7.2 静电场中能的性质 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

7.2静电场中能的性质专项训练 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．关于电荷和静电场，下列说法正确的是（　　） A．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B．电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C．点电荷仅在电场力作用下运动，该点电荷的电势能将减小 D．点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 2．如图，M和N是在一直线上相距L的两点，A是MN的中点，直线外的B点与N点相距。在M、N两点分别固定等量的正点电荷q，选取无穷远处为零电势点，设A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则（   ） A．EA < EB，φA > φB B．EA < EB，φA < φB C．EA > EB，φA > φB D．EA > EB，φA < φB 3．如图，两极板不平行的电容器与直流电源相连，极板间形成非匀强电场，实线为电场线，虚线表示等势面。M、N点在同一等势面上，N、P点在同一电场线上。下列说法正确的是（   ） A．M点的电势比P点的低 B．M点的电场强度比N点的小 C．负电荷从M点运动到P点，速度增大 D．负电荷从M点运动到P点，电场力做负功 4．如图所示， 在直角坐标系xOy中有a、b、c、d四点， c点坐标为（-4cm，3cm）。现加上一方向平行于xOy 平面的匀强电场， b、c、d三点电势分别为9V、25V、16V， 将一电荷量为的点电荷从a点沿 abcd移动到d点，下列说法正确的是（　　） A．坐标原点O的电势为7V B．电场强度的大小为500 V/m C．该点电荷在a点的电势能为2×10-4J D．该点电荷从a点移动到d点的过程中，电场力做功为8×10-4J 5．如图所示，一带电粒子绕固定的正点电荷Q做半径不同的匀速圆周运动，其半径为r1、r2和r3时的动能分别为Ek1、Ek2和Ek3；电势能分别为Ep1、Ep2和Ep3，若r3-r2=r2-r1，下列关系正确的是（　　） A．Ek3-Ek2=Ek2-Ek1；Ep3-Ep2=Ep2-Ep1 B．Ek3-Ek2>Ek2-Ek1；Ep3-Ep2<Ep2-Ep1 C．Ek3-Ek2<Ek2-Ek1；Ep3-Ep2<Ep2-Ep1 D．Ek3-Ek2<Ek2-Ek1；Ep3-Ep2>Ep2-Ep1 6．如图所示，半圆所在的空间有匀强电场E存在，电场方向与半圆面平行（图中未画出），取O点电势为零，半圆的半径，O点为其圆心，。M处的粒子源向平面内各个方向发射初动能均为、电荷量为的粒子（粒子的重力不计），其中到达N点的粒子动能为，到达P点的粒子电势能为。已知，，不计粒子间的相互作用，则E的大小为（　　） A．150N/C B．200N/C C．250N/C D．300N/C 7．如图所示，两带等量正电荷的小球分别固定在M、N两点，O点为其连线中点，A'和A、B'和B分别为竖直中垂线上对称的点。现将另一质量为m、电荷量为q的小球从O点由静止释放，小球经过A、B两点时的加速度大小均为2g。已知O、A、B三点的电势分别为φO、φA和φB。O、A两点间距为h1，O、B两点间距为h2。小球均可视为质点。重力加速度为g。不计空气阻力。若该小球从B'点以某一初动能竖直下落，则（　　） A．小球从B'点运动到A'点的过程中所受静电力逐渐增大 B．小球从B'点运动到A'点的过程中速度先减小后增大 C．若小球能从B'点运动到O点，其初动能至少大于 D．小球从B'点运动到O点的过程中机械能的变化量为 二、多选题 8．如图所示，在一固定点电荷形成的电场中，一试探电荷仅在静电力作用下先后经过a、b两点，图中箭头方向表示试探电荷在a、b两点处的受力方向，则（　　） A．a点电势一定高于b点电势 B．试探电荷与场源电荷电性一定相同 C．a点电场强度一定大于b点电场强度 D．试探电荷的电势能一定先减小后增大 9．某静电场在x轴正半轴的电势随x变化的图像如图所示，a、b、c、d、为x轴上四个点。一负电荷仅在静电力作用下，以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点，则该电荷（　　） A．在b点电势能最小 B．在c点时速度最小 C．所受静电力始终做负功 D．在a点受静电力沿x轴负方向 10．如图所示，真空中的某水平面上，等边三角形的三个顶点上分别固定三个点电荷，一竖直放置的绝缘长细杆正好穿过三角形的中心，套在细杆上的带电硬质小圆环（环的直径略大于杆的直径）从杆上的点以某一初速度沿杆向上运动，恰好能运动到杆上点，已知三角形边长为，小圆环质量为，电荷量为，，小圆环与细杆间的动摩擦因数为，小圆环半径远远小于边长，静电力常量为，重力加速度为，则（　　）    A．小圆环从到的过程中，电势能先减小后增大 B．每个点电荷在点的电场强度大小均为 C．小圆环在点的加速度大小为 D．小圆环在点的初速度大小为 三、填空题 11．场致发射显微镜能够用来分析样品的原子排列。其核心结构如图，金属针与荧光膜之间加上高电压，针尖电势比荧光膜高，形成辐射状电场。电场中、两点的场强大小______（选填“>”“ <”或“=”）。在泡内充以少量氦气，氦原子碰到针尖时会形成电荷量为的氦离子，然后向荧光膜运动。氦离子从针尖到荧光膜的过程中，电势能______（选填“增加”或“减少”）______eV。 12．如图所示，真空中有四个等量异种点电荷，M、N带正电，P、S带负电，带电量均为Q，分别放在半径为R的虚线圆上等距离的四个点上，圆心为O，静电力常数为k，a、b、c、d分别为两点电荷连线的中点，则a点的电势______（填“大于”、“等于”或“小于”）O点的电势，将一带电量为q的粒子从b点沿直线移动到d点，电场力做功______（填“大于零”、“小于零”或“等于零”），该粒子在经过O点时受到电场力大小为______。 四、解答题 13．如图所示，在电场强度为E，方向竖直向下的匀强电场中，两个相同的带正电粒子a、b同时从O点以初速度射出，速度方向与水平方向夹角均为。已知粒子的质量为m。电荷量为q，不计重力及粒子间相互作用。求： (1) a运动到最高点的时间t； (2) a到达最高点时，a、b间的距离H。 14．如图所示，水平地面上方存在一匀强电场（大小、方向可调节），一个质量为m，电荷量为q带正电的小球，仅受重力和电场力作用，且这两个力合力沿图中虚线方向，虚线与水平地面的夹角为30°，重力加速度为g。 (1)若小球从虚线上某处静止释放，沿虚线向下运动，求满足该条件下电场强度的最小值； (2)若小球的初速度方向垂直于虚线向右上方，大小为，从图示位置出发到最高点的过程中，小球重力势能增加了E0，求该电场电场强度的大小和方向； 15．如图所示，PA为一竖直平面内的光滑圆弧轨道，O为圆心，AB、CD为竖直导体板（厚度不计），板间有水平向左的匀强电场（图中未画出）。一质量为0.16kg带电量的小球（可视为质点）从圆弧上与O等高的P点静止释放后，小球恰好不撞到CD板，最后从B点离开电场。已知轨道半径R为0.45m，两板间距为0.6m，重力加速度大小g取，不计空气阻力，求： (1)电场强度的大小； (2)小球在电场中的最小速度； (3)AB板的长度。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D B B B C BC BD BCD 11． > 减少 12． 大于 等于零 13．(1) (2) 【详解】（1）根据题意，不计重力及粒子间相互作用，则竖直方向上，由对球，根据牛顿第二定律有 a运动到最高点的时间，由运动学公式有 联立解得 （2）方法一、根据题意可知，两个小球均在水平方向上做匀速直线运动，且水平方向上的初速度均为，则两小球一直在同一竖直线上，斜上抛的小球竖直方向上运动的位移为 斜下抛的小球竖直方向上运动位移为 则小球a到达最高点时与小球b之间的距离 方法二、两个小球均受到相同电场力，以a球为参考系，球以的速度向下做匀速直线运动，则a到达最高点时，a、b间的距离 14．(1)，与竖直方向夹角30°斜向右上方 (2)，水平向右 【详解】（1）如图所示 由电场力与重力的合力沿虚线方向可知，当电场力与合力垂直时电场强度最小，则 所以 方向与竖直方向夹角30°，斜向右上方； （2）由题可知带电粒子做匀变速曲线运动，竖直方向，有，， 可得 因此电场只能沿水平方向，则 方向水平向右； 15．(1) (2) (3)3.2m 【详解】（1）从P到A由动能定理 解得 离开A点后小球恰好不撞到CD板，则有 联立解得 （2）小球在电场中的受力如图： 则小球在电场中的最小速度 （3）小球从A点运动到恰好不撞到CD板的时间 则 学科网（北京）股份有限公司 $