2020届高三全国名校联考12月月考物理电场能的性质试题及答案

2020 届高三全国名校联考 12 月月考物理电场能的性质试题及答案 1、（2020·江西省宜春市奉新县一中高三上学期第四次月考）静电场方向平行于 x 轴，其电势 φ 随 x 的分 布可简化为如图所示的折线．一质量为 m、带电量为－q 的粒子(不计重力)，以初速度 v0 从 O 点(x＝0)进入 电场，沿 x 轴正方向运动．下列叙述正确的是(　) A. 粒子从 x1 运动到 x3 的过程中，电势能一直增大 B. 粒子从 O 运动到 x1 的过程中速度逐渐减小 C. 要使粒子能运动到 x3 处，粒子的初速度 v0 至少为 D. 若 v0＝ ，粒子在运动过程中的最大速度为 【答案】AD 【解析】 粒子从 x1 运动到 x3 的过程中，电势不断降低，根据负电荷在电势高处电势越小，可知，粒子的电势能不断 增大．故 A 正确．粒子从 O 运动到 x1 的过程中，电势升高，场强方向沿 x 轴负方向，粒子所受的电场力方 向沿 x 轴正方向，粒子做加速运动．故 B 错误．0 到 x3 根据动能定理得：-q（0-（-φ0））=0- mv02 解得：v0= ，要使粒子能运动到 x4 处，粒子的初速度 v0 至少为 ．故 C 错误．若 v0= ，粒子运 动到 x1 处电势能最小，动能最大，由动能定理得：-q（0-φ0）= mvm2- mv02，解得最大速度为： vm= ．故 D 正确．故选 AD． 【点睛】根据电势 φ 随 x 的分布图线可以得出电势函数关系，由电势能和电势关系式得出电势能的变化．利 用动能定理列方程解答． 0q m ϕ 0q m ϕ 03q m ϕ 1 2 02q m ϕ 02q m ϕ 0q m ϕ 1 2 1 2 03q m ϕ2、（2020·江西省宜春市奉新县一中高三上学期第四次月考）如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动， 其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点 P 的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知(　　) A. Q 点的电势比 P 点高 B. 油滴在 Q 点的动能比它在 P 点的大 C. 油滴在 Q 点的电势能比它在 P 点的大 D. 油滴在 Q 点的加速度大小比它在 P 点的小 【答案】AB 【解析】 根据粒子的弯折方向可知，粒子受合力一定指向上方；同时因轨迹关于 P 点对称，则可说明电场力应竖直 向上，粒子带负电，故说明电场方向竖直向下，则可判断 Q 点的电势比 P 点高，故 A 正确；粒子由 P 到 Q 过程，合外力做正功，故油滴在 Q 点的动能比它在 P 点的大，故 B 正确；因电场力做正功，故电势能减小， Q 点的电势能比它在 P 点的小，故 C 错误；因受力为恒力，故 PQ 两点加速度大小相同，故 D 错误． 3、（2020·湖南省长沙市一中高三上学期第四次月考）如图所示，平行板电容器 、 间有一带电油滴 正好静止在极板正中间，现将 极板匀速向下移动到虚线位置，其他条件不变．则在 极板移动的过程中 （　　） A. 油滴将向下匀加速运动 B. 电流计中电流由 流向 C. 极板带的电荷量逐渐减少 D. 带电油滴的电势能逐渐减小 【答案】C 【解析】 A B P B B b a AA．由题意知将 B 极板匀速向下运动时，两极板的距离 d 增大，由于电容器和电源相连，电势差 U 不变， 则根据 可知极板间的电场强度减小，根据 油滴所受的电场力减小，油滴向下加速；由于电场力是变力，油滴的合力是变力，所以油滴做的是变加速 运动，故 A 错误； BC．电容器板间距离增大，根据 可知电容减小，而板间电压 U 不变，电容器所带电荷量减小，开始放电，因为上极板带正电，则知电流计 中电流由 a 流向 b，故 B 错误，C 正确； D．由 A 选项分析可知油滴向下加速，由于油滴所受电场力向上，故运动过程中电场力做负功，带电油滴 的电势能增加，故 D 错误。 故选 C。 4、（2020·湖南省师大附中高三上学期第二次月考）如图所示，在竖直面内有一以 O 点为圆心的圆，AB、 CD 分别为这个圆沿竖直和水平方向的直径，该圆处于静电场中．将带负电荷的小球从 O 点以相同的动能分 别沿竖直平面向不同方向射出，小球会沿圆所在平面运动并经过圆周上不同的点．已知小球从 O 点分别到 A、B 两点的过程中电场力对它做的功相同，小球到达 D 点时的电势能最大．若小球只受重力和电场力的作 用，则下列说法中正确的是 A. 此电场可能是位于 C 点的正点电荷形成的 B. 小球到达 B 点时的动能等于到达点 A 时的动能 UE d = F qE= 4 S QC kd U = =ε πC. 小球到达 B 点时的机械能与它在圆周上其他各点相比最小 D. 小球到达 A 点时的电势能和重力势能之和与它在圆周上其他各点相比最小 【答案】A 【解析】 AB 两点处于 CD 之间，小球在 AB 两点的电势能也介于 CD 之间，不是最大，也不是最小，故 A 错误；小 球从 O 点分别到 A、B 两点的过程中电场力对它做的功相同，说明 AB 两点的电势相等，物体在 A 点的重 力势能要大于物体在 B 点的重力势能，故 B 错误；AB 两点的电势相等，对于负电荷电势能大的地方的电 势小，故 D 点的电势最低；说明了该区域内的电场可能具有一定的对称性，若是正电荷的电场，正电荷在 OC 的连线上或延长线上；若是负电荷，负电荷在 OD 上，或 OD 的延长线上．故 C 正确；AB 两点的电势相等， 物体在 A 点的重力势能要大于物体在 B 点的重力势能，小球在 A 点的动能小于在 B 点的动能，故 D 错误．故 选 C． 5、（2020·广西省名校高三上学期 12 月模拟）—带电小球在空中由 A 点运动到 B 点的过程中，只受重力、 电场力和空气阻力三个力的作用。己知小球的重力势能增加 4J，机械能增加 1.5J，电场力做功 2J，则（　　） A. 小球的重力做功 4J B. 电势能减少 2J C. 小球克服空气阻力做功 0.5J D. 动能减少 2.5J 【答案】BCD 【解析】 A．小球的重力势能增加 ，则小球克服重力做功 ，故 A 错误； B．电场力对小球做功 ，则小球的电势能减小 ，故 B 正确； C．小球共受到重力、电场力、空气阻力三个力作用。小球的机械能增加 ，则除重力以外的力做功为 ，电场力对小球做功 ，则知，空气阻力做功为 ，即小球克服空气阻力做功 ，故 C 正确； D．小球的重力势能增加 ，机械能增加 ，说明动能减小 ，故 D 正确。 故选 BCD。 6、（2020·湖北省龙泉中学潜江中学高三上学期 12 月联考）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，有 a、b 两点，已知 a、b 两点在同一竖直面，但在不同的电场线上。一个带电微粒由 a 点运动到点 b，在运动过程 4J 4J 2J 2J 1 5J. 1 5J. 2J 0.5J− 0.5J 4J 1 5J. 2.5J中，下面的判断中正确的是 A. 带电微粒的动能一定减小 B. 带电微粒运动轨迹一定是直线 C. 带电微粒的电势能一定增加 D. 带电微粒一定是做匀变速运动 【答案】D 【解析】 AB．小球的电性和初速度都是未知的，所以又很多的不确定性，因此不能判定小球的运动的轨迹和速度的 变化，所以动能不一定减小，故 AB 错误； C．由于带电微粒在电场力方向由 a 运动到 b，所以电场力做正功，所电势能一定减小，故 C 错误； D．小球受到的电场力与重力都不变，根据牛顿第二定律，小球的加速度不变，所以小球一定做匀变速运动， 故 D 正确。 7、（2020·湖北省龙泉中学潜江中学高三上学期 12 月联考）如图所示，在点电荷-Q 所激发的电场中，有与 -Q 共面的 A、B、C 三点，且 B、C 处于以-Q 为圆心的同一圆周上。设 A、B、C 三点的电场强度大小 分别 为 EA、EB、EC，电势分别为 φA、φB、φC，则下列判断中正确的是 A. EA> EC, φB=φC B. EA> EB, φA>φBC. EA> EB, φAφC 【答案】AC 【解析】 由点电荷场强公式 可知，由于 B、C 离点电荷的距离相同，都比 A 离点电荷的距离大，所以有 根据沿电场线方向电势降低，负点电荷电场线指向负电荷，所以有 故 AC 正确，BD 错误。 故选 AC。 8、（2020·江苏省苏州市五校高三上学期 12 月联考）一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零 的直线运动，取该直线为 x 轴，起始点 O 为坐标原点，其电势能 与位移 x 的关系如图所示，下列图象中 合理的是( ) A. B. C. D. 2 QE k r = A B CE E E> = C B A ϕ ϕ ϕ= > pE【答案】D 【解析】 粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，故： 即 图象上某点的切线的斜率表示电场力； A. 图象上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据 故电场强度也逐渐减小，故 A 错误； B.根据动能定理，有： 故 图线上某点切线的斜率表示电场力；由于电场力逐渐减小，与 B 图矛盾，故 B 错误； C.按照 C 图，速度随着位移均匀增加，根据公式 匀变速直线运动 图象是直线，题图 图象是直线；相同位移速度增加量相等，又是加速运动， 故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小；故矛盾，故 C 错误； D.粒子做加速度减小的加速运动，故 D 正确． 9、（2020·内蒙古通辽市科左后旗甘旗卡二中高三上学期 12 月月考）图中的实线表示电场线，虚线表示只 受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过 M 点，再经过 N 点，可以判定（ ） 的 PEF x ∆= ∆ pE x− pE x− FE q = kF x E⋅∆ = ∆ kE x− 2 2 0 2v v ax− = 2 xv﹣ v x−A. M 点的电势大于 N 点的电势 B. M 点的电势小于 N 点的电势 C. 粒子在 M 点受到的电场力大于在 N 点受到的电场力 D. 粒子在 M 点受到的电场力小于在 N 点受到的电场力 【答案】AD 【解析】 试题分析：根据顺着电场线方向电势降低可知，M 点的电势高于 N 点的电势，故 A 正确，B 错误；根据电 场线的疏密来判定电场强度的强弱，M 点的电场力小于 N 点，故 D 正确，C 错误． 考点：电势；电场强度 【名师点睛】本题是电场中轨迹问题，关键要根据轨迹的弯曲方向判断出粒子所受的电场力方向，再抓住 电场线的物理意义判断场强、电势等的大小． 10、（2020·江西省南昌市安义中学高三上学期 12 月月考）电荷量分別为q1 和 q2 的两点电荷放在 x 轴上的 O、M 两点，两电荷连线上各点电势 φ 随 x 变化的关系如图所示，其中 A、N 两点的电势为零；ND 段中 C 点电势最高．则下列选项中错误的是 A. C 点的电场强度大小为零 B. 1 2q q>C. N、C 两点之间连线上的电场强度方向沿 x 轴正方向 D. 将一个带负电的检验电荷从 N 点沿 x 轴正方向移动到 D 点的过程中，电场力先做正功后做负功 【答案】C 【解析】 A. 图象的切线斜率等于场强 E，由图可知 C 点的切线斜率为零，所以电场强度为零，故 A 正确； B. 由图知无穷远处的电势为 0，A 点的电势为零，由于沿着电场线电势降低，所以 O 点的电荷 带正电，M 点电荷 带负电，由于 A 点距离 O 比较远而距离 M 比较近，所以 电荷量大于 的电荷量，故 B 正确； C.由 N 到 C 过程电势升高，则说明场强沿 x 轴负方向，故 C 错误； D. N→D 段中，电势先高升后降低，所以场强方向先沿 x 轴负方向，后沿 x 轴正方向，将一负点电荷从 N 点移到 D 点，电场力先沿 x 轴正方向，后沿 x 轴负方向，则电场力先做正功后做负功．故 D 正确． 11、（2020·江西省南昌市安义中学高三上学期 12 月月考）某同学在研究电子在电场中的运动时，得到了 电子由 a 点运动到 b 点的轨迹（图中实线所示），图中未标明方向的一组虚线可能是电场线，也可能是等势 面，则下列说法正确的判断是 A. 如果图中虚线是电场线，电子在 a 点动能较大 B. 如果图中虚线是等势面，电子在 b 点动能较小 C. 不论图中虚线是电场线还是等势面，a 点的场强都大于 b 点的场强 D. 不论图中虚线是电场线还是等势面，a 点的电势都高于 b 点的电势 【答案】AC 【解析】 xφ− 1q 2q 1q 2qA．若虚线是电场线，从轨迹弯曲方向可知电场力沿着电场线向左，ab 曲线上每一点的瞬时速度与电场力 方向均成钝角，故电子做减速运动，动能减小，即电子在 a 点动能较大，所以 A 正确； B．若虚线为等势面，根据等势面与电场线处处垂直可大致画出电场线，显然可看出曲线上每个位置电子受 到的电场力与速度成锐角，电子加速运动，故动能增大，即电子在 b 点动能较大，所以 B 错误； C．不论图中虚线是电场线还是等势面，由电场线的密集程度可看出 a 点的场强较大，故 C 正确； D．若虚线是等势面，从电子曲线轨迹向下弯曲可知电场线方向垂直虚线向上，沿着电场线方向电势越来越 低，故 a 点电势较小；若虚线是电场线，从轨迹弯曲方向可知电场力沿着电场线向左，故电场线方向向右， 沿着电场线方向电势越来越低，故 a 点电势较大，故 D 错误． 12、（2020·江西省新余市一中高三上学期第四次段考）如图所示，真空中的匀强电场与水平方向成 角， AB 直线垂直匀强电场 E，现有一质量为 m、电荷量为＋q 的小球在 A 点以初速度大小 v0 方向水平向右抛出， 经时间 t 小球下落到 C 点(图中未画出)时速度大小仍为 v0，则小球由 A 点运动到 C 点的过程中，下列说法 正确的是 A. C 一定位于 AB 直线的右侧 B. 速度先增大后减小 C. 小球的电势能减小 D. 小球的机械能减小量为 【答案】A 【解析】 AC．由题，小球由 A 点运动到 C 点的过程中，重力做正功，动能不变，由动能定理得知，电场力必定做负 功，小球的电势能增加，而小球带正电，则知 C 点的电势比 A 点电势高，故 C 点一定位于 AB 直线的右侧， 故 A 正确，C 错误； 15° 2 21 2 mg tB．由于电场力向左下方，重力竖直向下，开始时合力方向与初速度方向夹角大于 ，由动能定理可知， 动能减小，速度减小，故 B 错误； D．由于电场力向左下方，重力竖直向下，将合力沿着水平和竖直方向正交分解，竖直方向的合力大于重力， 故在竖直方向的分运动的加速度 a 大于 g，竖直方向 即 故 D 错误。 故选 A 13、（2020·江西省新余市一中高三上学期第四次段考）两电荷量大小相等的点电荷连线中点为 O，连线上 MN 两点关于 O 点对称，两电荷连线上电荷外侧区域电场强度变化规律如图所示，规定享有为场强的正方 向，则下列判断正确的是 A. 两电荷为等量同种电荷 B. M、N 两点场强不同，两点电势相同 C. M、N 两点场强相同，两点电势不同 D. M、N 两点均比 O 点电势高 【答案】C 【解析】 规定向右为场强的正向，而左侧电荷左侧场强向左，右侧电荷右侧场强也是向左，即两个电荷是等量异号 电荷，A 错误；沿着电场线电势降低，故 ，且 N 点电势高于 O 点，M 点电势低于 O 点，结合对称 。 90° 2 21 1 2 2h at gt= > 2 21 2mgh mg t> N M ϕ ϕ>性可知 ，BD 错误 C 正确． 14、（2020·辽宁省辽河油田二中高三上学期 12 月摸底考试）如图所示，两块水平放置的平行正对的金属 板 a、b 与电源相连，在距离两板等距离的 M 点有一个带电液滴处于静止状态，若将 b 板向上平移一小段距 离，但仍在 M 点下方，稳定后，下列说法中正确的是( ) A. 液滴将加速向下运动 B. M 点电势升高 C. 带电液滴在 M 点的电势能增大 D. 在 b 板移动前后两种情况下，若将液滴从 a 板移到 b 板，电场力做功相同 【答案】CD 【解析】 A．电容器与电源保持相连，电容器板间的电压不变，将 b 板向上平移一小段距离，根据 分析得知板间电场强度增大，液滴所受的电场力增大，液滴将加速向上运动；故 错误。 B．由 U=Ed 知，M 与 a 间的电场差增大，a 点的电势为零，M 点的电势小于零，则知 M 点的电势降低； 故 B 错误。 C．由于液滴带负电，则带电液滴在 M 点的电势能增大；故 C 正确。 D．在 b 板移动前后两种情况下，若将液滴从 a 板移到 b 板，两板间的电势差不变，根据电场力做功公式 W=qU 知，电场力做功相同；故 D 正确。 故选 CD。 15、（2020·内蒙古通辽市科左后旗甘旗卡二中高三上学期 12 月月考）如图所示，a、b 两点位于以负点电 荷–Q（Q>0）为球心的球面上，c 点在球面外，则 M NE E= UE d =A. a 点场强的大小比 b 点大 B. b 点场强的大小比 c 点小 C. a 点电势比 b 点高 D. b 点电势比 c 点低 【答案】D 【解析】 由点电荷场强公式 确定各点的场强大小，由点电荷的等势线是以点电荷为球心的球面和沿电场线 方向电势逐渐降低确定各点的电势的高低． 由点电荷的场强公式 可知，a、b 两点到场源电荷的距离相等，所以 a、b 两点的电场强度大小相 等，故 A 错误；由于 c 点到场源电荷的距离比 b 点的大，所以 b 点的场强大小比 c 点的大，故 B 错误；由 于点电荷的等势线是以点电荷为球心的球面，所以 a 点与 b 点电势相等，负电荷的电场线是从无穷远处指 向负点电荷，根据沿电场线方向电势逐渐降低，所以 b 点电势比 c 点低，故 D 正确． 2 QE k r = 2 QE k r =