AA點的電勢為φA＝－keq\f(Q,R)＋keq\f(Q,d－R)＝－eq\f(kQ（d－2R）,R（d－R）)，C點的電勢為φC＝－keq\f(Q,R)＋keq\f(Q,d＋R)＝－eq\f(kQd,R（d＋R）)，則A、C兩點間的電勢差為UAC＝φA－φC＝－eq\f(kQ（d－2R）,R（d－R）)＋eq\f(kQd,R（d＋R）)＝eq\f(2kQR,d2－R2)，質(zhì)子從A點移到C點，電場力做功為WAC＝eUAC＝eq\f(2kQeR,d2－R2)，且做的是正功，所以質(zhì)子的電勢能減少eq\f(2kQeR,d2－R2)，故A正確．7．A8.CD9.BC10．AB如圖所示，分別過c點和d點作ab的垂線，由幾何關(guān)系可知，圓心O、垂足e和f將ab四等分，又因為粒子從a點移動到b點做的功為從c點移動到d點做功的兩倍，所以粒子從a點到b點沿電場方向移動的距離為從c點到d點沿電場方向移動距離的兩倍，則勻強電場的場強方向與ab平行，A正確；根據(jù)勻強電場的特點可知，將粒子從d點移動到b點電場力做的功是將該粒子從a點移動到b點電場力做的功的eq\f(1,4)，即將粒子從d點移動到b點電場力做的功為0.5W，B正確；根據(jù)正粒子在電場中移動過程做功的情況可知，電勢φa>φc>φd>φb，C錯誤；若粒子只受電場力，當(dāng)粒子從d點射入圓形電場區(qū)域的速度方向與ab平行時，帶電粒子做勻變速直線運動，D錯誤．11．C由U＝Ed可知，兩極板之間的電勢差為200V；又φB＝0，所以A板的電勢為200V，AB錯誤；C點的電勢φC＝eq\f(3,10)φA＝60V，C正確，D錯誤．12．B由題意知傘尖與高壓電接觸網(wǎng)間的電勢差U＝27.5kV，當(dāng)電場強度E＝2.5×104V/m時，由公式U＝Ed得d＝eq\f(U,E)＝eq\f(27.5×103,2.5×104)m＝1.1m，傘尖與高壓電接觸網(wǎng)的距離應(yīng)大于1.1m，B正確．13．D電場線與等勢面垂直，所以電場線應(yīng)水平；帶電小球在勻強電場中受到豎直向下的重力和水平方向的電場力作用，帶電小球做直線運動，合力與速度在一條直線上，所以帶電小球所受的電場力方向必定水平向左，小球做勻減速直線運動，選項A錯誤；由于電場力對帶電小球做負(fù)功，所以帶電小球的機械能逐漸減小，電勢能逐漸增大，選項BC錯誤，D正確．14．AC本題考查帶電粒子在電場中運動的問題，體現(xiàn)了能量觀念、科學(xué)推理等核心素養(yǎng)．粒子僅在電場力作用下由靜止開始運動，運動過程中，電場力可能先做正功后做負(fù)功，速度可能先增大后減小，A正確；若電場線為曲線，則粒子運動的軌跡與電場線不重合，B錯誤；由能量守恒定律知動能與電勢能之和恒定，而粒子在N點有動能或動能為0，則粒子在N點的電勢能不可能高于在M點的電勢能，C正確；粒子在N點所受電場力的方向沿電場線切線方向，與軌跡切線不一定平行，D錯誤．15．AD16.AC17.BD18．A由題圖乙可知，電子由靜止開始沿電場線從A運動到B，電場力的方向從A到B，電子帶負(fù)電，則場強方向從