課時跟蹤檢測（三十一） 電場能的性質(zhì)

課時跟蹤檢測（三十一）電場能的性質(zhì)一、立足主干知識，注意基礎(chǔ)性和綜合性1．(2021·湖北高考)(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.我國的特高壓直流輸電是中國在高端制造領(lǐng)域領(lǐng)先世界的一張“名片”，特別適合遠距離輸電，若直流高壓線掉到地上時，它就會向大地輸入電流，并且以高壓線與大地接觸的那個位置為圓心，形成一簇如圖所示的等差等勢線同心圓，A、B、C、D是等勢線上的四點，當(dāng)人走在地面上時，如果形成跨步電壓就會導(dǎo)致兩腳有電勢差而發(fā)生觸電事故，則()A．電勢的大小為φC＞φB＝φD＞φAB．電場強度的大小為EA＞EB＝ED＞ECC．人從B沿著圓弧走到D會發(fā)生觸電D．AB間距離等于BC間距離的2倍解析：選B根據(jù)題意，圓心處的電勢最高，向外越來越低，電勢的大小為φA＞φB＝φD＞φC，A錯誤；電場強度看等勢線的疏密，由題圖可知電場強度的大小為EA＞EB＝ED＞EC，B正確；B和D在同一條等勢線上，人從B沿著圓弧走到D不會發(fā)生觸電，C錯誤；AB的平均場強大于BC的平均場強，AB的電勢差等于BC電勢差的二倍，根據(jù)E＝eq\f(U,d)可以定性判斷出AB間距離小于BC間距離的2倍，D錯誤。3．(2021·浙江1月選考)如圖所示是某一帶電導(dǎo)體周圍的電場線與等勢面，A、C是同一等勢面上的兩點，B是另一等勢面上的一點。下列說法正確的是()A．導(dǎo)體內(nèi)部的場強左端大于右端B．A、C兩點的電勢均低于B點的電勢C．B點的電場強度大于A點的電場強度D．正電荷從A點沿虛線移到B點的過程中電場力做正功，電勢能減小解析：選D處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，它的表面是一個等勢面，其內(nèi)部電場為零，A錯誤；根據(jù)電場線性質(zhì)，順著電場線方向電勢降低，所以A、C電勢高于B點電勢，B錯誤；由題圖可以看出A點的電場線比B點的電場線密集，B點的電場強度小于A點的電場強度，C錯誤；因為φA＞φB，因此正電荷從A點到B點電場力做正功，電勢能減小，D正確。4.電子束焊機是一種高精密的焊接設(shè)備，它利用高速運動的電子束流轟擊工件使動能轉(zhuǎn)化為熱能進行焊接加工。在曲面K與A之間加上高壓U后，K與A之間的電場線如圖所示，A到曲面各點的距離均為d，電子由靜止被加速后轟擊工件，電子的電量大小為e，不考慮電子重力，則下列說法正確的是()A．待焊接的工件應(yīng)放置在K極B．A、K之間的電場強度大小為eq\f(U,d)C．電子在加速運動過程中加速度逐漸增大D．電子經(jīng)高壓U加速后電勢能增大了eU解析：選C電子受電場力沿電場線的反方向運動，則待焊接的工件應(yīng)放置在A極，A錯誤；A、K之間不是勻強電場，則電場強度大小不等于eq\f(U,d)，B錯誤；電子在加速運動過程中向A極運動，則由于電場線越來越密集，則電場力變大，加速度逐漸增大，C正確；電子經(jīng)高壓U加速后，電場力做正功，則電勢能減小了eU，D錯誤。5.(2021·北京等級考)如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關(guān)于兩電荷連線對稱，M、P兩點關(guān)于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是()A．M點的場強比P點的場強大B．M點的電勢比N點的電勢高C．N點的場強與P點的場強相同D．電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大解析：選C等量異種點電荷的電場線分布如圖所示，則M點的場強與P點的場強大小相等，N點的場強與P點的場強大小相等，方向相同，A錯誤，C正確；根據(jù)等量異種點電荷的電勢分布特點可知，M點的電勢與N點的電勢相等，M點的電勢高于P點的電勢，根據(jù)Ep＝qφ＝－eφ可知，電子在M點的電勢能比在P點的電勢能小，B、D錯誤。6．(2021·遼寧高考)等量異號點電荷固定在水平向右的勻強電場中，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的大小，因此Fa＜Fb，原勻強電場水平向右，正負電荷的電場線由正電荷指向負電荷，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。7.如圖所示，絕緣的斜面處在一個豎直向上的勻強電場中，一帶電金屬塊由靜止開始沿斜面滑到底端，已知在金屬塊下滑的過程中動能增加了0.3J，重力做功1.5J，電勢能增加0.5J，則以下判斷正確的是()A．金屬塊帶負電荷B．靜電力做功0.5JC．金屬塊克服摩擦力做功0.7JD．金屬塊的機械能減少1.4J解析：選C在下滑過程中電勢能增加0.5J，故物體需克服電場力做功為0.5J，故金屬塊帶正電荷，故A、B錯誤；在金屬塊滑下的過程中動能增加了0.3J，重力做功1.5J，電場力做功－0.5J，根據(jù)動能定理得，W總＝WG＋W電＋Wf＝ΔEk，解得Wf＝－0.7J，故C正確；外力做功為W外＝W電＋Wf＝－1.2J，故金屬塊機械能減少1.2J，故D錯誤。8.如圖為某靜電除塵裝置的示意圖。A、B為電極和集塵板上某點連線上的兩點。不計煙塵微粒與空氣的作用力及重力，下列說法正確的是()A．A、B兩點的電場強度大小不同，方向相同B．集塵板邊緣的電場方向一定與集塵板表面垂直C．向集塵板加速靠近的煙塵微粒帶負電，且加速度逐漸增大D．若帶電煙塵微粒由靜止開始僅受電場力作用，則一定沿電場線到達集塵板解析：選B電極與集塵板之間的電場線是曲線，并非直線，并且越靠近電極處電場線越密集，所以A、B兩點的電場強度大小不同，方向也不同，故A錯誤；集塵板表面為一等勢面，所以集塵板邊緣的電場方向一定與集塵板表面垂直，故B正確；向集塵板加速靠近的煙塵微粒帶負電，但所受電場力逐漸減小，加速度逐漸減小，故C錯誤；由于電極與集塵板之間的電場線并非直線，所以帶電煙塵微粒由靜止開始僅受電場力作用，其速度方向不可能始終沿電場線的切線方向，故D錯誤。二、強化遷移能力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性9．(多選)如圖，豎直面內(nèi)一絕緣細圓環(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、b兩點的場強相等B.a、b兩點的電勢相等C.c、d兩點的場強相等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方向由正點電荷指向負點電荷，根據(jù)對稱性可知a、b兩點的場強相等，A項正確；取無窮遠處電勢為零，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。10.(多選)勻強電場中有一與電場方向平行的扇形AOB區(qū)域，如圖所示，圓心角θ＝120°，半徑R＝1m，其中C、D、F將圓弧AB四等分。已知φA＝9V，φB＝0，φO＝3V，以下說法正確的是()A．φD＝6VB．φF＝3VC．電場方向沿AO連線方向D．場強大小為3V/m解析：選ABC連接AB、OC、OD、OF，交點分別為I、H、G，△OIG為等邊三角形，△OAI、△OBG為等腰三角形，如圖所示，由幾何關(guān)系可得AI＝IG＝GB，即I、G為AB的三等分點，由于勻強電場電勢均勻變化，可得φI＝6V，φG＝3V，故OF為電勢3V的等勢面，由幾何關(guān)系可得DI連線垂直于OA，與OF平行，為電勢6V的等勢面，即φD＝6V，φF＝3V，A、B正確；電場方向垂直于等勢面指向電勢較低一側(cè)，故沿AO連線方向，C正確；場強大小為E＝eq\f(UAO,R)＝6V/m，D錯誤。11．(2021·江蘇高考)一球面均勻帶有正電荷，球內(nèi)的電場強度處處為零，如圖所示，O為球心，A、B為直徑上的兩點，OA＝OB，現(xiàn)垂直于AB將球面均分為左右兩部分，C為截面上的一點，移去左半球面，右半球面所帶電荷仍均勻分布，則()A．O、C兩點電勢相等B．A點的電場強度大于B點C．沿直線從A到B電勢先升高后降低D．沿直線從A到B電場強度逐漸增大解析：選A由于球殼內(nèi)部的場強為零，補全球面以后可知左、右半球面對C點的場強應(yīng)等大反向，由對稱性可知右半球面對C點的場強應(yīng)垂直截面向左，因此OC是等勢線，故A正確；將題中半球殼補成一個完整的球殼，且?guī)щ娋鶆?，設(shè)左、右半球面在A點產(chǎn)生的電場強度大小分別為E1和E2；由題知，均勻帶電球殼內(nèi)部電場強度處處為零，則知E1＝E2，根據(jù)對稱性，左、右半球面在B點產(chǎn)生的電場強度大小分別為E2和E1，在圖示電場中，A的電場強度大小為E2，方向向左，B的電場強度大小為E1，方向向左，所以A點的電場強度與B點的電場強度相同，沿直線從A到B電場強度不可能逐漸增大，故B、D錯誤；根據(jù)電場的疊加原理可知，在AB連線上電場線方向向左，沿著電場線方向電勢逐漸降低，則沿直線從A到B電勢升高，故C錯誤。12.(多選)如圖，平面直角坐標系內(nèi)有a、b、c三點，位置如圖所示，勻強電場平行于坐標平面。將電子從a點分別移到坐標原點和b點的過程中，電場力做功均為2eV，知a點電勢為2V，以下說法正確的是()A．b點電勢為零B．電場強度大小為200V/mC．電子在c點電勢能為－8eVD．將電子從a點移到b點和從b點移到c點，電場力做功相同解析：選BC由題意可知：Uab＝UaO＝eq\f(2eV,－e)＝－2V，因a點電勢為2V，則b、O兩點的電勢均為4V，A錯誤；勻強電場的電場線如圖所示，電場強度大小為E＝eq\f(Uba,\x\to(ab)cos60°)＝200V/m，B正確；由幾何關(guān)系知，bc連線與電場強度E方向平行，則Ucb＝E·eq\x\to(bc)＝4V，則c點的電勢為8V，電子在c點電勢能為－8eV，C正確；由于ab和bc的電勢差不相等，則將電子從a點移到b點和從b點移到c點，電場力做功不相同，D錯誤。13．(2022·重慶高考)(多選)如圖為兩點電荷Q、Q′的電場等勢面分布示意圖，Q、Q′位于x軸上，相鄰等勢面的電勢差為3V。若x軸上的M點和N點位于0V等勢面上，P為某等勢面上一點，則()A．N點的電場強度大小比M點的大B．Q為正電荷C．M點的電場方向沿x軸負方向D．P點與M點的電勢差為12V解析：選AD等差等勢線的疏密體現(xiàn)場強的大小，由題圖可知N點的等差等勢線比M點更密，則N點的電場強度大小比M點的大，故A正確；沿著電場線電勢逐漸降低，由圖可知電場線由N指向Q，則Q為負電荷，故B錯誤；沿著電場線電勢逐漸降低，結(jié)合各等勢線的電勢高低關(guān)系可知M點的電場方向沿x軸正方向，故C錯誤；M點與N點等勢均為0V，P點與N點的等勢線間隔四個，而相鄰等勢面的電勢差為3V，則P點與M點的電勢差為12V，故D正確。14.(2022·全國乙卷)(多選)如圖，兩對等量異號點電荷＋q、－q(q>0)固定于正方形的4個頂點上。L、N是該正方形兩條對角線與其內(nèi)切圓的交點，O為內(nèi)切圓的圓心，M為切點。則()A．L和N兩點處的電場方向相互垂直B．M點的電場方向平行于該點處的切線，方向向左C．將一帶正電的點電荷從M點移動到O點，電場力做正功D．將一帶正電的點電荷從L點移動到N點，電場力做功為零解析：選AB兩個正電荷在N點產(chǎn)生的場強方向由N指向O，N點處于兩負電荷連線的中垂線上，則兩負電荷在N點產(chǎn)生的場強方向由N指向O，則N點的合場強方向由N指向O，同理可知，L處的合場強方向由O指向L，由于正方形兩對角線垂直平分，則L和N兩點處的電場方向相互垂直，故A正確；正方形底邊的一對等量異號電荷在M點產(chǎn)生的場強方向向左，而正方形上方的一對等量異號電荷在M點產(chǎn)生的場強方向向右，由于M點離上方一對等量異號電荷距離較遠，則M點的電場方向向左，故B正確；由題圖可知，M和O點位于兩等量異號電荷的等勢線上，即M和O點電勢相等，所以將一帶正電的點電荷從M點移動到O點，電場力做功為零，故C錯誤；由題圖可知，L點的電勢低于N點電勢，則將一帶正電的點電荷從L點移動到N點，電場力做功不為零，故D錯誤。15.(2022·河北高考)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點電場強度方向指向O點C．除無窮遠處外，MN直線上還存在兩個電場強度為零的點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)電場強度水平向右，負電荷在N點，其左側(cè)電場強度水平向右，根據(jù)電場的疊加可知MN間的電場強度水平向