2016高考物理二轮专题复习检测十一电场力电场能的性质Word版含解析资料

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考点强化练 11　电场力、电场能的性质 一、选择题(1～5 题为单选题，6～8 题为多选题) 1．(2015·江苏单科)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对 静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于静电 现象的是(　　) A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引 C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流 D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 答案：C 解析：小线圈接近通电线圈过程中，小线圈因磁通量变化而产生感应电流属 于电磁感应现象，不属于静电现象，其他三种现象属于静电现象，选项 C 符合题 意。 2．(2015·安徽理综)由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别 为 q1 和 q2，其间距离为 r 时，它们之间相互作用力的大小为 F＝kq1q2 r2 ，式中 k 为 静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示，k 的单位应为(　　) A．kg·A2·m3　　 B．kg·A－2·m3·s－4 C．kg·m2·C－2 D．N·m2·A－2 答案：B 解析：由 F＝k q1q2 r2 得到 k＝ Fr2 q1q2，F 的单位的牛顿(用基本单位表示：N＝ kg·m/s2)，r 的单位是米(m)，电荷的单位是库仑(C＝A·s，其中 A 是安培)，代入可 得 k 的单位是 kg·A－2·m3·s－4，故 B 项正确。综上所述，本题正确答案为 B。 3．(2015·山东理综)直角坐标系 xOy 中，M、N 两点位 于 x 轴上，G、H 两点坐标如图。M、N 两点各固定一负点 电荷，一电量为 Q 的正点电荷置于 O 点时，G 点处的电场强 度恰好为零。静电力常量用 k 表示。若将该正点电荷移到 G 点，则 H 点处场强的大小和方向分别为(　　) A．3kQ 4a2 ，沿 y 轴正向 B．3kQ 4a2 ，沿 y 轴负向 C．5kQ 4a2 ，沿 y 轴正向 D．5kQ 4a2 ，沿 y 轴负向 答案：B 解析：因正电荷在 O 点时，G 点的场强为零，则可知两负电荷在 G 点形成的 电场的合场强为 E 合＝kQ a2；若将正电荷移到 G 点，则正电荷在 H 点的场强为 E1＝ k Q (2a)2 ＝1 4·kQ a2 ，因两负电荷在 G 点的场强与在 H 点的场强等大反向，则 H 点的合 场强为 E＝E 合－E1＝3kQ 4a2 ，方向沿 y 轴负向；故选 B。 4．(2015·浙江理综)如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支 架上，且正对平行放置。工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的 乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间，则(　　) A．乒乓球的左侧感应出负电荷 B．乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上 C．乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用 D．用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰 撞 答案：D 解析：从图中可知金属板右侧连接电源正极，所以电场水平向左，故乒乓球 上的电子移动到右侧，即乒乓球的右侧感应出负电荷，A 错误；乒乓球右侧带负 电，受到的电场力向右，乒乓球左侧带正电，受到的电场力向左，因为左右两侧 感应出的电荷量相等，所以受到的电场力相等，乒乓球受到扰动后，最终仍会静 止，不会吸附到左极板上，B 错误；乒乓球受到重力和电场力作用，库仑力即为电 场力，C 错误；用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，乒乓球带正电，在电场力作 用下，运动到左极板，与左极板接触，然后乒乓球带负电，又在电场力作用下， 运动到右极板，与右极板接触后乒乓球带正电，在电场力作用下，运动到左极板， 如此重复，即乒乓球会在两极板间来回碰撞，D 正确。 5．(2015·课标Ⅰ)如图，直线 a、b 和 c、d 是处于匀强电场中的 两组平行线，M、N、P、Q 是它们的交点，四点处的电势分别为 φM、 φN、φP、φQ。一电子由 M 点分别运动到 N 点和 P 点的过程中，电场 力所做的负功相等．则(　　) A．直线 a 位于某一等势面内，φM＞φQ B．直线 c 位于某一等势面内，φM＞φN C．若电子由 M 点运动到 Q 点，电场力做正功 D．若电子由 P 点运动到 Q 点，电场力做负功 答案：B 解析：电子带负电荷，从 M 到 N 和 P 做功相等，说明电势差相等，即 N 和 P 的电势相等，匀强电场中等势线为平行的直线，所以 NP 和 MQ 分别是两条等势线， 从 M 到 N，电场力对负电荷做负功，说明 MQ 为高电势，NP 为低电势。所以直线 c 位于某一等势面内，且 φM>φN，选项 A 错 B 对。若电子从 M 点运动到 Q 点，初 末位置电势相等，电场力不做功，选项 C 错。电子作为负电荷从 P 到 Q 即从低电 势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项 D 错。 6．(2015·海南单科)如图，两电荷量分别为 Q(Q>0)和－ Q 的点电荷对称地放置在 x 轴上原点 O 的两侧，a 点位于 x 轴上 O 点与点电荷 Q 之间，b 点位于 y 轴 O 点上方。取 无穷远处的电势为零。下列说法正确的是(　　) A．b 点电势为零，电场强度也为零 B．正的试探电荷在 a 点的电势能大于零，所受电场力方向向右 C．将正的试探电荷从 O 点移到 a 点，必须克服电场力做功 D．将同一正的试探电荷先后从 O、b 两点移到 a 点，后者电势能的变化较大 答案：BC 解析：取无穷远处的电势为零，则等量异种电荷中垂线 Ob 上的电势为零。 但 b 点的场强不为零，A 不正确。电场线由 a 指向 O，所以 φa>φ0，正电荷在 a 点 具有的电势能大于零，电场力方向向右，B 正确。W0a＝qUOA＝0，所以 C 正确。 由于 O、b 两点的电势相等。故将同一正电荷从 O、b 分别移到 a，电势能变化相 同，D 错。 7．(2015·江苏单科)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所 示。c 是两负电荷连线的中点，d 点在正电荷的正上方，c、d 到正电荷的距离相等， 则(　　) A．a 点的电场强度比 b 点的大 　　B．a 点的电势比 b 点的高 C．c 点的电场强度比 d 点的大 　　D．c 点的电势比 d 点的低 答案：ACD 解析：观察题中图可知 a 点附近电场线比 b 点附近电场线密，所以 Ea>Eb，A 项正确；由沿电场线方向电势逐渐降低可知 φb>φa，B 项错；由场强公式 E＝k Q r2和 场强叠加原理可知 Ec>Ed，C 项正确；当取无穷远处电势为 0 时，φc 为负值，φd 为 正值，所以 φd>φc，D 项正确。 8．(2015·浙江理综)如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为 0.1 kg 的小球 A 悬挂到水平板的 M、N 两点，A 上带有 Q＝3.0×10－6 C 的正电荷。两线 夹角为 120°，两线上的拉力大小分别为 F1 和 F2。A 的正下方 0.3 m 处放有一带等 量异种电荷的小球 B，B 与绝缘支架的总质量为 0.2 kg(重力加速度取 g＝10 m/s2； 静电力常量 k＝9.0×109 N·m2/C2，A、B 球可视为点电荷)，则(　　) A．支架对地面的压力大小为 2.0 N B．两线上的拉力大小 F1＝F2＝1.9 N C．将 B 水平右移，使 M、A、B 在同一直线上，此时两线上的拉力大小 F1＝1.225 N，F2＝1.0 N D．将 B 移到无穷远处，两线上的拉力大小 F1＝F2＝0.866 N 答案：BC 解析：对 B 和支架分析可知，受到竖直向下的重力和 A 对 B 竖直向上的库仑 力，故对地面的压力为 FN＝GB 支－kqA·qB r2 ＝2 N－0.9 N＝1.1 N，A 错误；对 A 分析， A 受到竖直向下的重力，竖直向下的库仑力，两线上的拉力，三力的夹角正好是 120°，处于平衡状态，所以 F1＝F2＝GA＋kqA·qB r2 ＝1.9 N，B 正确；将 B 水平右移， 使 M、A、B 在同一直线上，则两小球的距离变为 r′＝ 0.3 sin30° m＝0.6 m，故有 F1 －kqA·qB r′2 ＝F2＝GA，解得 F1＝1.225 N：F2＝1.0 N，C 正确；将 B 移到无穷远处， 两小球之间的库仑力为零，则两线上的拉力大小 F1＝F2＝GA＝1 N，D 错误。 二、非选择题 9．(2015·课标Ⅱ)如图，一质量为 m、电荷量为 q(q>0)的粒子在匀强电场中运 动，A、B 为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在 A 点的速度大小为 v0，方向与电 场方向的夹角为 60°；它运动到 B 点时速度方向与电场方向的夹角为 30°。不计重 力。求 A、B 两点间的电势差。 答案：mv20 q 解析：设带电粒子在 B 点的速度大小为 vB，粒子在垂直于电场方向的速度分 量不变，即 vBsin30°＝v0sin60°， 由此得 vB＝ 3v0 设 A、B 两点间的电势差为 UAB，由动能定理有： qUAB＝1 2mv2B－1 2mv20 解得 UAB＝mv20 q 10．(2015·安徽理综)在 xOy 平面内，有沿 y 轴负方向的 匀强电场，场强大小为 E(图中未画出)，由 A 点斜射出一质量 为 m、带电量为＋q 的粒子，B 和 C 是粒子运动轨迹上的两 点，如图所示，其中 l0 为常数．粒子所受重力忽略不计。 求： (1)粒子从 A 到 C 过程中电场力对它做的功； (2)粒子从 A 到 C 过程所经历的时间； (3)粒子经过 C 点时的速率。 答案：(1)3qEl0　(2)3 2ml0 qE 　(3) 17qEl0 2m 解析：(1)WAC＝qE(yA－yC)＝3qEl0 (2)根据抛体运动的特点，粒子在 x 方向做匀速直线运动，由对称性可知轨迹 最高点 D 在 y 轴上，可令 tAD＝tDB＝T，TBC＝T。 由 qE＝ma，得 a＝qE m ， 又 yD＝1 2aT2， yD＋3l0＝1 2a(2T)2， 解得 T＝ 2ml0 qE 。 则 A→C 过程所经历的时间 t＝3 2ml0 qE 。 (3)粒子在 DC 段做类平抛运动，于是有 2l0＝vCx(2T) vCy＝a(2T) vC＝ v 2Cx＋v 2Cy＝ 17qEl0 2m 11．(2015·四川理综)如图所示，粗糙、绝缘的直轨道 OB 固定在水平桌面上， B 端与桌面边缘对齐，A 是轨道上一点，过 A 点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小 E＝1.5×106 N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体 P 电荷量是 2.0×10 －6C，质量 m＝0.25 kg，与轨道间动摩擦因数 μ＝0.4。P 从 O 点由静止开始向右运 动，经过 0.55 s 到达 A 点，到达 B 点时速度是 5 m/s，到达空间 D 点时速度与竖直 方向的夹角为 α，且 tan α＝1.2。P 在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力 F 作用，F 大小与 P 的速率 v 的关系如表所示。P 视为质点，电荷量保持不变，忽略 空气阻力，取 g＝10 m/s2。求： (1)小物体 P 从开始运动至速率为 2 m/s 所用的时间； (2)小物体 P 从 A 运动至 D 的过程，电场力做的功。 v/(m·s－1) 0≤v≤2 2＜v＜5 v≥5 F/N 2 6 3 答案：(1)0.5 s　(2)－9.25 J 解析：(1)小物体 P 的速率从 0 至 2 m/s，受外力 F1＝2 N，设其做匀变速直线 运动的加速度为 a1，经过时间 Δt1 速度为 v1，则 F1－μmg＝ma1① v1＝a1Δt1② 由①②式并代入数据得 Δt1＝0.5 s③ (2)小物体 P 从速率为 2 m/s 运动至 A 点，受外力 F2＝6 N，设其做匀变速直线 运动的加速度为 a2，则 F2－μmg＝ma2④ 设小物体 P 从速度 v1 经过 Δt2 时间，在 A 点的速度为 v2，则 Δt2＝0.55 s－Δt1⑤ v2＝v1＋a2Δt2⑥ P 从 A 点至 B 点，受外力 F2＝6 N、电场力和滑动摩擦力的作用，设其做匀变 速直线运动加速度为 a3，电荷量为 q，在 B 点的速度为 v3，从 A 点至 B 点的位移 为 x1，则 F2－μmg－qE＝ma3⑦ v23－v22＝2a3x1⑧ P 以速度 v3 滑出轨道右端 B 点，设水平方向受外力为 F3，电场力大小为 FE， 有 FE＝F3⑨ F3 与 FE 大小相等方向相反，P 水平方向所受合力为零，所以，P 从 B 点开始 做初速度为 v3 的平抛运动。设 P 从 B 点运动至 D 点用时为 Δt3，水平位移为 x2， 由题意知 v3 gΔt3＝tanα⑩ x2＝v3Δt3⑪ 设小物体 P 从 A 点至 D 点电场力做功为 W，则 W＝－qE(x1＋x2)⑫ 联立④～⑧，○10 ～⑫式并代入数据得 W＝－9.25 J