2024版高考物理復習：考前特訓 熱點情境突破練 熱點8　電場的性質(zhì)

熱點8電場的性質(zhì)1．(2023·江蘇南通市調(diào)研)如圖所示，某興趣小組制作一個簡易的靜電除塵裝置，沒有底的空塑料瓶上固定著一塊鋁片和一根銅棒，將它們分別跟起電機的正、負極相連，在塑料瓶里放置點燃的蚊香，瓶內(nèi)煙霧繚繞。搖動起電機后瓶內(nèi)便清澈透明。圖中a、b為同一根電場線上的兩點。則起電機搖動時()A．電場強度Ea>EbB．電勢φa<φbC．鋁片是等勢體D．帶負電的煙霧向銅棒聚集答案C解析起電機搖動時，依題意銅棒帶負電，鋁片帶正電，可知二者之間電場線的分布是從左至右變的密集，即電場強度關(guān)系為Ea<Eb，故A錯誤；根據(jù)上面選項分析可知，a、b所在電場線方向由鋁片指向銅棒，根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低可知φa>φb，故B錯誤；鋁片帶正電后，為一個等勢體，故C正確；因為鋁片帶正電，所以帶負電的煙霧向鋁片聚集，故D錯誤。2.某空間存在沿x軸方向的靜電場，各點電勢φ隨位置的變化情況如圖所示。x1、x2、x3、x4是x軸上的四個點，下列說法正確的是()A．x1點處的電場強度不為零B．質(zhì)子在x3點處受到的靜電力為零C．x2與x4兩點處電場強度的方向相同D．一電子從x1移到x4的過程，電勢能一直減小答案C解析φ－x圖像切線的斜率大小表示電場強度大小，由題圖可知圖像在x1點處的切線斜率等于零，故x1點處的電場強度為零，A錯誤；x3點處電勢為零，但是電場強度不為零，故質(zhì)子在x3點處受到的靜電力不為零，B錯誤；從x2到x4，電勢降低，則x2與x4兩點處的電場強度方向相同，C正確；從x1到x4，電勢一直降低，電子在移動過程中，電勢能一直增大，D錯誤。3.(2023·江蘇鹽城市三模)如圖所示，在與紙面平行的勻強電場中有矩形區(qū)域abcd，a、b、c三點的電勢分別為0、4V、6V。ab長為2cm，bc長為eq\r(3)cm；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是矩形abcd四條邊的中點。將點電荷＋q從b位置沿任意路徑移動到某位置靜電力做功為零，則該位置是()A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．Ⅳ答案C解析連接Ⅰ、d與b、Ⅲ，連線與ac連線的交點e、f，如圖，由數(shù)學知識可知，e、f是ac的三等分點，可知f與Ⅲ、b點電勢相同都是4V，所以將點電荷＋q從b位置沿任意路徑移動到Ⅲ位置靜電力做功為零，故選C。4．電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分，在電子顯微鏡中電子槍發(fā)射電子束，通過電場構(gòu)成的電子透鏡使其會聚或發(fā)散。電子透鏡的電場分布如圖所示，虛線為等勢線。一電子僅在靜電力作用下運動，運動軌跡如圖中實線所示，a、b、c、d是軌跡上的四個點，下列說法正確的是()A．b處的電場強度與c處的電場強度相同B．電子從a到d運動時，加速度不斷增大C．電子在a處受到的靜電力方向與a處虛線相切D．電子從a到b運動時，電勢能逐漸減小答案D解析根據(jù)電場線與等勢線垂直，沿電場線方向電勢降低且電場線上該點的切線方向為該點的電場強度方向，由題圖可知b處電場線的切線方向斜向左上方，c處電場線的切線方向斜向左下方，所以b、c點的電場強度不相同，故A錯誤；等差等勢線的疏密也可以反映電場的強弱，由a到d等勢線先變疏后變密，所以電場強度先減小后增大，則電子的加速度先減小后增大，故B錯誤；a處電場線與等勢線垂直，所以電子受到的靜電力方向與虛線垂直，故C錯誤；電子從a運動到b時，電勢逐漸升高，根據(jù)Ep＝qφ可知，電子的電勢能逐漸減小，故D正確。5.(2023·江蘇揚州市月考)如圖所示，半徑為R的絕緣細圓環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的正電荷，A、B、C三點將圓周三等分。取走A、B處弧長均為ΔL的圓弧上的電荷(ΔL?R)，靜電力常量為k，此時圓心O處電場強度()A．方向沿CO，大小為keq\f(QΔL,2πR3)B．方向沿OC，大小為keq\f(QΔL,2πR3)C．方向沿CO，大小為keq\f(QΔL,πR3)D．方向沿OC，大小為keq\f(QΔL,πR3)答案A解析由于圓環(huán)所帶電荷量均勻分布，所以長度為ΔL的小圓弧所帶電荷量q＝eq\f(QΔL,2πR)，沒有取走電荷時圓心O點的電場強度為零，取走電荷后，圓環(huán)剩余電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小等于A、B處弧長為ΔL的小圓弧所帶正電荷在O點產(chǎn)生的場強的疊加，方向相反，即有E剩＝eq\f(2kq,R2)cos60°，解得E剩＝eq\f(kQΔL,2πR3)，方向沿CO，故選A。6．(2023·江蘇省靖江中學期末)如圖所示，豎直放置的金屬板A、B組成一平行板電容器，O點為兩板中心，在過O點且與板垂直的直線上，板外的M、N兩點到O點距離相等，板間的P、S兩點到O點的距離相等。板外M、N點分別放置等量異種點電荷時，O點處場強恰好為零，忽略兩點電荷對兩板電荷分布的影響，則()A．A極板帶負電，B極板帶正電B．質(zhì)子在P點的電勢能大于在S點的電勢能C．P、S兩點場強大小相等、方向相反D．若僅增加兩板之間距離，O點處電場強度仍為零答案D解析根據(jù)題意可知，板外M、N點的點電荷在O點產(chǎn)生的電場方向為水平向左，則兩金屬板A、B在O點產(chǎn)生的電場方向為水平向右，則A極板帶正電，B極板帶負電，故A錯誤；由等量異種電荷電場和電容器的電場分布可知，P、S兩點場強大小相等，方向均向左，故S點的電勢高于P點電勢，質(zhì)子在P點的電勢能小于在S點的電勢能，故B、C錯誤；若僅增加兩板之間距離，極板上電荷量不變，由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)和E＝eq\f(U,d)可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)可知，極板間電場強度不變，則O點處電場強度仍為零，故D正確。7.(2023·江蘇南京市二模)如圖，光滑絕緣水平面上，由1、2、3三個帶電荷量均為＋q、質(zhì)量均為m的相同金屬小球，用長為L的三根絕緣細繩連接，A、B、C分別為其中心，O為三角形中心，已知單個點電荷q周圍空間的電勢φ＝keq\f(q,r)，r為到點電荷的距離，則下列說法正確的是()A．O點的電場強度不為零，且方向向上B．若L長度可調(diào)節(jié)，則A、O兩點的電勢可能相等C．系統(tǒng)的總電勢能為Ep＝keq\f(2q2,L)D．若B處剪斷，則之后小球1的最大速度為v1m＝qeq\r(\f(2k,3mL))答案D解析根據(jù)對稱性可知A、B、C三處點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小相等，根據(jù)電場強度的疊加可得O點的電場強度大小為0，故A錯誤；O點到金屬小球的距離均為eq\f(L,\r(3))，A點到金屬小球3的距離為eq\f(\r(3)L,2)，則A、O兩點的電勢分別為φA＝keq\f(q,\f(L,2))×2＋keq\f(q,\f(\r(3)L,2))＝(4＋eq\f(2\r(3),3))keq\f(q,L)，φO＝keq\f(q,\f(L,\r(3)))×3＝3eq\r(3)keq\f(q,L)，則A、O兩點電勢不論在L取何值時都不可能相等，故B錯誤；1電荷的電勢能Ep1＝(φ2＋φ3)q＝keq\f(2q2,L)，同理可得2和3電荷電勢能Ep2＝Ep3＝keq\f(2q2,L)，故整個系統(tǒng)電勢能為Ep＝eq\f(Ep1＋Ep2＋Ep3,2)＝keq\f(3q2,L)，故C錯誤；三球在同一條直線上時整個系統(tǒng)電勢能最小，動能最大，1球速度最大，此時1電荷的電勢能Ep1′＝(φ2＋φ3)q＝keq\f(2q2,L)，2和3電荷電勢能Ep2′＝Ep3′＝keq\f(q2,L)＋keq\f(q2,2L)＝keq\f(3q2,2L)，此時整個系統(tǒng)電勢能最小為Ep′＝eq