【高考突破方案】第七章 第2讲电场能的性质 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习

第七章 静电场
第2讲　电场能的性质　
1.在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”，一个空塑料瓶里固定着一根铁锯条和一块易拉罐(金属)片，将锯条与静电起电机负极相连，金属片与静电起电机正极相连.在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕.当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕.在起电机摇动时，下列说法正确的是(　　)
A.摇动起电机时，塑料瓶内存在的是匀强电场
B.锯条电势高于金属片电势
C.带负电的烟尘最终被吸附到金属片上
D.烟尘被吸附过程中电势能增加
【解析】 C　尖端附近的电场线密集，所以摇动起电机时，锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，且根据俯视图可以看出塑料瓶内存在的是辐射形的电场，不是匀强电场，故A错误；由于锯条与静电起电机负极相连，所以锯条带负电，锯条电势低于金属片电势，故B错误；带负电烟尘在电场力的作用下，向金属片运动，被吸附到金属片上，故C正确；烟尘被吸附过程中，电场力对烟尘做正功，电势能减小，故D错误.
　2.如图所示，在匀强电场中有一长方形ABCD，边长AB＝12 cm、BC＝16 cm，匀强电场方向与长方形ABCD所在平面平行，A、B、C三点的电势φA＝15 V，φB＝－3 V，φC＝－35 V，则匀强电场的电场强度大小和方向为(　　)
A.300 V/m，沿AB方向
B.250 V/m，沿AC方向
C.200 V/m，沿AD方向
D.150 V/m，沿BD方向
【解析】 B　
由几何关系知，AC＝20 cm，过B点作AC边上的高BO，BO＝0.8AB＝9.6 cm，AO＝0.6AB＝7.2 cm，AC之间的电势差UAC＝φA－φC＝50 V，在匀强电场中，电势降落与距离成正比，＝，所以UAO＝·UAC＝·50 V＝18 V，则φO＝－3 V，由此判断B、O两点等势，BO是等势线，电场强度方向与BO垂直，沿着AC方向，E＝＝ V/m＝250 V/m，选项B正确.
　3.如图甲所示，边长为a的正方形，四个顶点上分别固定一个电荷量为＋q的点电荷；在0≤xA.Q＝q，释放后P将向右运动
B.Q＝q，释放后P将向左运动
C.Q＝q，释放后P将向右运动
D.Q＝q，释放后P将向左运动
【解析】 C　对y轴正向的点电荷，由平衡知识可得k＋k＝k，解得Q＝q，因在0≤x　4.如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是(　　)
A.a点的电势比b点的低
B.a点的电场强度比b点的小
C.液滴在a点的加速度比在b点的小
D.液滴在a点的电势能比在b点的大
【解析】 D　高压电源左为正极，则所加强电场的场强向右，而沿着电场线电势逐渐降低，可知φa>φb，故A错误；等差等势线的疏密反映场强的大小，由图可知a处的等势线较密，则Ea>Eb，故B错误；液滴的重力不计，根据牛顿第二定律可知，液滴的加速度为a＝，因Ea>Eb，可得aa>ab，故C错误；液滴在电场力作用下向右加速，则电场力做正功，动能增大，电势能减少，即Epa>Epb，故D正确.
　5.(多选)电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，O点是正方形的中心，电场线分布如图所示，取无限远处电势为零.下列说法正确的是(　　)
A.正方形右下角电荷q带正电
B.M、N、P三点中N点场强最小
C.M、N、P三点中M点电势最高
D.负电荷在P点的电势能比在O点的电势能小
【解析】 AC　根据电场线的特点，正方形左上角电荷带正电，右上角电荷带负电，右下角电荷带正电，左下角电荷带负电，A正确；根据电场线的疏密表示场强的大小知，M、N、P三点中M点场强最小，B错误；依据对称性可知，O点电势为零，M点电势为零，N、P两点更接近负电荷，电势为负，所以三点中M点电势最高，C正确；将负电荷从P点移动到O点，电势升高，电场力做正功，电势能减少，所以负电荷在P点的电势能比在O点的电势能大，D错误.
　6.(多选)如图所示，实线MN是某匀强电场中的一条电场线.一带正电粒子射入电场后，仅在电场力作用下沿虚线ABC运动.下列说法中正确的是(　　)
A.粒子在A点的加速度比在C点的加速度大
B.粒子在A点的电势能比在C点的电势能小
C.M、N两点的电势：φM>φN
D.电场线的方向水平向左
【解析】 BD　由于电场为匀强电场，可得到粒子在A点的加速度与C点的加速度大小相等，故A错误；由题图可知，粒子在B点所受电场力方向向左，又因为粒子带正电，故电场线方向向左，选项D正确；由沿着电场线方向电势降低，则φN>φM，故带正电粒子从A点到C点电场力做负功，电势能增加，所以粒子在A点的电势能比在C点的电势能小，故B正确，C错误.
　7.(多选)如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为该圆直径.将电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，电场力做功为2W(W>0)；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W.下列说法正确的是(　　)
A.该匀强电场的场强方向与ab平行
B.将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为0.5W
C.a点电势低于c点电势
D.若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动　　
【解析】 AB　
由于该电场为匀强电场，可采用矢量分解的思路，沿cd方向建立x轴，垂直于cd方向建立y轴如图所示，在x方向有W＝ Exq·2R，在y方向有2W＝Eyq·R＋ExqR，经过计算有Ex＝，Ey＝，E＝，tan θ＝＝.由于电场方向与水平方向成60°，则电场与ab平行，且沿a指向b，A正确；该粒从d点运动到b点，电场力做的功为W′＝Eq＝0.5W，B正确；沿电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势高于c点的电势，C错误；若粒子的初速度方向与ab平行，则粒子做匀变速直线运动，D错误.故选AB.
　8.如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的带粒子以速度v0从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中.已知MN与水平方向成45°角，带电粒子的重力不计，则粒子到达MN连线上的B点(图中没画出)，求：
(1)小球从P点运动到B的时间；
(2)P点到B点的电势差UPB.
【解析】 (1)P到B，由类平抛运动规律得tan 45°＝，
粒子在电场中的加速度a＝，
联立求解t＝.
(2)沿着场强方向的距离d＝at2，
P点到B点的电势差UPB＝EdPB＝.