2019高考物理最后冲刺增分小题狂练: 21 Word版含解析.pdf
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1、小题狂练 21 电场能的性质 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 21 12018全国卷(多选)图中虚线 a、b、c、d、f 代表匀强电场 内间距相等的一组等势面, 已知平面 b 上的电势为 2 V 一电子经过 a 时的动能为 10 eV,从 a 到 d 的过程中克服电场力所做的功为 6 eV.下 列说法正确的是( ) A平面 c 上的电势为零 B该电子可能到达不了平面 f C该电子经过平面 d 时,其电势能为 4 eV D该电子经过平面 b 时的速率是经过 d 时的 2 倍 答案:AB 解析:A 对:因等势面间距相等,由 UEd 得相邻虚线之间电 势差相等,由 a 至 d,eUad6 eV
2、,故 Uad6 V; 各虚线电势如图所示,因电场力做负功,故电场方向向右,沿电 场线方向电势降低,c0. B 对:因电子的速度方向未知,若不垂直于等势面,如图中实线 所示,电子可能到达不了平面 f. C 错:经过 d 时,电势能 Eped2 eV. D 错:由 a 到 b,WabEkbEka2 eV,所以 Ekb8 eV; 由 a 到 d,WadEkdEka6 eV,所以 Ekd4 eV; 则 Ekb2Ekd,根据 Ek mv2知 v0vd. 1 2 2 22019广东省肇庆市鼎湖中学模拟在电场中,下列说法正确 的是( ) A某点的电场强度大,该点的电势一定高 B某点的电势高,试探电荷在该点的
3、电势能一定大 C某点的场强为零,试探电荷在该点的电势能一定为零 D某点的电势为零,试探电荷在该点的电势能一定为零 答案:D 解析:电势是人为规定的,其值与电场强度无关,电势能与零势 能面的选取有关,与电场强度无关,A、C 项错误;负电荷在高电势 处比在低电势处电势能小,B 项错误;根据 Epq 可知,电势为零, 电势能为零,D 项正确 32019江西省南昌模拟在雷雨天气中,大树就相当于一带电 荷量较大的点电荷,1 和 2 是以树为圆心的同心圆有甲、乙、丙、 丁四头相同的牛按如图所示位置和方向分别站在地面上 由此可判断 ( ) A牛丙所处位置的电场强度为零 B牛乙和牛丙两处电场强度相同 C牛丁处
4、的电势一定高于牛乙处的电势 D牛甲前后脚电势差最大,处于最危险的状态 答案:D 解析 : 根据题述,由点电荷电场模型,及点电荷电场强度的特点, 知题图中 1、2 两个同心圆可视为等势线根据点电荷电场强度公式 可知牛丙所处位置的电场强度不为零, 选项 A 错误 根据点电荷电场 强度公式可知, 牛乙和牛丙所处位置的电场强度的方向不同, 选项 B 错误题中没有说明大树带何种电荷,若大树带正电荷,根据正电荷 电势分布特点, 则牛丁处的电势高于牛乙处的电势, 若大树带负电荷, 则牛丁处的电势低于牛乙处的电势,选项 C 错误应用点电荷电场 特点分析可知,题图中牛丁虽然距离场源大树较近,所在位置的电场 强度
5、较大,但是牛丁前后脚都在同一等势线上,电势差为零,同理分 析可知题图中牛乙前后脚间电势差为零, 而牛甲和牛丙前后脚不在等 势线上,且牛甲距离场源大树较近,所在位置的电场强度较大,前后 脚之间的电场强度平均值大于牛丙前后脚之间的电场强度平均值, 根 据 UEd 定性分析可知,牛甲前后脚电势差最大,根据欧姆定律 I U/R 可知,牛甲身体中通过的电流最大,所以处于最危险的状态,选 项 D 正确 42019东北三省四市模拟如图所示,在直角坐标系 xOy 平面 内存在一正点电荷,带电荷量为 Q,坐标轴上有 A、B、C 三点,已 知 OAOBBCa,其中 A 点和 B 点的电势相等,O 点和 C 点的
6、电势相等,静电力常量为 k,则( ) A点电荷位于 O 点处 BO 点电势比 A 点电势高 CC 点处的电场强度大小为kQ 2a2 D 将正的试探电荷从 A 点沿直线移动到 C 点, 电势能一直减小 答案:C 解析 : A 点和 B 点的电势相等,根据点电荷电场的特点可知,点 电荷位于 A 点和 B 点连线的垂直平分线上, O 点和 C 点的电势相等, 根据点电荷电场的特点可知,点电荷位于 O 点和 C 点连线的垂直平 分线上,即正点电荷处于坐标(a,a)处,选项 A 错误 ; 与 O 点相比,A 点距离场源电荷较近,所以 A 点电势比 O 点电势高,选项 B 错误 ; C 点到场源电荷的距离
7、为 ra,根据点电荷电场强度公式,C 点处2 电场强度大小为 ECk ,选项 C 正确;将正的试探电荷从 A Q r2 kQ 2a2 点沿直线移动到 C 点电场力先做负功后做正功,电势能先增大后减 小,选项 D 错误 5. 2019江苏省扬州市高邮中学检测(多选)两个不规则带电导体间 的电场线分布如图所示,已知导体附近的电场线均与导体表面垂直, a、b、c、d 为电场中几个点,并且 a、d 为紧靠导体表面的两点,选 无穷远处为电势零点,则( ) A场强大小关系有 EcEb B电势大小关系有 bd C将一负电荷放在 d 点时其电势能为负值 D将一正电荷由 a 点移到 d 点的过程中电场力做正功
8、答案:ABD 解析 : 从题图中可以看出 c 点电场线较密,则场强大小关系有 Ec Eb,A 正确 ; 因为沿着电场线的方向电势降低,d 点紧靠带负电导体 表面,电势大小关系有 bd,B 正确;以无穷远处为电势零点,负 电荷放在 d 点时其电势能为正值,故 C 错误;从题图中可以看出,a 点的电势高于 b 点的电势,而 b 点的电势又高于 d 点的电势,所以 a 点的电势高于 d 点的电势,正电荷在电势高处电势能大,在电势低处 电势能小,故正电荷从 a 点移到 d 点的过程中,电势能减小,则电场 力做正功,故 D 正确 6. 2019浙江省五校联考如图所示, 电场中的一簇电场线关于 y 轴 对
9、称分布,O 点是坐标原点,M、N、P、Q 是以 O 为圆心的一个圆 周上的四个点,其中 M、N 在 y 轴上,Q 点在 x 轴上,则( ) AM 点电势比 P 点电势高 BO、M 间的电势差等于 N、O 间的电势差 C一正电荷在 O 点的电势能小于在 Q 点的电势能 D将一负电荷从 M 点移到 P 点,电场力做正功 答案:D 解析 : 根据电场线与等势线垂直的特点, 在 M 点所在电场线上 M 点下方找到 P 点的等势点,根据沿电场线电势降低可知,P 点的电势 比 M 点的电势高,故 A 项错误;根据电场分布可知,O、M 间的平 均电场强度比 N、O 之间的平均电场强度小,故由 UEd 定性分
10、析 可知,O、M 间的电势差小于 N、O 间的电势差,故 B 项错误;由以 上分析,可知 O 点电势高于 Q 点,根据 Epq 可知,正电荷在 O 点时的电势能大于在 Q 点时的电势能,故 C 项错误 ; M 点的电势比 P 点的电势低, 负电荷从低电势处移动到高电势处电场力做正功, 故 D 项正确 7. 2019河北省承德二中测试(多选)某静电场中,与 x 轴重合的电 场线的电势 在 x 轴上的分布如图所示下列说法正确的是( ) A在 x 轴上,x3处的电场强度最大 Bx1处的电场强度大于 x4处的电场强度 C负电荷从 x2处移到 x4处,电势能减小 D 电荷量为q的正点电荷从x3处移到x4
11、处, 电场力做的功为q(2 1) 答案:BD 解析:x 图象的斜率 kE,即 x 图象的斜率的绝对 x 值表示电场强度大小,在 x 轴上,x3处图象的斜率为零,表示电场强 度为零;x1处斜率的绝对值大于 x4处斜率的绝对值,所以 x1处的电 场强度大于 x4处的电场强度,故 A 错误,B 正确由 x2处与 x4处的 电势相等, 可知负电荷从 x2处移到 x4处, 电势能不变, 故 C 错误 x3 处的电势为 2,x4处的电势为 1,则 x3到 x4的电势差 U21, 根据电场力做功计算公式可得电荷量为 q 的正点电荷从 x3移到 x4, 电场力做的功为 WqUq(21),故 D 正确 8201
12、9河南省南阳一中模拟(多选)如图所示为沿 x 轴方向的 电场强度E随位置x变化的关系图象, 在x轴负方向上的图象是直线, x 轴正方向为电场强度的方向,电子的电荷量为 e(e0)则下列说法 正确的是( ) A原点 O 处的电势最高,x1处的电势最低 B电子在x2处和 x1处的电势能相等 C将电子沿 x 轴从坐标原点 O 移到 x1处,电子的电势能增加 D将电子沿 x 轴从坐标原点 O 移到x1处,电场力做的功为 1 2 eE0x1 答案:CD 解析:电场线沿 x 轴正方向,由沿着电场线方向电势降低知,A 错误;在 Ex 图象中,图象与 x 轴所围成的面积表示电势差,由图 象可以得出x2处与 x
13、1处之间存在电势差,所以电子在x2处和 x1 处具有的电势能不相等,B 错误 ; 将电子沿 x 轴从坐标原点 O 移到 x1 处,电子克服电场力做功,电子的电势能增加,C 正确 ; 坐标原点 O 与x1处之间的电势差为 E0x1,所以将电子沿 x 轴从坐标原点 O 移 1 2 到x1处,电场力做的功为 eE0x1,D 正确 1 2 92019河南省豫北六校联考如图所示,半径为 R 的均匀带正 电薄球壳,壳内的电场强度处处为零,其球心位于坐标原点 O,一带 正电的试探电荷靠近球壳表面处由静止释放沿坐标轴向右运动 下列 关于坐标轴上某点电势 、 试探电荷在该点的动能 Ek与离球心距离 x 的关系图
14、线,可能正确的是( ) 答案:A 解析:当 xR 时,电势是定值,当 xR 时,电势为 k ,所 Q x 以 A 项正确,B 项错误;试探电荷受到的库仑力 Fk,而 F Qq x2 Ek x 越来越小,所以 C、D 项错误 102019山东省实验中学检测如图所示,质量可忽略的绝缘细 杆做成正方体框架,边长为 a,框架的每个顶点固定着一个带电荷量 为q、 质量为 m 的小球, 将这个框架静止放在足够粗糙的水平面上, 水平面上方有水平向右的匀强电场(未画出),场强为 E,下列说法正 确的是( ) A正方体中心位置处电场强度为零 B上方四个小球受到的电场力的合力均相同 C若以右下底边为轴把这个正方体
15、向右侧翻转 90,系统电势 能减少了 6qEa D若以右下底边为轴把这个正方体向右侧翻转 90,系统电势 能减少了 8qEa 答案:D 解析:正方体中心位置处电场强度为 E,A 项错误;上方四个小 球受到的电场力的合力方向不同,B 项错误;电场力做的功为系统电 势能的减少量,且电场力做的功与路径无关,则有 W4qE2a,C 项 错误,D 项正确 11. 2019山东师大附中模拟(多选)如图所示,水平向右的匀强电场 中,一带电粒子从 A 点以竖直向上的初速度开始运动,经最高点 B 后回到与 A 在同一水平线上的 C 点,粒子从 A 到 B 过程中克服重力 做的功为 2.0 J,电场力做的功为 3
16、.0 J,则( ) A粒子在 A 点的电势能比在 C 点多 12.0 J B粒子在 A 点的动能比在 B 点多 1.0 J C粒子在 A 点的机械能比在 C 点少 12.0 J D粒子在 C 点的动能为 12.0 J 答案:AC 解析:将粒子的运动沿水平和竖直方向正交分解,水平分运动为 初速度为零的匀加速直线运动,竖直分运动为匀变速直线运动,对于 初速度为零的匀加速直线运动, 在连续相等的前两段时间间隔内位移 之比为 13, 粒子从 A 到 B 过程中, 电场力做的功为 3.0 J, 粒子从 B 到 C 过程中,电场力做的功为 9.0 J,故粒子从 A 到 C 过程中,电场 力做的功为 12
17、J,粒子机械能增加,粒子在 A 点的机械能比在 C 点 少 12.0 J,粒子从 A 到 C 过程中,电势能减少 12.0 J,粒子在 A 点的 电势能比在 C 点多 12.0 J,故 A、C 项正确;粒子从 A 到 B 过程中克 服重力做的功为 2.0 J, 电场力做的功为 3.0 J, 合外力做的功为 1.0 J, 粒子在 A 点的动能比在 B 点小 1.0 J,故 B 项错误 ; 粒子从 A 到 C 过 程中, 电场力做的功为 12 J, 重力势能不变, 粒子在 C点的动能大于 12. 0 J,故 D 项错误 122019湖北省武汉调研 (多选)如图所示,空间分布着匀强电场,场中有与电场
18、方向平行 的四边形 ABCD,其中 M 为 AD 的中点,N 为 BC 的中点将电荷 量为q 的粒子, 从 A 点移动到 B 点, 电势能减小 E1; 将该粒子从 D 点移动到 C 点,电势能减小 E2.下列说法正确的是( ) AD 点的电势一定比 A 点的电势高 B匀强电场的电场强度方向必沿 DC 方向 C 若 A、 B 之间的距离为 d, 则该电场的电场强度的最小值为E 1 qd D若将该粒子从 M 点移动到 N 点,电场力做的功为E 1E2 2 答案:CD 解析 : 根据题述,将电荷量为q 的粒子从 A 点移动到 B 点,电 势能减小 E1,可知电场力做的功 W1E1,A 点电势高于 B
19、 点电势, 且 A、 B 两点间电势差为 U1, 将电荷量为q 的粒子从 D 点移动 E1 q 到 C 点, 电势能减小 E2, 可知电场力做的功 W2E2, D 点电势高于 C 点电势,且 D、C 两点间电势差为 U2,不能判断出 D 点的电势 E2 q 一定比 A 点的电势高,也不能判断出匀强电场的方向必沿 DC 方向, 选项 AB 错误;若 A、B 之间的距离为 d,电场方向沿 AB 方向,则 该电场的电场强度最小,由 E 可知电场强度最小值为 Emin U d U1 d , 选项 C 正确 ; 根据在匀强电场中沿两平行线等长距离电势差相等, E1 dq 可知 M、N 两点之间的电势差为
20、 U (U1U2)(E1E2),若将电 1 2 1 2q 荷量为q的粒子从M点移动到N点, 电场力做的功为WqU (E1 1 2 E2),选项 D 正确 132019广东省肇庆模拟(多选)如图 a 所示,光滑绝缘水平面 上有甲、乙两个点电荷t0 时,甲静止,乙以大小为 6 m/s 的初速 度向甲运动此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个 运动过程中没有接触),它们运动的 vt 图象如图 b 所示则由图线 可知( ) A两电荷的电性一定相反 Bt1时刻两电荷的电势能最大 C0t2时间内,两电荷间的静电力先增大后减小 D0t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能一直减小 答案:BC 解析:
21、由题图 b 可知,开始时乙做减速运动,甲做初速度为 0 的 加速运动,则两个电荷的电性一定相同,A 选项错误;在 t1时刻,两 个电荷共速,两个电荷间的距离最小,故在间距减小的过程中,电荷 始终克服电场力做功,以后两电荷的距离逐渐增大,电场力做正功, 故间距最小时两电荷的电势能最大,B 选项正确;在 0t2时间内, 两电荷间的距离先减小后增大,故它们之间的静电力先增大后减小, C 选项正确 ; 0t3时间内, 甲的速度一直增大, 故它的动能一直增大, 而乙的速度先减小后反向增大,故它的动能也是先减小后增大,D 选 项错误 142019重庆市巴蜀中学检测(多选)如图所示,竖直平面内有 一个圆,B
22、D 是其竖直直径,AC 是其另一条直径,该圆处于匀强电 场中,场强方向平行于圆周所在平面带等量负电荷的相同小球从圆 心 O 以相同的初动能沿不同方向射出,小球会经过圆周上不同的点, 其中通过圆周上 A 点的小球动能最小,忽略空气阻力,下列说法中 正确的是( ) A电场方向沿 OA 方向 B小球经过圆周上的不同点时,过 B 点的小球的动能和电势能 之和最小 C小球经过圆周上的不同点时,过 C 点的小球的电势能和重力 势能之和最小 D小球经过圆周上的不同点时,机械能最小的小球应经过劣弧 CD 上的某一点 答案:BC 解析:在这个电场中,小球受到两个力:重力和电场力,在 A 点动能最小,那说明速度最
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