熱點強化練9電場性質的綜合分析

熱點強化練9電場性質的綜合分析(限時：35分鐘)1．(2022·浙江選考模擬)如圖1所示是兩個等量異種電荷的電場線分布，A、B是某一電場中的兩點，則()圖1A．左側帶負電荷B．A點電勢比B點電勢高C．A、B兩點電場強度相等D．正電荷在A點電勢能大于在B點電勢能答案A解析根據(jù)點電荷的電場線分布特點可知，左側為負電荷，右側為正電荷，選項A正確；根據(jù)電場線的性質，B點電勢高、電場強度大，正電荷在B點的電勢能大，選項B、C、D錯誤。2．(2022·山東青島市一模)如圖2所示，直線AB為某電場的一條電場線，a、b、c是電場線上等間距的三個點。一個帶電粒子僅在電場力作用下沿電場線由a點運動到c點的過程中，粒子動能增加，且a、b段動能增量大于b、c段動能增量，a、b、c三點的電勢分別為φa、φb、φc，場強大小分別為Ea、Eb、Ec,粒子在a、b、c三點的電勢能分別為Epa、Epb、Epc。下列說法正確的是()圖2A．電場方向由A指向B B．φa＞φb＞φcC．Epa＞Epb＞Epc D．Ea＞Eb＞Ec答案C解析粒子的電性不確定，則不能確定電場的方向，也不能判斷各點的電勢關系，選項A、B錯誤；粒子在電場中只受電場力作用，則動能增加量等于電勢能減小量；由a點運動到c點的過程中，粒子動能增加，則電勢能減小，則Epa＞Epb＞Epc；因a、b段動能增量大于b、c段動能增量，可知ab段的電勢差大于bc段的電勢差，根據(jù)U＝Ed可知，ab段的電場線比bc段的密集，但是不能比較三點場強大小關系，選項C正確，D錯誤。3．(多選)(2022·天津市紅橋區(qū)第一次模擬)如圖3所示，有兩個固定的、電荷量相等、電性相反的點電荷，a、b是它們連線的中垂線上兩個位置，c是它們產(chǎn)生的電場中另一位置，以無窮遠處為電勢的零點，則有()圖3A．c點電勢可能為正值B．a(chǎn)點場強小于b兩點場強C．b點的電勢比a點電勢高D．將一正電荷從b點移到c點電場力做正功答案BD解析等量異種電荷的中垂面是一個等勢面，且電勢為零，在靠近負電荷一側電勢小于零，在靠近正電荷一側電勢大于零。因為c點在靠近負電荷一側，所以c點的電勢小于零，故A錯誤；在等量異種電荷的中垂線上，兩電荷連線的中點電場強度最大，從連線中點向外電場強度逐漸減小，因為a點距離兩電荷連線的中點遠于b點，所以a點的場強小于b點的場強，故B正確；因為a、b均在兩電荷連線的中垂線上，此直線上的點電勢相等且都為零，所以a、b兩點的電勢相等，故C錯誤；根據(jù)等量異種電荷的電場線特點以及等勢面特點可知，b點的電勢為零，c點的電勢小于零，所以b點的電勢高于c點的電勢，所以將一正電荷從b點移到c點過程，是從高電勢向低電勢運動，電場力做正功，故D正確。4．(2022·廣東潮州市第二次模擬)避雷針上方有雷雨云時，避雷針附近的電場線分布如圖4所示，圖中中央的豎直黑線AB代表了避雷針，CD為水平地面。MN是電場線中兩個點，下列說法正確的是()圖4A．M點的電勢比N點的電勢高B．M點的場強比N點的場強大C．在試探電荷從M點到N點的多條路徑中，沿直線MN移動電場力做功最少D．CD的電勢為零，但其表面附近的電場線有些位置和地面不垂直答案A解析沿電場線電勢降低，可知M點的電勢比N點的電勢高，選項A正確；電場線越密集則場強越大，可知M點的場強比N點的場強小，選項B錯誤；電場力做功與路徑無關，則在試探電荷從M點到N點的多條路徑中，電場力做功相同，選項C錯誤；CD的電勢為零，是等勢面，電場線與等勢面正交，可知CD表面附近的電場線和地面都垂直，選項D錯誤。5．(2022·山東濟南市5月高考模擬)如圖5所示為某電場中的一條電場線，線上有A、B、C三點，B點是A、C的中點。電子在A點的電勢能為4eV，在C點的電勢能為10eV，下列說法正確的是()圖5A．B點電場強度的方向一定由C指向AB．B點電場強度的方向一定由A指向CC．B點的電勢一定小于－7VD．B點的電勢一定大于－7V答案B解析根據(jù)題意可知，電子在A點的電勢能小，則說明A點的電勢高，所以電場線由A指向C，則B點電場強度的方向一定由A指向C，故A錯誤，B正確；如果為勻強電場，則有φB－φA＝φC－φB，得φB＝7V，由題無法確定該電場是什么電場，故無法確定B點的電勢，故C、D錯誤。6．(多選)(2022·山東濰坊市第二次高考模擬)如圖6所示，帶電荷量為＋q和－q的點電荷分別位于絕緣薄圓盤中心軸線上，兩電荷到圓心O的距離相等。A點位于圓盤邊緣，B點為某半徑的中點，關于A、B、O三點電場強度E的大小和電勢φ的高低關系判斷正確的是()圖6A．EA＜EB＜EO B．EA＝EB＝EOC．φA＞φB＞φO D．φA＝φB＝φO答案AD解析根據(jù)等量異種點電荷中垂面上電場線分布的特點可知，圓心O處場強最大，離圓心越遠，電場線越稀疏，場強越小，即EA＜EB＜EO，故A正確，B錯誤；圓盤處在等量異種電荷的中垂面上，所以此圓盤是一個等勢體，薄圓盤表面是一個等勢面，即φA＝φB＝φO，故C錯誤，D正確。7．(2022·江蘇如皋中學模擬)如圖7所示，點電荷＋2Q、－Q分別置于M、N兩點，O點為MN連線的中點，點a、b在MN連線上，點c、d在MN中垂線上，它們均關于O點對稱。下列說法正確的是()圖7A．c、d兩點的電場強度相同B．a(chǎn)、b兩點的電勢相同C．將電子沿直線從c移到d，電場力對電子先做負功再做正功D．將電子沿直線從a移到b，電子的電勢能一直增大答案D解析根據(jù)電場線分布的對稱性可知，c、d兩點的電場強度大小相等，方向不同，則c、d兩點的電場強度不同，故A項錯誤；MN間的電場線方向由M→N，沿電場線方向電勢逐漸降低，則a點的電勢高于b點的電勢，故B項錯誤；對兩個電荷在中垂線上的場強進行疊加，在Oc段場強方向斜向右上，在Od段場強方向斜向右下；電子所受的電場力在Oc段斜向左下，在Od段斜向左上；電子沿直線從c移到d，電場力對電子先做正功后做負功，故C項錯誤；電子沿直線從a移到b電勢降低，據(jù)Ep＝qφ，則電子的電勢能一直增大，D項正確。8．(多選)(2022·東北三省四市下學期一模)如圖8所示，正方形的頂點b、d在x軸上，頂點a、c在y軸上，正方形abcd的中心與坐標原點重合，且Od＝m?？臻g有一與xOy平面平行的勻強電場，已知a、b、c三點的電勢分別為2V、2eq\r(3)V、－2V，則下列說法正確的是()圖8A．電子在a點的電勢能小于在b點的電勢能B．d點電勢為－2eq\r(3)VC．該勻強電場的電場強度的大小為E＝20V/mD．電場強度方向斜向上，且電場線與y軸正方向的夾角為30°答案BC解析a點的電勢低于b點的電勢，由Ep＝qφ，知電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能，A錯誤；根據(jù)Uab＝Udc，有2V－2eq\r(3)V＝φd－(－2V)，d點電勢為－2eq\r(3)V，故B正確；由沿電場線方向電勢降低，可知電場強度方向斜向上。設電場線與y軸正方向的夾角為θ，由U＝Ed分別對a、c兩點與b、d兩點列式4＝E×θ，4eq\r(3)＝E×θ，解得θ＝60°，E＝20V/m，故C正確，D錯誤。9．(多選)(2022·江蘇揚州市5月調研)在真空中某點電荷的電場中，將等量異種的檢驗電荷分別置于M、N兩點，兩檢驗電荷所受電場力方向如圖9所示，且F2＞F1(不計檢驗電荷間相互作用)，已知M點處檢驗電荷帶負電，下列說法中正確的有()圖9A．場源點電荷帶負電B．M點電場強度大于N點電場強度C．M點電勢高于N點電勢D．若將M點處檢驗電荷沿MN連線從M點移到N點，其電勢能一定先增大后減小答案ACD解析因M點處檢驗電荷帶負電，則場源點電荷帶負電，選項A正確；由圖可知M點離場源電荷較遠，則M點電場強度小于N點電場強度，選項B錯誤；因場源電荷帶負電，可知M點電勢高于N點電勢，選項C正確；若將M點處檢驗電荷沿MN連線從M點移到N點，因MN連線上的電勢先降低后升高，則帶負電的檢驗電荷的電勢能一定先增大后減小，選項D正確。10．(多選)(2022·遼寧大連市第一次模擬)如圖10所示，豎直方向上固定一光滑絕緣細桿，兩電荷量相等的正點電荷M、N關于細桿對稱固定。兩電荷連線中點為O，帶正電的小球套在細桿上，從距中點O高為h1處的P點靜止釋放，經(jīng)過時間t1運動到O點。此過程中小球速度的大小v、加速度的大小a、動能Ek、電勢能Ep(無窮遠處電勢為0)隨時間t或下降距離h的變化圖象可能正確的有()圖10答案BCD解析根據(jù)等量同種正點電荷的特點可知，MN在桿的位置處的電場線方向向上，從桿與MN的連線的交點處向上，電場強度的大小從0先增大后減小。小球受重力，如果開始時小球的位置在場強最大點的下方，則小球向下運動的過程中受到的電場力逐漸減小，所以小球的加速度逐漸增大，小球做加速度增大的加速運動；如果開始時小球的位置在場強最大點的位置上方，則小球向下運動的過程中受到的電場力先增大后減小，所以小球的加速度可能先減小后增大，小球先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的加速運動，則B項中的速度變化是可能的，A項的加速度的變化是不可能的，故A錯誤，B正確；如果開始時小球的位置在場強最大的點的位置上方，而且電場力最大的時候電場力大于重力，則小球向下運動的過程中受到的電場力先增大后減小，所以小球的加速度先減小然后反向增大，所以小球先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的減速運動；當經(jīng)過了電場力的最大點后，又做加速度減小的減速運動，最后再做加速度增大的加速運動，該種情況下小球的運動過程最復雜，小球的速度先增大，然后減小，最后又增大。小球的動能也是先增大，然后減小，最后又增大，故C正確；小球向下運動的過程中電場力一直做負功，所以小球的電勢能一直增大，故D正確。11．(多選)(2022·江蘇鹽城市第三次模擬)如圖11所示，光滑絕緣細桿豎直放置，它與以電荷＋Q為圓心的某一圓周交于H、L兩點，從圓心到K點的連線垂直于細桿。質量為m、帶電荷量為－q(q?Q)的有孔小球套在桿上，從F點由靜止開始下滑。則帶電小球從H點運動到L點的過程中，下列說法正確的是()圖11A．到達K點的加速度是gB．整個過程中機械能守恒C．電勢能的變化量不為零D．電場力先做正功后做負功答案AD解析到達K點時，小球水平方向受合力為零，豎直方向受合力為向下的mg，則小球的加速度是g，選項A正確；整個過程中庫侖力對小球先做正功后做負功，則機械能先增大后減小，選項B錯誤，D正確；因H和L兩點電勢相等，則從H點到L點小球的電勢能的變化量為零，選項C錯誤。12．(2022·四川成都市第二次診斷)如圖12(a)，場源點電荷固定在真空中O點，從與O相距r0的P點由靜止釋放一個質量為m、電荷量為q(q＞0)的離子，經(jīng)一定時間，離子運動到與O相距rN的N點。用a表示離子的加速度，用r表示離子與O點的距離，作出其a－eq\f(1,r2)圖象如圖(b)。靜電力常量為k，不計離子重力。由此可以判定()圖12A．場源點電荷帶正電B．場源點電荷的電荷量為－eq\f(maNrN,kq)C．離子在P點的加速度大小為eq\f(aNrN,r0)D．離子在P點受到的電場力大小為eq\f(req\o\al(2,N)maN,req\o\al(2,0))答案D解析從P到N，帶正電的離子的加速度隨eq\f(1,r2)的增加而增大，即隨r的減小而增加，可知場源點電荷帶負電，選項A錯誤；在N點，由庫侖定律及牛頓第二定律aN＝eq\f(FN,m)＝eq\f(kQq,req\o\al(2,N)m)，解得Q＝eq\f(aNreq\o\al(2,N)m,kq)，選項B錯誤；在P點時，由庫侖定律及牛頓第二定律aP＝eq\f(FP,m)＝eq\f(kQq,req\o\al(2,0)m)＝eq\f(req\o\al(2,N),req\o\al(2,0))aN，離子在P點受到的電場力大小為FP＝maP＝eq\f(req\o\al(2,N)maN,req\o\al(2,0))，選項C錯誤，D正確。13．(2022·浙江金華十校4月模擬)如圖13是研究電荷之間相互作用力的實驗裝置。帶電荷量為Q的金屬小球A用絕緣桿固定在地面上，帶電量為q、質量為m的金屬小球B用絕緣細線懸掛在可移動支架上，兩者均可看作點電荷，且處于同一水平線上。將兩小球的距離增大一倍，調整支架，使兩小球仍處于同一水平線上，下列說法正確的是()圖13A．兩小球可能帶異種電荷B．距離增大一倍后小球B的電勢能增大C．距離增大前與距離增大一倍后，細線與豎直方向夾角θ的正切值之比為2∶1D．距離增大一倍后，小