专题强化三 电场中的能量解答题必刷题（25道）-2023-2024学年高二物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破系列(人教版2019必修第三册)

专题强化三：电场中的能量解答题必刷题（25道） 1．（2023春·安徽滁州·高二校考期末）如图所示，竖直固定的光滑绝缘圆轨道处于水平向右的匀强电场中，轨道半径为R。一质量为m、电荷量为（）的带电小球（可视为质点）在轨道内侧的P点处于静止，过P点的轨道半径与竖直方向的夹角，，，重力加速度为g。某时刻，沿轨道切线方向给小球一大小为v的速度，使小球能沿轨道做完整的圆周运动。 （1）求电场强度的大小； （2）求小球做圆周运动通过P点时对轨道的压力大小； （3）设P点的电势为零，求小球在运动过程中的最大电势能。    2．（2023秋·河南信阳·高二信阳高中校考期末）如图所示，在竖直平面内有两平行金属板P、Q正对着并水平放置，两板间有竖直方向的匀强电场，板长为L、板间距离为2L，其中，Q板接地，质量为m、电荷量为的带电小球自O点以某一速度平抛，O点与两板中心轴线在同一竖直平面内，小球恰从P板左端射入电场，其中O点离P板竖直距离为，离P板左端水平距离为L，重力加速度为g，求： （1）小球从O点平抛初速度大小； （2）若小球恰好从Q板右端飞出电场，板间的电场强度大小及方向。 3．（2023秋·河北石家庄·高二统考期末）如图所示，匀强电场中有M、N、P三点，M、N之间的距离为0.5m。电荷量为的试探电荷放在电场中的M点，具有的电势能；电荷量为的试探电荷放在电场中的N点，具有的电势能。 （1）把为的试探电荷放在电场中的P点，其所受到的静电力是多大？ （2）把电荷量为的试探电荷放在M点，由静止释放后，它到达N点时动能有多大？（重力忽略不计） 4．（2023秋·广东深圳·高二校考期末）如图所示，用一条长l＝0.2m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量，所带电荷量。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角，已知，，。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小和此时绳对小球的拉力大小。 5．（2023春·四川宜宾·高二校考期中）如图，圆弧轨道的圆心为，半径，圆弧轨道的点与水平地面相切，点在点的正下方，与夹角是53°，在点的右侧有一竖直虚线，点至竖直虚线的距离，竖直虚线的左侧有场强大小为、水平向左的匀强电场，竖直虚线的右侧有场强大小为、竖直向上的匀强电场。竖直虚线的右侧有一竖直墙壁，墙壁到竖直虚线的距离，墙壁底端点与水平地面相连接，墙壁的高度也为。将一电荷量、质量的绝缘小球放在点，恰好能静止。现给小球一个初速度，小球到达竖直虚线时速度大小，并刚好从点飞离墙壁。已知小球可视为质点，圆弧轨道和水平地面均光滑，重力加速度取，， ，。求： （1）电场强度大小； （2）初速度大小； （3）电场强度大小。 6．（2023秋·广东中山·高二统考期末）如图甲所示，在真空中有一倾角为的足够长光滑绝缘斜面，时刻，一质量为的带电小滑块静放于斜面上，同时，空间加上一个方向平行于斜面的匀强电场，场强大小和方向呈周期性变化，变化规律如图乙所示（取沿斜面向上方向为正方向，），内小滑块恰能沿斜面向上做匀加速直线运动，重力加速度大小为，求： （1）小滑块是带正电还是负电；电荷量q是多少； （2）内小滑块的位移大小； （3）内电场力对小物块所做的功。 7．（2023秋·陕西安康·高二校联考期末）如图所示，在电场强度的水平匀强电场中，有一根长的细线，一端固定在点，另一端系一个质量、电荷量的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球处于A点，小球从静止开始释放，g取10m/s2。求： （1）小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？ （2）若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？ （3）小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？ 8．（2023秋·四川成都·高二统考期末）如图，间距为3L的平行板M，N水平固定，有一足够长且内壁光滑的绝缘细管竖直穿过两板，板间（包括管内）存在方向竖直向上、场强大小的匀强电场。长为2L的绝缘轻杆两端分别连接带电小球P和Q（均可视为质点，不考虑两者间相互作用的库仑力）置于管道底部，小球P与板M相距L。已知L=0.5m，P和Q的质量均为，对应电荷量分别为，，重力加速度g取。现由静止释放小球P、Q和杆组成的系统，求： （1）小球Q第一次到达N板所用的时间t； （2）小球Q向上运动到最上端时距N板的距离x。 9．（2023秋·广东惠州·高二统考期末）如图所示，有一光滑绝缘轨道竖直放置，斜轨道与圆轨道的最底端平滑相接，所在竖直面内有一匀强电场，场强大小为，方向竖直向下。现将一个带正电的小球从轨道上的A点由静止释放，小球沿轨道滑下，已知小球的质量为，电荷量为，圆轨道半径为，取重力加速度为。求： （1）若A点距圆轨道最低点的高度为，则小球到达圆轨道最低点时对轨道的