2024屆高三物理復(fù)習(xí)小練習(xí)(二十八)　電場能的性質(zhì)（解析版）

2024屆高三一輪復(fù)習(xí)小練(二十八)電場能的性質(zhì)1．(多選)關(guān)于電場，下列說法正確的是()A．電場是物質(zhì)存在的一種形式B．電場力一定對正電荷做正功C．電場線是實際存在的線，反映電場強(qiáng)度的大小和方向D．靜電場的電場線總是與等勢面垂直，且從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面解析：選AD電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，A正確；如果正電荷的速度方向與電場力方向的夾角大于90°，則電場力做負(fù)功，B錯誤；電場線是為了形象地描繪電場而人為引入的一簇曲線，該曲線的疏密程度反映場強(qiáng)的大小，C錯誤；靜電場的電場線在空間上與等勢面垂直，且沿電場線的方向電勢降低，即由高等勢面指向低等勢面，D正確。2．如圖所示，正方形ABCD四個頂點各固定一個帶正電的點電荷，電荷量相等，O是正方形的中心?，F(xiàn)將A點的電荷沿OA的延長線向無窮遠(yuǎn)處移動，則()A．在移動過程中，O點電場強(qiáng)度變小B．在移動過程中，C點的電荷所受靜電力變大C．在移動過程中，移動的電荷所受靜電力做負(fù)功D．當(dāng)其移動到無窮遠(yuǎn)處時，O點的電勢高于A點解析：選DO是等量同種電荷連線的中點，場強(qiáng)為0，將A處的正點電荷沿OA方向移至無窮遠(yuǎn)處，O點電場強(qiáng)度變大，故A錯誤；移動過程中，C點場強(qiáng)變小，電荷所受靜電力變小，故B錯誤；A點電場方向沿OA方向，移動過程中，移動電荷所受靜電力做正功，故C錯誤；A點電場方向沿OA方向，沿電場線方向電勢降低，移動到無窮遠(yuǎn)處時，O點電勢高于A點電勢，故D正確。3.(2020·全國卷Ⅲ)(多選)如圖，∠M是銳角三角形PMN最大的內(nèi)角，電荷量為q(q＞0)的點電荷固定在P點。下列說法正確的是()A．沿MN邊，從M點到N點，電場強(qiáng)度的大小逐漸增大B．沿MN邊，從M點到N點，電勢先增大后減小C．正電荷在M點的電勢能比其在N點的電勢能大D．將正電荷從M點移動到N點，電場力所做的總功為負(fù)解析：選BC如圖所示，找出Q點，使Q點與P點的距離等于M點與P點的距離，L點為MN上到P點距離最短的點，根據(jù)三角形邊角關(guān)系、點電荷的電場強(qiáng)度公式E＝keq\f(q,r2)和正點電荷形成電場中的電勢特點可知，沿著MN邊，從M點到N點，與P點的距離r先減小后增大，電場強(qiáng)度先增大后減小，電勢也先增大后減小，A錯誤，B正確；根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系Ep＝qφ可知，正電荷在M點的電勢能比在N點的電勢能大，故將正電荷從M點移動到N點，電場力所做的總功為正，C正確，D錯誤。4．如圖所示，a、b、c為一負(fù)點電荷形成的一條電場線上的三點，c為ab的中點。a、b兩點的電勢分別為φa＝－1V、φb＝－3V，則下列分析正確的是()A．c點的電勢為－2VB．負(fù)點電荷可能位于a點的左側(cè)，也可能位于b點的右側(cè)C．a(chǎn)點的電場強(qiáng)度一定比b點的電場強(qiáng)度小D．把一正點電荷從a點沿直線移到b點的過程中，電場力做負(fù)功解析：選C在負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場中，越靠近負(fù)電荷處的電勢越低，φa＝－1V、φb＝－3V，則可知負(fù)點電荷一定位于b點的右側(cè)；點電荷產(chǎn)生的電場中，越靠近點電荷處的電場強(qiáng)度越大，則a點的電場強(qiáng)度一定比b點的電場強(qiáng)度小，ac之間的電場強(qiáng)度都小于cb之間的電場強(qiáng)度，結(jié)合U＝Ed可知a、c之間的電勢差小于c、b之間的電勢差，所以c點的電勢一定高于－2V，故A、B錯誤，C正確；根據(jù)Ep＝qφ，可知把一正點電荷從a點沿直線移到b點的過程中正點電荷的電勢能減小，則電場力做正功，故D錯誤。5．如圖所示是高壓電場干燥中藥技術(shù)的基本原理圖，在大導(dǎo)體板MN上鋪一薄層中藥材，針狀電極O和平板電極MN接高壓直流電源，兩電極間產(chǎn)生較強(qiáng)的電場。水分子是極性分子，可以看成棒狀帶電體，一端帶正電，另一端帶等量負(fù)電；水分子在電場力的作用下會加速從中藥材中分離出去，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下飛離電場區(qū)域達(dá)到加速干燥的目的。圖中虛線ABCD是某一水分子從A處由靜止開始的運(yùn)動軌跡。下列說法正確的是()A．A處的電場強(qiáng)度大于D處B．B處的電勢高于C處C．水分子做變加速運(yùn)動D．水分子由A運(yùn)動到C的過程中電勢能增加解析：選C由于電場的分布不均勻，根據(jù)電場線密集處電場強(qiáng)度大可知，A處電場強(qiáng)度小于D處，根據(jù)F＝qE可知，運(yùn)動過程中水分子受到的電場力大小變化，加速度變化，做變加速運(yùn)動，故A錯誤，C正確；沿著電場線電勢降低，可知B處的電勢低于C處，故B錯誤；水分子由靜止開始由A運(yùn)動到C的過程中，電場力做正功，故電勢能減少，故D錯誤。6.(多選)將兩點電荷分別固定在x軸上的A、B兩點，其坐標(biāo)分別為(－2m,0)和(4m,0)，A處點電荷帶電荷量的絕對值為Q，兩點電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系圖像如圖所示，x＝0處電勢最低。x軸上M、N兩點的坐標(biāo)分別為(1m,0)和(－1m,0)，靜電力常量為k，則下列說法正確的是()A．B處點電荷帶電荷量的絕對值為4Q，且兩點電荷屬于異種電荷B．M點的電場強(qiáng)度大于N點的電場強(qiáng)度C．N點的電場強(qiáng)度大小為eq\f(21kQ,25)D．負(fù)的試探電荷由M點運(yùn)動到N點的過程中，電勢能先增大后減小解析：選CDφ-x圖線的斜率表示電場強(qiáng)度，可知原點O處合場強(qiáng)為零，且各處電勢均為正，則兩點電荷均為正電荷，故A錯誤；設(shè)B處點電荷帶電荷量絕對值為Q′，結(jié)合上述分析知原點O處合場強(qiáng)為零，則有keq\f(Q′,42)＝keq\f(Q,22)，解得Q′＝4Q，在N點，根據(jù)電場疊加原理有EN＝keq\f(Q,12)－keq\f(Q′,52)，聯(lián)立得EN＝eq\f(21kQ,25)，同理，在M點，有EM＝eq\f(kQ′,32)－eq\f(kQ,32)＝eq\f(kQ,3)，故EN＞EM，B錯誤，C正確；由題圖可知，從M點到N點，電勢先降低后升高，又Ep＝qφ，負(fù)的試探電荷由M點運(yùn)動到N點的過程中，電勢能先增大后減小，故D正確。7．(多選)如圖甲所示，A、B為電場中一直線上的兩個點，帶正電的點電荷只受電場力的作用，從A點以某一初速度做直線運(yùn)動到B點，其電勢能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖乙所示。則從A到B過程中，下列說法正確的是()A．點電荷的速度先增大后減小B．空間電場是某負(fù)點電荷形成的C．點電荷所受電場力先減小后增大D．空間各點的電勢先升高后降低解析：選CD根據(jù)電勢能Ep隨位移x的變化圖像可知點電荷運(yùn)動過程中電勢能先增加后減少，所以電場力先做負(fù)功再做正功，點電荷的動能先減小再增加，則點電荷的速度先減小后增大，故A錯誤；點電荷帶正電，且電場力先做負(fù)功再做正功，所以電場強(qiáng)度的方向先向左再向右，空間電場可能是由某正點電荷形成的，故B錯誤；電勢能Ep-x曲線的斜率表示電場力，可知電場力先減小后增大，故C正確；根據(jù)Ep＝qφ，點電荷的電勢能先增大后減小，所以從A到B，空間各點的電勢先升高后降低，故D正確。8.(2020·全國卷Ⅱ)(多選)如圖，豎直面內(nèi)一絕緣細(xì)圓環(huán)的上、下半圓分別均勻分布著等量異種電荷。a、b為圓環(huán)水平直徑上的兩個點，c、d為豎直直徑上的兩個點，它們與圓心的距離均相等。則()A．a(chǎn)、b兩點的場強(qiáng)相等 B．a(chǎn)、b兩點的電勢相等C．c、d兩點的場強(qiáng)相等 D．c、d兩點的電勢相等解析：選ABC將圓環(huán)分割成無窮個小段，關(guān)于水平直徑對稱的兩小段構(gòu)成等量異種點電荷模型，在等量異種點電荷的垂直平分線上各點場強(qiáng)方向由正點電荷指向負(fù)點電荷，根據(jù)對稱性可知a、b兩點的場強(qiáng)相等，A項正確；取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，在等量異種點電荷的垂直平分線上各點電勢均為零，故a、b兩點的電勢相等，B項正確；關(guān)于豎直直徑對稱的兩小段構(gòu)成等量同種點電荷模型，根據(jù)對稱性可知c、d兩點的場強(qiáng)相等，C項正確；在等量異種點電荷模型中，距離正點電荷近的點電勢高，故φc＞φd，D項錯誤。9．等量異號點電荷固定在水平向右的勻強(qiáng)電場中，電場分布如圖所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線。將同一負(fù)電荷先后置于a、b兩點，電勢能分別為Epa和Epb，電荷所受電場力大小分別為Fa和Fb，則()A．Epa＞Epb，F(xiàn)a>Fb B．Epa＞Epb，F(xiàn)a<FbC．Epa＜Epb，F(xiàn)a>Fb D．Epa＜Epb，F(xiàn)a<Fb解析：選D電場線的疏密程度表示場強(qiáng)的大小，因此Fa＜Fb，原勻強(qiáng)電場水平向右，正負(fù)電荷的電場線由正電荷指向負(fù)電荷，因此可知圖中的電場線方向為從左指向右，因此由對稱性可知b點電勢小于a點電勢，由Ep＝qφ可知Epb＞Epa。故D正確。10.如圖，真空中電荷量為2q和－q(q>0)的兩個點電荷分別位于M點與N點，形成一個以MN延長線上O點為球心，電勢為零的等勢面(取無窮遠(yuǎn)處電勢為零)，P為MN連線上的一點，S為等勢面與直線MN的交點，T為等勢面上的一點，下列說法正確的是()A．P點電勢低于S點電勢B．T點電場強(qiáng)度方向指向O點C．除無窮遠(yuǎn)處外，MN直線上還存在兩個電場強(qiáng)度為零的點D．將正試探電荷q0從T點移到P點，靜電力做正功解析：選B在直線MN上，正電荷在M點，其右側(cè)電場強(qiáng)度水平向右，負(fù)電荷在N點，其左側(cè)電場強(qiáng)度水平向右，根據(jù)電場的疊加可知MN間的電場強(qiáng)度水平向右，沿著電場線電勢逐漸降低，可知P點電勢高于等勢面與MN交點處電勢，則P點電勢高于S點電勢，等勢面上任意一點電勢均大于球內(nèi)任意一點電勢，又因為電場強(qiáng)度方向垂直等勢面，可知T點電場強(qiáng)度方向指向O點，故A錯誤，B正確；由于正電荷的電荷量大于負(fù)電荷的電荷量，可知在N點左側(cè)電場強(qiáng)度不可能為零，則N點右側(cè)，設(shè)MN距離為L，根據(jù)eq\f(k·2q,L＋d2)＝eq\f(k·q,d2)，可知除無窮遠(yuǎn)處外，MN直線上電場強(qiáng)度為零的點只有一個，故C錯誤；由A選項分析可知：T點電勢低于P點電勢，則正電荷在T點的電勢能低于在P點的電勢能，將正試探電荷q0從T點移到P點，電勢能增大，靜電力做負(fù)功，故D錯誤。11．如圖甲，一對相距為0.05m的帶等量異種電荷的平行板，右極板接地，給該圖畫好了一維坐標(biāo)系Ox。在平行板之間，沿x軸的電勢φ與坐標(biāo)位置x的關(guān)系為：φ＝500－10000x，φ的單位為V，x的單位為m。(1)求在x1＝0.01m和x2＝0.03m兩個位置的電勢；(2)在圖乙中畫出φ與x的關(guān)系圖像。解析：(1)把x＝0.01m和x＝0.03m分別代入φ＝500－10000x，得φ1＝(500－10000×0.01)V＝400Vφ2＝(500－10000×0.03)V＝200V。(2)將x＝0和x＝0.05m代入φ＝500－10000x，得φ0＝500V；φ3＝0又φ與x為線性方程，故圖線為線性遞減圖線，如圖所示。答案：(1)400V200V(2)見解析圖12.如圖，圓軌道和水平面都是光滑絕緣的，圓軌道的半徑為R，在水平面A處固定一個正點電荷，帶電荷量為Q，現(xiàn)讓一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球從與圓心在同一水平線的圓軌道的C點釋放，它到達(dá)A處時速度剛好為零(沒有接觸)。(1)求C、A兩點間的電勢差UCA；(2)該小球又往回運(yùn)動，已知B、C兩點的電勢差為U，求在經(jīng)過圓軌道最低點B時軌道對它的支持力大小。解析：(1)小球從C到A過程，由動能