高考物理一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十一）電場(chǎng)能的性質(zhì)

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十一）電場(chǎng)能的性質(zhì)一、立足主干知識(shí)，注重基礎(chǔ)性和綜合性1．(2021·湖北高考)(多選)關(guān)于電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．電場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式B．電場(chǎng)力一定對(duì)正電荷做正功C．電場(chǎng)線是實(shí)際存在的線，反映電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向D．靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線總是與等勢(shì)面垂直，且從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面解析：選AD電場(chǎng)是存在于電荷周?chē)囊环N特殊物質(zhì)，A正確；如果正電荷的速度方向與電場(chǎng)力方向的夾角大于90°，則電場(chǎng)力做負(fù)功，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線是為了形象地描繪電場(chǎng)而人為引入的一簇曲線，該曲線的疏密程度反映場(chǎng)強(qiáng)的大小，C錯(cuò)誤；靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線在空間上與等勢(shì)面垂直，且沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低，即由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面，D正確。2.如圖所示是某一帶電導(dǎo)體周?chē)碾妶?chǎng)線與等勢(shì)面，A、C是同一等勢(shì)面上的兩點(diǎn)，B是另一等勢(shì)面上的一點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)左端大于右端B．A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)均低于B點(diǎn)的電勢(shì)C．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D．正電荷從A點(diǎn)沿虛線移到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)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(gè)等勢(shì)面，其內(nèi)部電場(chǎng)為零，A錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線性質(zhì)，順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以A、C電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)，B錯(cuò)誤；由題圖可以看出A點(diǎn)的電場(chǎng)線比B點(diǎn)的電場(chǎng)線密集，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，C錯(cuò)誤；因?yàn)棣誂＞φB，因此正電荷從A點(diǎn)到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，D正確。3.電子束焊機(jī)是一種高精密的焊接設(shè)備，它利用高速運(yùn)動(dòng)的電子束流轟擊工件使動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)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(chǎng)線如圖所示，A到曲面各點(diǎn)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(shuō)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(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(U,d)C．電子在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度逐漸增大D．電子經(jīng)高壓U加速后電勢(shì)能增大了eU解析：選C電子受電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線的反方向運(yùn)動(dòng)，則待焊接的工件應(yīng)放置在A極，A錯(cuò)誤；A、K之間不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則電場(chǎng)強(qiáng)度大小不等于eq\f(U,d)，B錯(cuò)誤；電子在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中向A極運(yùn)動(dòng)，則由于電場(chǎng)線越來(lái)越密集，則電場(chǎng)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(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小了eU，D錯(cuò)誤。4.(2021·北京等級(jí)考)如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號(hào)點(diǎn)電荷，M、N兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱(chēng)，M、P兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線的中垂線對(duì)稱(chēng)。下列說(shuō)法正確的是()A．M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大B．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高C．N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同D．電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在P點(diǎn)的電勢(shì)能大解析：選C等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布如圖所示，則M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相同，A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷的電勢(shì)分布特點(diǎn)可知，M點(diǎn)的電勢(shì)與N點(diǎn)的電勢(shì)相等，M點(diǎn)的電勢(shì)高于P點(diǎn)的電勢(shì)，根據(jù)Ep＝qφ＝－eφ可知，電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在P點(diǎn)的電勢(shì)能小，B、D錯(cuò)誤。5．(2021·遼寧高考)等量異號(hào)點(diǎn)電荷固定在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)分布如圖所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)線。將同一負(fù)電荷先后置于a、b兩點(diǎn)，電勢(shì)能分別為Epa和Epb，電荷所受電場(chǎng)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(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，因此Fa＜Fb，原勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右，正負(fù)電荷的電場(chǎng)線由正電荷指向負(fù)電荷，因此可知圖中的電場(chǎng)線方向?yàn)閺淖笾赶蛴?，因此由?duì)稱(chēng)性可知b點(diǎn)電勢(shì)小于a點(diǎn)電勢(shì)，由Ep＝qφ可知Epb＞Epa。故D正確。6.如圖所示，絕緣的斜面處在一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電金屬塊由靜止開(kāi)始沿斜面滑到底端，已知在金屬塊下滑的過(guò)程中動(dòng)能增加了0.3J，重力做功1.5J，電勢(shì)能增加0.5J，則以下判斷正確的是()A．金屬塊帶負(fù)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(jī)械能減少1.4J解析：選C在下滑過(guò)程中電勢(shì)能增加0.5J，故物體需克服電場(chǎng)力做功為0.5J，故金屬塊帶正電荷，故A、B錯(cuò)誤；在金屬塊滑下的過(guò)程中動(dòng)能增加了0.3J，重力做功1.5J，電場(chǎng)力做功－0.5J，根據(jù)動(dòng)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(jī)械能減少1.2J，故D錯(cuò)誤。7.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(diǎn)連線上的兩點(diǎn)。不計(jì)煙塵微粒與空氣的作用力及重力，下列說(shuō)法正確的是()A．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不同，方向相同B．集塵板邊緣的電場(chǎng)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(fù)電，且加速度逐漸增大D．若帶電煙塵微粒由靜止開(kāi)始僅受電場(chǎng)力作用，則一定沿電場(chǎng)線到達(dá)集塵板解析：選B電極與集塵板之間的電場(chǎng)線是曲線，并非直線，并且越靠近電極處電場(chǎng)線越密集，所以A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不同，方向也不同，故A錯(cuò)誤；集塵板表面為一等勢(shì)面，所以集塵板邊緣的電場(chǎng)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(fù)電，但所受電場(chǎng)力逐漸減小，加速度逐漸減小，故C錯(cuò)誤；由于電極與集塵板之間的電場(chǎng)線并非直線，所以帶電煙塵微粒由靜止開(kāi)始僅受電場(chǎng)力作用，其速度方向不可能始終沿電場(chǎng)線的切線方向，故D錯(cuò)誤。二、強(qiáng)化遷移能力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性8．(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(gè)點(diǎn)，c、d為豎直直徑上的兩個(gè)點(diǎn)，它們與圓心的距離均相等。則()eq\a\vs4\al(A.a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等,B.a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,C.c、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等,D.c、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等)解析：選ABC將圓環(huán)分割成無(wú)窮個(gè)小段，關(guān)于水平直徑對(duì)稱(chēng)的兩小段構(gòu)成等量異種點(diǎn)電荷模型，在等量異種點(diǎn)電荷的垂直平分線上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向由正點(diǎn)電荷指向負(fù)點(diǎn)電荷，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等，A項(xiàng)正確；取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，在等量異種點(diǎn)電荷的垂直平分線上各點(diǎn)電勢(shì)均為零，故a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，B項(xiàng)正確；關(guān)于豎直直徑對(duì)稱(chēng)的兩小段構(gòu)成等量同種點(diǎn)電荷模型，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知c、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等，C項(xiàng)正確；在等量異種點(diǎn)電荷模型中，距離正點(diǎn)電荷近的點(diǎn)電勢(shì)高，故φc＞φd，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．(多選)下圖為靜電植絨的原理圖。帶負(fù)電的金屬網(wǎng)中盛有絨毛，真空中帶負(fù)電的絨毛一旦與布匹上的黏合劑接觸就粘貼在布匹上，則帶負(fù)電的絨毛從帶負(fù)電的金屬網(wǎng)到布匹的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A．做勻速運(yùn)動(dòng)B．做加速運(yùn)動(dòng)C．電勢(shì)能逐漸增大D．運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)處各點(diǎn)電勢(shì)逐漸升高解析：選BD帶負(fù)電的絨毛從帶負(fù)電的金屬網(wǎng)到布匹的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于受到向下的電場(chǎng)力，故絨毛做加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；由于絨毛受到向下的電場(chǎng)力，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故C錯(cuò)誤；絨毛帶負(fù)電，向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能不斷減小，則電勢(shì)不斷升高，故D正確。10.一球面均勻帶有正電荷，球內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，如圖所示，O為球心，A、B為直徑上的兩點(diǎn)，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(diǎn)，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(diǎn)電勢(shì)相等B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)C．沿直線從A到B電勢(shì)先升高后降低D．沿直線從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大解析：選A由于球殼內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零，補(bǔ)全球面以后可知左、右半球面對(duì)C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)等大反向，由對(duì)稱(chēng)性可知右半球面對(duì)C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)垂直截面向左，因此OC是等勢(shì)線，故A正確；將題中半球殼補(bǔ)成一個(gè)完整的球殼，且?guī)щ娋鶆颍O(shè)左、右半球面在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為E1和E2；由題知，均勻帶電球殼內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，則知E1＝E2，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，左、右半球面在B點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為E2和E1，在圖示電場(chǎng)中，A的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2，方向向左，B的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1，方向向左，所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同，沿直線從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度不可能逐漸增大，故B、D錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理可知，在AB連線上電場(chǎng)線方向向左，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，則沿直線從A到B電勢(shì)升高，故C錯(cuò)誤。11.(多選)如圖，平面直角坐標(biāo)系內(nèi)有a、b、c三點(diǎn)，位置如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)平行于坐標(biāo)平面。將電子從a點(diǎn)分別移到坐標(biāo)原點(diǎn)和b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功均為2eV，知a點(diǎn)電勢(shì)為2V，以下說(shuō)法正確的是()A．b點(diǎn)電勢(shì)為零B．電場(chǎng)強(qiáng)度大小為200V/mC．電子在c點(diǎn)電勢(shì)能為－8eVD．將電子從a點(diǎn)移到b點(diǎn)和從b點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功相同解析：選BC由題意可知：Uab＝UaO＝eq\f(2eV,－e)＝－2V，因a點(diǎn)電勢(shì)為2V，則b、O兩點(diǎn)的電勢(shì)均為4V，A錯(cuò)誤；勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度E方向平行，則Ucb＝E·eq\x\to(bc)＝4V，則c點(diǎn)的電勢(shì)為8V，電子在c點(diǎn)電勢(shì)能為－8eV，C正確；由于ab和bc的電勢(shì)差不相等，則將電子從a點(diǎn)移到b點(diǎn)和從b點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功不相同，D錯(cuò)誤。12.如圖所示為一個(gè)半徑為R的均勻帶電圓環(huán)，取環(huán)面中心O為原點(diǎn)，以過(guò)O點(diǎn)且垂直于環(huán)面的軸線為x軸，P到O點(diǎn)的距離為2R。質(zhì)量為m、帶負(fù)電且電荷量為q的小球從軸上P點(diǎn)由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)速度為零，Q點(diǎn)在O點(diǎn)上方R處。下列說(shuō)法正確的是()A．P點(diǎn)電勢(shì)比Q點(diǎn)電勢(shì)低B．P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比Q點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大C．P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)差為eq\f(mgR,q)D．Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小等于eq\f(mg,q)解析：選C由題意可知帶負(fù)電小球由P點(diǎn)到Q點(diǎn)先加速后減速運(yùn)動(dòng)，受到沿x軸向上的電場(chǎng)力作用，故電場(chǎng)方向沿x軸向下，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，故P點(diǎn)電勢(shì)比Q點(diǎn)電勢(shì)高，A錯(cuò)誤；開(kāi)始qEP<mg，在Q點(diǎn)qEQ>mg，故P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比Q點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小，B、D錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知mgR＋UPQ(－q)＝0，故P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UPQ＝eq\f(mgR,q)，C正確。13.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)與電場(chǎng)線平行的平面，平面中有一個(gè)直角三角形ABC，其中∠B＝90°，∠C＝30°，AB＝2m。若在B處有一個(gè)放射源，能沿平面向各方向射出動(dòng)能為10eV的電子，電子經(jīng)過(guò)A、C兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為11eV和7eV。不考慮電子間的相互作用，則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A．1N/C B．2N/CC．3N/C D．4N/C解析：選A根據(jù)W＝Uq和動(dòng)能定理可得：UBA＝eq\f(WBA,－e)＝eq\f(EkA－EkB,－e)＝－1V，UBC＝eq\f(WBC,－e)＝eq\f(EkC－EkB,－e)＝3V；沿CB方向