第9章 微练31 电场能的性质的应用(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练31　电场能的性质的应用 　梯级Ⅰ基础练 1.(2025·六安模拟)如图所示，两平行金属板A、B间有一匀强电场，C、D为电场中的两点(其中C点在金属板上)，且C、D间距L=4 cm，C、D连线和场强方向成60°角。已知电子从D点移到C点电场力做功为3.2×10-17 J，电子电荷量大小为1.6×10-19 C，C、D间的电势差UCD和匀强电场的场强大小分别为(　　) A.200 V，50 V/cm B.200 V，100 V/cm C.-200 V，50 V/cm D.-200 V，100 V/cm 2.如图所示，A、B、C、D是边长为L的正方形的四个顶点，四点在同一竖直面内，A、C连线水平。在A、C放有电荷量都为+q(q>0)的点电荷，A、C连线中点放一电荷量大小为q'(q'未知)的小球时，D点电场强度恰好为0，保持小球的电荷量大小q'不变，把小球移至D点由静止释放。已知静电力常量为k，小球可视为点电荷，下列说法正确的是(　　) A.小球电荷量的大小为q B.小球在D点受到的静电力大小为 C.小球从D运动到B的过程中机械能先增大后减小 D.小球从D运动到B的过程中动能和电势能之和先减小后增大 3.电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子透镜的电场分布如图所示(截取其中一部分)，虚线为电场线，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，电子依次经过a、b、c三点，下列说法正确的是(　　) A.电场线的方向大致指向上侧 B.电子在a点的加速度大小大于在c点的加速度大小 C.电子在a点的速度大小小于在c点的速度大小 D.电子在a点的电势能小于在c点的电势能 4.(2024·河北卷)我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻，一古塔顶端附近等势线分布如图所示，相邻等势线电势差相等，则a、b、c、d四点中电场强度最大的是(　　) A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 5.图中的平行直线表示一簇垂直于纸面的等势面。一个电量为-6.0×10-8 C的点电荷，沿图中曲线从A点移到B点，电场力做的功为(　　) A.-6.0×10-7 J B.6.0×10-7 J C.-4.2×10-6 J D.4.2×10-6 J 6.(多选)(2025·成都模拟)如图，A、B、C为圆周上三点，O为圆心，半径为 m，∠AOB=∠BOC=60°，空间中存在与纸面平行的匀强电场，A、B、C三点的电势分别为5 V、4 V、3 V，下列说法正确的是(　　) A.电场强度沿OB方向 B.电场强度沿AC方向 C.电场强度的大小为 V/m D.电场强度的大小为 V/m 7.(2025·哈尔滨模拟)如图所示，竖直平面内固定一光滑圆形绝缘轨道，A、B分别为轨道上的最高点和最低点，圆心O处固定一负点电荷，带正电的小球沿轨道外做完整的圆周运动，则(　　) A.球在A点时受到的弹力方向指向圆心 B.球在B点时受到的弹力大于库仑力 C.球从A运动到B过程动能不变 D.球从A运动到B过程机械能守恒 8.如图边长为L=1.0 m的等边三角形处于匀强电场中，电场方向与三角形所在平面平行。将电荷量q=1.0×10-2 C的粒子从A点移动到B点，电场力做功为W=1.0 J;若将该粒子从C点移动到B点，粒子电势能减小2 J。则匀强电场的电场强度大小为(　　) A.200 V/m B.100 V/m C. V/m D. V/m 梯级Ⅱ能力练 9.(2025·杭州模拟)如图所示，在真空中光滑的水平绝缘桌面上，有带异种电荷的点电荷P1和P2。现固定P1，用绝缘锤将P2沿桌面击出。关于此后P2在桌面上的运动，下列说法正确的是(　　) A.一定是曲线运动 B.速度可能不变 C.加速度一定变小 D.动能和电势能之和一定不变 10.(多选)(2025·福州模拟)如图所示，圆的圆心为O、半径R=2 cm，直径AB与直径CD间的夹角为60°，匀强电场与圆所在的平面平行(图中未画出)，A、B、C三点的电势分别为2 V、8 V、2 V，下列说法正确的是(　　) A.O点的电势为3 V B.圆周上AC弧的中点电势最低 C.匀强电场的电场强度的大小为100 V/m D.将一电子从O点移动到D点，电子克服电场力做的功为3 eV 11.(多选)(2024·山东卷)如图所示，带电量为+q的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放，滑到与小球等高的B点时加速度为零，滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为s，重力加速度大小为g，静电力常量为k，下列说法正确的是(　　) A.OB的距离l= B.OB的距离l= C.从A到C，静电力对小滑块做功W=-mgs D.AC之间的电势差UAC=- 12.如图所示，匀强电场中有一直角三角形ABC，AB长度为4 cm，θ=30°，一个带电荷量q=-4×10-6 C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加1.6×10-5 J，由B移到C的过程中电场力做功8×10-6 J，已知电场线平行于△ABC所在的平面，求: (1)A、B两点的电势差UAB及C、B两点的电势差UCB分别是多少; (2)该匀强电场的电场强度的大小是多少。 梯级Ⅲ创新练 13.如图所示，绝缘轻杆两端固定带电小球a和b，一点电荷放在轻杆的左侧。现将轻杆绕中点O转动，在位置MN和位置EF时两小球的电势能总量刚好相等。则(　　) A.a、b两球带异种电荷 B.a球的带电量比b球少 C.a球由E转动到M，电场力对其一定做正功 D.b球在N点的电势能一定小于在F点的电势能 答案 微练31　电场能的性质的应用 1.B　解析　根据电场力做功与电势差关系可得WDC=-eUDC,可得D、C间的电势差UDC=-=- V=-200 V,则C、D间的电势差为UCD=-UDC=200 V,匀强电场的场强大小为E== V/cm=100 V/cm,B项正确。 2.C　解析　A、C两处电荷在D点产生的合场强为E=,方向由中心指向D,根据题意,中心放置的电荷在D点产生的场强与E等大反向,则放置的小球带负电荷,且E=,解得小球的电荷量为q'=q,A项错误;小球在D点受到的静电力大小为F=q'E=,B项错误;根据等量正电荷电势分布规律,从D到B的,两正电荷产生的电势先增大再减小,则小球从D运动到B的过程中电势能先减小后增大,根据能量守恒可知,机械能先增大后减小,由于重力势能一直减小,根据能量守恒可知,动能和电势能之和一直增大,C项正确,D项错误。 3.C　解析　电子仅受电场力作用,则电场力为电子的合力,根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹侧,电子受到的电场力方向大致指向上侧,负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反,故电场线的方向大致指向下侧,A项错误;电场线越密,电场强度越大,故电子在a点的加速度大小小于在c点的加速度大小,B项错误;曲线运动轨迹的切线方向为瞬时速度方向,电子依次经过a、b、c三点,电场力方向与速度方向的夹角小于90°,电场力做正功,电子的动能增大,电势能减小,故电子在a点的速度大小小于在c点的速度大小,电子在a点的电势能大于在c点的电势能,C项正确,D项错误。 4.C　解析　在静电场中,等差等势线的疏密程度反映电场强度的大小。图中c点的等差等势线相对最密集,故该点的电场强度最大,C项正确。 5.B　解析　电场力做功与路径无关,只与始末位置有关,则可得该点电荷沿题图中曲线从A点移到B点,电场力做的功为W=UABq,其中UAB=φA-φB=-20 V-(-10 V)=-10 V,代入数据解得W=6.0×10-7 J,B项正确。 6.BD　解析　A、C中点在OB上,A、C中点的电势φ==4 V,则OB所在直线是等势线,场强方向垂直于等势线且由高电势指向低电势,所以电场强度沿AC方向,A项错误,B项正确;根据几何关系,A、C距离d=r=3 m,电场强度的大小为E== V/m,C项错误,D项正确。 7.D　解析　根据弹力的方向特点可知球在A点时受到的弹力方向背离圆心,A项错误;球在B点时,由牛顿第二定律可得F库-F弹-mg=Fn,知受到的弹力小于库仑力,B项错误;球从A运动到B过程,库仑力不做功,重力做正功,由动能定理可知动能增加,C项错误;球从A运动到B过程只有重力做功,机械能守恒,D项正确。 8.A　解析　粒子从A点移动到B点,电场力做功为1.0 J,可知UAB==100 V,正电荷自C到B电势能减少,电场力做正功,所以UCB==200 V,因此A和BC中点等势,电场线沿CB方向,电场强度E==200 V/m,A项正确。 9.D　解析　若P2初速度方向在P1P2连线上,则小球做直线运动,A项错误;P2受到电场力作用,速度一定发生变化,B项错误;当小球靠近P1时,根据库仑定律可知所受库仑力变大,结合牛顿第二定律可知P2所受加速度变大,C项错误;根据题意可知P2只受电场力做功,动能和电势能之和一定不变,D项正确。 10.BC　解析　O点为直径AB的中点,则有UAO=UOB,即φA-φO=φO-φB,解得φO=5 V,A项错误;A、C两点电势相等,则AC是一条等势线,等势线与电场线垂直,可知,过圆心与AC垂直的电场线与圆的交点为圆上电势最高的点和电势最低的点,根据沿着电场线方向电势降低可知,圆周上AC弧的中点电势最低,B项正确;根据UCO=UOD=-3 V,将一电子从O点移动到D点,电场力做的功为W=-eUOD=3 eV,D项错误;根据匀强电场中电场强度与电势差的关系U=Ed,解得匀强电场的电场强度的大小E== V/m=100 V/m,C项正确。 11.AD　解析　由题意知小滑块在B点处的加速度为零,则根据受力分析有沿斜面方向mgsin 30°=cos 30°,解得l=,A项正确,B项错误;因为滑到C点时速度为零,小滑块从A到C的过程,静电力对小滑块做的功为W,根据动能定理有W+mgssin 30°=0,解得W=-,C项错误;AC之间的电势差UAC==-,D项正确。 12.答案　(1)4 V　2 V　(2) V/m 解析　(1)由电势差与电场力做功的关系可知 UAB== V=4 V, UBC== V=-2 V, 则有UCB=-UBC=2 V。 (2)由(1)可知,C点与AB中点电势相等,C点与AB的中点连线是一条等势线,设AB的中点为D,连接CD,即为等势线,过A点作CD的垂线,如图所示, 由几何关系得 AF=ADcos 30°= cm, UAD=UAB=2 V, 该匀强电场的电场强度的大小为 E== V/m。 13.B　解析　根据题意,a、b两球电势能总量刚好相等,说明点电荷对a、b两球所做的总功为零,a、b两球电性一定相同,A项错误;画出点电荷周围的电场线如图所示,电势差|UEM|>|UNF|,由题意知|WEM|=|WFN|,结合公式W=qU可判断qa<qb,B项正确;若点电荷的电性与两球电性相反,则a球由E转动到M,电场力对其做负功,C项错误;若点电荷的电性与两球电性相同,则b球由N转动到F,电场力对其一定做正功,小球的电势能减小,所以b球在N点的电势能不一定小于在F点的电势能,D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$