高考物理一輪復習課時練習 第9章第2練　靜電場中能的性質(zhì)（含詳解）

1．(多選)(2023·廣東卷·9)電子墨水是一種無光源顯示技術(shù)，它利用電場調(diào)控帶電顏料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色。透明面板下有一層膠囊，其中每個膠囊都是一個像素。如圖所示，膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。當膠囊下方的電極極性由負變正時，微粒在膠囊內(nèi)遷移(每個微粒電量保持不變)，像素由黑色變成白色。下列說法正確的有()A．像素呈黑色時，黑色微粒所在區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢B．像素呈白色時，黑色微粒所在區(qū)域的電勢低于白色微粒所在區(qū)域的電勢C．像素由黑變白的過程中，電場力對白色微粒做正功D．像素由白變黑的過程中，電場力對黑色微粒做負功2.(2023·海南省嘉積中學一模)電鰻是放電能力極強的淡水魚類，具有“水中高壓線”的稱號。電鰻體內(nèi)從頭到尾都有一些類似小型電池的細胞，這些細胞就像許多疊在一起的疊層電池，這些電池(每個電池電壓約0.15伏)串聯(lián)起來后，在電鰻的頭和尾之間就產(chǎn)生了很高的電壓，此時在電鰻的頭和尾的周圍空間產(chǎn)生了類似于等量異種點電荷(O為連線的中點)的強電場。如圖所示，虛線為該強電場的等勢線分布，實線ABCD為以O(shè)點為中心的正方形，點A和點D、點B和點C分別在同一等勢線上。則下列說法正確的是()A．電鰻的頭部帶正電B．A點與B點的電場強度相同C．B點與D點的電場強度相同D．負電荷沿正方形對角線從C點向A點運動過程中，電勢能減小3.(2023·浙江寧波市期末)下表面帶負電的云層靠近避雷針時，由于靜電感應(yīng)使避雷針尖端帶有正電荷，避雷針周圍電場的電場線、等勢線如圖所示，A、B、C、D為電場中的四個點，其中AB＝BC，下列說法正確的是()A．虛線為電場線，實線為等勢線B．電子由C點沿電場線運動到A點的過程中動能增加C．UAB＝UBCD．EA>ED，φA<φD4.(2023·黑龍江哈爾濱市第一二二中學模擬)如圖，在勻強電場中有一虛線圓，ab和cd是圓的兩條直徑，其中ab與電場方向的夾角為60°，ab＝0.2m，cd與電場方向平行，a、b兩點間的電勢差Uab＝20V。則()A．電場強度的大小E＝100V/mB．b點的電勢比d點的低5VC．將電子從c點移到d點，靜電力做正功D．電子在a點的電勢能大于在c點的電勢能5．(2023·廣東廣州市執(zhí)信中學模擬)靜電紡紗利用了高壓靜電場使單纖維兩端帶異種電荷，其電場分布如圖所示，下列說法正確的是()A．虛線可能是等勢線B．電場強度EA<EC<EBC．負電荷在A點的電勢能小于其在C點的電勢能D．在C點由靜止釋放一電子，它將在靜電力作用下沿著虛線CD運動6．(2023·湖北卷·3)在正點電荷Q產(chǎn)生的電場中有M、N兩點，其電勢分別為φM、φN，電場強度大小分別為EM、EN。下列說法正確的是()A．若φM>φN，則M點到電荷Q的距離比N點的遠B．若EM<EN，則M點到電荷Q的距離比N點的近C．若把帶負電的試探電荷從M點移到N點，電場力做正功，則φM<φND．若把帶正電的試探電荷從M點移到N點，電場力做負功，則EM>EN7.(2022·湖南卷·2)如圖，四根完全相同的均勻帶正電絕緣長棒對稱放置在長方體的四條長邊a、b、c、d上。移去a處的絕緣棒，假定另外三根絕緣棒電荷分布不變。關(guān)于長方體幾何中心O點處電場強度方向和電勢的變化，下列說法正確的是()A．電場強度方向垂直指向a，電勢減小B．電場強度方向垂直指向c，電勢減小C．電場強度方向垂直指向a，電勢增大D．電場強度方向垂直指向c，電勢增大8．(多選)(2023·全國乙卷·19)在O點處固定一個正點電荷，P點在O點右上方。從P點由靜止釋放一個帶負電的小球，小球僅在重力和該點電荷電場力作用下在豎直面內(nèi)運動，其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點，OP>OM，OM＝ON，則小球()A．在運動過程中，電勢能先增加后減少B．在P點的電勢能大于在N點的電勢能C．在M點的機械能等于在N點的機械能D．從M點運動到N點的過程中，電場力始終不做功9．(2023·全國甲卷·18)在一些電子顯示設(shè)備中，讓陰極發(fā)射的電子束通過適當?shù)姆莿驈婋妶觯梢允拱l(fā)散的電子束聚集。下列4幅圖中帶箭頭的實線表示電場線，如果用虛線表示電子可能的運動軌跡，其中正確的是()10.(2023·湖南益陽市期末)如圖所示，在半圓所在平面內(nèi)，有一與該平面平行的勻強電場。電場強度為E，若半圓的直徑AB＝2cm，C、D為半圓的兩個三等分點，φB＝－1V，φC＝5V，φD＝1V，則()A．φA＝8V B．φA＝6VC．E＝200V/m D．E＝400V/m11.(多選)(2023·內(nèi)蒙古赤峰市聯(lián)考)圖中虛線A、B、C、D、E代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面，已知一電子經(jīng)過A平面時的動能為7eV，電子在A平面時的電勢能為－4eV，電子從A到D的過程中克服靜電力所做的功為6eV。下列說法正確的是()A．平面A上的電勢為4VB．電場強度的方向由E指向AC．該電子在電場內(nèi)運動軌跡可能與平面E相切D．該電子經(jīng)過B平面時的速率是經(jīng)過D平面時的eq\r(5)倍12.(2022·河北卷·6)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，靜電力做正功第2練靜電場中能的性質(zhì)1．AC[像素呈黑色時，膠囊下方的電極帶負電，像素膠囊里電場線方向向下，所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢，故A正確；像素呈白色時，膠囊下方的電極帶正電，像素膠囊里電場線方向向上，所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢，故B錯誤；像素由黑變白的過程中，白色微粒受到的電場力向上，位移向上，電場力對白色微粒做正功，故C正確；像素由白變黑的過程中，黑色微粒受到的電場力向上，位移向上，電場力對黑色微粒做正功，故D錯誤。]2．C[根據(jù)等量異種點電荷的電場線由正點電荷發(fā)出，終止于負點電荷，沿電場線方向電勢降低，電場線與等勢線垂直，可知電鰻尾部帶正電，故A錯誤；A點與B點關(guān)于中垂線左右對稱，電場強度大小相等，方向不同，故B錯誤；B點與D點關(guān)于O點對稱，B點與D點的電場強度相同，故C正確；負電荷從C點沿對角線運動到A點過程中，靜電力做負功，電勢能增大，故D錯誤。]3．B[電場線從避雷針指向云層下表面，可知實線為電場線，虛線為等勢線，選項A錯誤；電子由C點沿電場線運動到A點的過程中靜電力做正功，則動能增加，選項B正確；因AB部分電場線密集，電場強度較大，根據(jù)U＝Ed可知UAB>UBC，選項C錯誤；因A點的電場線較D點密集，可知EA>ED，沿電場線方向電勢降低，可知φA>φD，選項D錯誤。]4．D[a、b兩點間的電勢差Uab＝20V，則電場強度的大小為E＝eq\f(Uab,abcos60°)＝200V/m，A錯誤；b、d兩點間的電勢差為Ubd＝200×eq\f(0.2,2)(1－cos60°)V＝10V＝φb－φd，b點的電勢比d點的高10V，B錯誤；電子帶負電，電場強度水平向右，電子受到的靜電力方向水平向左，則將電子從c點移到d點，靜電力做負功，C錯誤；由于沿電場線方向電勢降低，則有φa<φc，電子帶負電，則有Epa＝－eφa>－eφc＝Epc，即電子在a點的電勢能大于在c點的電勢能，D正確。]5．C[電極是等勢體，其表面是等勢面，根據(jù)電場線與等勢面垂直可知虛線應(yīng)是電場線，故A錯誤；由電場線的疏密表示電場強度的大小可知EA<EB<EC，故B錯誤；由于右側(cè)電極接高壓電源正極，左側(cè)電極接地，所以A點的電勢高，C點的電勢低，由Ep＝qφ可知，負電荷在C點的電勢能大于其在A點的電勢能，故C正確；電場線CD是曲線，靜電力方向沿電場線切線方向，在C點由靜止釋放一電子，在靜電力作用下不會沿著虛線CD運動，故D錯誤。]6．C[沿著電場線的方向電勢降低，根據(jù)正點電荷產(chǎn)生的電場特點可知若φM>φN，則M點到電荷Q的距離比N點的近，故A錯誤；電場線的疏密程度表示電場強度的大小，根據(jù)正點電荷產(chǎn)生的電場特點可知若EM<EN，則M點到電荷Q的距離比N點的遠，故B錯誤；若把帶負電的試探電荷從M點移到N點，電場力做正功，則是逆著電場線運動，電勢增加，故有φM<φN，故C正確；若把帶正電的試探電荷從M點移到N點，電場力做負功，則是逆著電場線運動，根據(jù)正點電荷產(chǎn)生的電場特點可知EM<EN，故D錯誤。]7．A[根據(jù)對稱性與電場疊加原理可知，移去a處絕緣棒前O點電場強度為0，則移去a處的絕緣棒后，電場強度方向垂直指向a，再根據(jù)電勢的疊加原理，設(shè)每根長棒在O點產(chǎn)生的電勢為φ0，四根完全相同、均勻帶正電絕緣長棒在O點產(chǎn)生的電勢為4φ0，現(xiàn)在撤去a處的絕緣棒后，其他三棒在O點產(chǎn)生的電勢為3φ0，故O點的電勢減小，故選A。]8．BC[由題知，OP>OM，OM＝ON，則根據(jù)正點電荷的電勢分布情況可知φM＝φN>φP，則帶負電的小球在運動過程中，電勢能先減小后增大，且EpP>EpM＝EpN，則帶負電的小球在M點的機械能等于在N點的機械能，A錯誤，B、C正確；從M點運動到N點的過程中，電場力先做正功后做負功，D錯誤。]9．A[電子做曲線運動滿足合力指向軌跡凹側(cè)，A正確；對B中的電子受力分析如圖甲，可見B中電子運動軌跡與靜電力的受力特點相互矛盾，B錯誤；對C中的電子受力分析如圖乙，可見C中電子運動軌跡與靜電力的受力特點相互矛盾，C錯誤；對D中的電子受力分析如圖丙，可見D中電子運動軌跡與靜電力的受力特點相互矛盾，D錯誤。]10．D[線段CD和AB平行，根據(jù)幾何關(guān)系有2|CD|＝|AB|＝2R，所以則有UAB＝2UCD即φA－φB＝2(φC－φD)代入數(shù)據(jù)解得φA＝7V，A、B錯誤；線段AB的中點O的電勢φO＝eq\f(φA＋φB,2)＝3VAO的中點N的電勢φN＝eq\f(φA＋φO,2)＝5V所以CN是一條等勢線，由幾何關(guān)系知CN⊥AB，故電場方向由A指向B，電場強度大小為E＝eq\f(UAB,AB)＝eq\f(7－－1,2×10－2)V/m＝400V/m，C錯誤，D正確。]11．AD[電子在A平面時的電勢能為－4eV，則根據(jù)電勢能的公式EpA＝－eφA，可得平面A上的電勢為φA＝eq\f(EpA,－e)＝eq\f(－4e,－e)V＝4V，故A正確；電子從A到D的過程中克服靜電力所做的功為6eV，則可知靜電力做負功，電子在該勻強電場中所受靜電力的方向與運動的方向相反，而電子在電場中所受靜電力的方向與電場強度的方向相反，因此可知電場強度的方向由A指向E，故B錯誤；電子經(jīng)過A平面時的動能為7eV，從A到D的過程中克服靜電力所做的功為6eV，則可知電子到達平面D時的動能為1eV，由此可知每兩個等勢面之間的電勢差為2V，若電子要從平面D到達平面E，則需克服靜電力做功2eV，而電子在平面D時的動能為1eV，故不管電子是做直線運動還是曲線運動都不可能到達平面E，因此該電子在電場內(nèi)運動的軌跡不可能與平面E相切，故C錯誤；該電子經(jīng)過B平面時，由動能定理可得－eUAB＝EkB－EkA，解得EkB＝5eV，而該電子經(jīng)過D平面時的動能為1eV，則可知該電子經(jīng)過B平面時的速率是經(jīng)過D平面時的eq\r(5)倍，故D正確。]12．B在直線MN上，左邊正電荷在MN之間電場強度水平向右，右邊負電荷在MN之間電場強度水平向右，[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，故A錯誤；由于正電荷的電荷量大于負電荷電荷量，可知在N點的左側(cè)電場強度不可能為零，設(shè)M、N之間的距離為L，在N點右側(cè)與N點