【突破高考】福建省高考物理 能力专项突破课时提能演练 6.2电场能的性质的描述（含解析）

【突破高考】福建省2013年高考物理能力专项突破课时提能演练6.2电场能的性质的描述（含解析）(40分钟100分)一、选择题(本大题共8小题，每小题9分，共72分.每小题只有一个选项正确)1.(易错题)如图所示，AB、CD为一圆的两条直径且相互垂直，O点为圆心.空间存在一未知静电场，方向与圆周所在平面平行.现让一电子先从A点运动至C点，电势能减少了Ep；又从C点运动到B点，电势能增加了Ep.那么此空间存在的静电场()A.一定是匀强电场，方向垂直于AB由O点指向C点B.一定是匀强电场，方向垂直于AB由C点指向O点C.可能是位于O点的正点电荷形成的电场D.可能是位于D点的负点电荷形成的电场2.(2012·龙岩模拟)在某静电场中，将一负电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()A.a点的电场强度一定比b点大B.a点的电势一定比b点高C.电场线一定由a点指向b点D.该负电荷的动能一定减小3.(预测题)如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为r，将带等电荷量的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称，+q与O点的连线和OC夹角为30°，下列说法正确的是()A.A、C两点的电势关系是φA=φCB.B、D两点的电势关系是φB=φDC.A、O点的场强大小、方向相同D.B、D点的场强大小、方向相同4.(2012·漳州模拟)如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则()A.电子将沿x轴负方向运动B.电子的电势能将增大-6-\nC.电子运动的加速度恒定D.电子运动的加速度先减小后增大5.(2012·沈阳模拟)真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示，分别标记为1、2、3、4、5，且1、2和5、4分别关于3对称.以电场线3上的某点为圆心画一个圆，圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e，则下列说法中正确的是()A.电场强度Ea>EcB.电势φb>φdC.将一正电荷由a点移到d点，电场力做正功D.将一负电荷由b点移到e点，电势能减小6.(2012·宜宾模拟)如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷Q，从M点无初速释放一带有恒定负电荷的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止.则从M点运动到N点的过程中，下列说法中正确的是()A.小物块所受电场力逐渐增大B.小物块具有的电势能逐渐增大C.Q电场中M点的电势高于N点的电势D.小物块电势能的减少量等于克服摩擦力做的功7.(创新题)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点电势最高，则()A.C点的电场强度大小为零B.A点的电场强度大小为零C.NC间场强方向沿x轴正方向D.将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做负功后做正功8.(创新题)如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC=∠CAB=30°，BC=m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量q=-2×10-6C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×-6-\n10-5J，由B移到C的过程中电场力做功6×10-6J，下列说法正确的是()A.B、C两点的电势差UBC=3VB.A点的电势低于B点的电势C.负电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加D.该电场的场强为1V/m二、非选择题(本大题共2小题，共28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)9.(14分)如图所示，在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场，现有一个质量m=2.0×10-3kg、电量q=2.0×10-6C的带正电的物体(可视为质点)，从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为x=6.0t-10t2，式中x的单位为m，t的单位为s.不计空气阻力，取g=10m/s2.(1)求匀强电场的场强大小和方向；(2)求带电物体在0～0.5s内电势能的变化量.10.(易错题)(14分)如图所示，带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C点，斜面上有A、B两点，且A、B和C在同一直线上，A和C相距为L，B为AC中点.现将一带电小球从A点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度正好又为零.已知带电小球在A点处的加速度大小为，静电力常量为k,求：(1)小球运动到B点时的加速度大小.(2)B和A两点间的电势差(用Q和L表示).答案解析1.【解析】选D.由题意知，WAC=-eUAC，为正功，故UAC<0，即φA<φC，又因从A至C再到B，W电=0，所以φA=φB，故φA=φB<φC，则该电场可能是匀强电场，也可能是点电荷形成的电场.若电场为匀强电场，则AB为等势面，电场方向与AB垂直，方向由C指向O，A、B错误；若电场是由位于O点的正点电荷形成的，因为OA=OB=OC，则φA=φB=φC，故C错误；若电场是由位于D点的负点电荷形成的，因为DA=DB<DC，所以φA=φB<φC，D对.-6-\n2.【解析】选B.根据题意，负电荷是从高电势移到低电势处，电势能增加，但不知道是否有其他力做功，故无法判断动能的变化，B正确，D错误；电场线不一定由a点指向b点，a点的电场强度也不一定大于b点的电场强度，故A、C错误.3.【解析】选A.根据等量异号点电荷电场中等势面的形状以及特点可知，由于A、C两点是两点电荷连线中垂线上的两点，即它们在同一等势面上，故φA=φC，A对；B、D两点的电势关系为φB＞φD，B错；根据等量异号点电荷电场中电场线的形状及特点可知，A、O点的场强方向相同、大小关系为EO＞EA，C错；B、D两点场强方向不同，大小相同，D错.4.【解析】选D.由题图乙可知，沿x轴正方向电势越来越高，故电场线方向沿x轴负方向，电子受到的电场力沿x轴正方向，故电子将沿Ox方向运动，电子的电势能将减小，A、B错误；因电势φ随x的增大，其变化率先减小后增大，故沿x轴正方向，电场强度先减小后增大，电子运动的加速度先减小后增大，D正确，C错误.5.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)等势面与电场线垂直，题图中的圆不是等势面.(2)沿电场线方向，等势面的电势逐渐降低.【解析】选A.由点电荷电场分布特点可知，以点电荷为圆心的圆上各点的电势和场强大小均相等，沿如题图所示的电场方向，等势面的电势越来越低，电场线越来越密，故Ea>Ec，A正确；φb=φd，B错误；Uad<0，正电荷由a点移到d点时，Wad=Uadq<0，C错误；又Ube>0，负电荷由b点移到e点时，Wbe=Ube·(-q)<0，即电场力做负功，电势能增大，D错误.6.【解析】选D.因小物块带负电荷，从M点释放后向N点运动，故小物块受到的库仑力水平向左，故Q带负电荷，在由M到N的过程中，库仑力逐渐减小，电场力做正功，电势能减小，故A、B均错误；因电场方向由N指向M，故N点电势比M点电势高，C错误；由动能定理可知，W电-Wf=0，故电场力对小物块所做的功等于小物块电势能的减少量，等于克服摩擦力做的功，故D正确.7.【解析】选A.由题图可知，由O点到M点，电势一直降低，且图线在A点的斜率也不为零，故A点的电场强度大小不为零，而C点向N、向D两个方向电势均降低，说明C点两侧电场方向相反，且图线在C点的切线斜率为零，故C点电场强度大小为零，故A正确，B错误；由N到C电势升高，故NC间电场方向沿x轴负方向，C错误；WNC=UNC·q，UNC<0，q<0，故WNC>0，而WCD=UCDq，UCD>0，q<0，所以WCD<0，D错误.【总结提升】由φ-x图象分析场强、电势的大小关系(1)在φ-x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向.(2)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ-x图线存在极值，其切线的斜率为零.-6-\n(3)在φ-x图象中分析移动电荷时电势能的变化，可用WAB=qUAB，分析WAB的正负，然后作出判断.8.【解析】选D.由W=qU和W=-ΔEp(ΔEp为电荷电势能的增量)得，A、B两点间电势差UAB=V=6V，UBC=V=-3V，A、B错；由UAC=UAB-UCB=UAB+UBC得：UAC=3V，故C点电势低于A点电势，负电荷由C点移到A点的过程中，电场力做正功，负电荷的电势能减小，C错；如图所示，D为AB中点，则UDB=3V，DB=3m，电场线垂直于等势面，因此电场线与AB平行，场强E==1V/m，D正确.【变式备选】空间有平行于纸面的匀强电场.一电荷量为-q的质点(重力不计)，在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N，如图所示，已知力F和MN间夹角为θ，MN间距离为d，则()A.MN两点的电势差为B.匀强电场的电场强度大小为C.带电质点由M运动到N的过程中，电势能减少了FdcosθD.若要使带电质点由N向M做匀速直线运动，则F必须反向【解析】选A.由于带电质点做匀速直线运动，故电场力与拉力F大小相等，方向相反，故场强大小E=.带电质点由M到N，电场力做功WMN=-Fdcosθ.故电势差UMN==，而电势能是增加的，故A对,B、C错.若要使带电质点由N向M做匀速直线运动，F和电场力仍平衡，故D错.9.【解析】(1)由x=6.0t-10t2得加速度大小为：a=20m/s2(2分)根据牛顿第二定律：Eq=ma(2分)解得场强大小为：E=2.0×104N/C(1分)电场强度方向水平向左(1分)(2)由x=6.0t-10t2得初速度大小为：v0=6.0m/s减速时间：t1==0.3s(1分)-6-\n0.3s内经过的路程x1=v0t1-=0.9m(2分)后0.2s物体做反向匀加速直线运动，经过的路程x2==0.4m(2分)物体在0.5s内发生的位移为x=0.9m-0.4m=0.5m，方向向右.(1分)电场力做负功，电势能增加ΔEp=qEx=2×10-2J(2分)答案：(1)2.0×104N/C方向水平向左(2)电势能增加2×10-2J10.【解析】(1)带电小球在A点时：mgsin30°-=maA.(3分)带电小球在B点时：-mgsin30°=maB且aA=(3分)可解得：aB=(1分)(2)由A点到B点应用动能定理得：mgsin30°·-UBA·q=0.(3分)由mgsin30°-=m·aA=m可得：mg=(3分)可求得：UBA=(1分)答案：(1)(2)-6-