2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后集訓(xùn)18電場(chǎng)能的性質(zhì)含解析

PAGE7-課后限時(shí)集訓(xùn)(十八)(時(shí)間：40分鐘)1．(2024·黑龍江大慶模擬)關(guān)于靜電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．將負(fù)電荷由電勢(shì)低的地方移到電勢(shì)高的地方，電勢(shì)能肯定增加B．無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，靜電力做的正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大C．在同一個(gè)等勢(shì)面上的各點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)的大小必定是相等的D．電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向B[將負(fù)電荷由低電勢(shì)點(diǎn)移到高電勢(shì)點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，因無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，因此靜電力做正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大，選項(xiàng)B正確；在同一等勢(shì)面上，電勢(shì)到處相等，場(chǎng)強(qiáng)不肯定相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電勢(shì)降低最快的方向才是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]2．(2024·重慶新高考適應(yīng)性考試)如圖所示，虛線表示某電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，a、a′、b、b′、c、c′為分布在等勢(shì)面上的點(diǎn)。一帶電粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功為Wac，從a′點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c′點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功為Wa′c′。下列說(shuō)法正確的是()A．c點(diǎn)的電場(chǎng)方向肯定指向b點(diǎn)B．a(chǎn)′點(diǎn)電勢(shì)肯定比c′點(diǎn)電勢(shì)高C．帶電粒子從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c′點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為0D．|Wac|＜|Wa′c′|C[帶電粒子的電性和電場(chǎng)力做功的正負(fù)均未知，所以各等勢(shì)面的電勢(shì)凹凸未知，電場(chǎng)線的方向未知，A、B錯(cuò)誤；因?yàn)閏和c′在同一個(gè)等勢(shì)面上，電勢(shì)差U＝0，依據(jù)電場(chǎng)力做功W＝qU可知電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功為0，C正確；依據(jù)題意可得a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差與a′、c′兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差相等，依據(jù)電場(chǎng)力做功W＝qU，而Uac＝Ua′c′，因此|Wac|＝|Wa′c′|，D錯(cuò)誤。故選C。]3．(2024·湖南新高考適應(yīng)性考試)如圖所示，兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷，分別固定在絕緣水平桌面上的A、B兩點(diǎn)，一絕緣圓形細(xì)管水平固定在桌面A、B兩點(diǎn)間，且圓形細(xì)管圓心O位于A、B連線的中點(diǎn)，細(xì)管與A、B連線及中垂線交點(diǎn)分別為C、E、D、F。一個(gè)帶負(fù)電的小球在細(xì)管中按順時(shí)針?lè)较蜃鐾暾膱A周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)一切摩擦。下列說(shuō)法正確的是()A．小球從C運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中，速度先減小后增大B．在兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，C點(diǎn)的電勢(shì)比F點(diǎn)的電勢(shì)低C．小球在C、E兩點(diǎn)的速度大小相等，有相同的電勢(shì)能D．小球在D、F兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力相同C[小球從C到D的過(guò)程中電場(chǎng)力的方向始終與速度方向是鈍角，電場(chǎng)力始終做負(fù)功，速度始終減小，A錯(cuò)誤；由等量正電荷的電場(chǎng)線的分布可知，電場(chǎng)線在OC方向由C指向O，在OF方向則由O指向F，順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，因此有φC>φO>φF，B錯(cuò)誤；由電勢(shì)的疊加公式可得C點(diǎn)的電勢(shì)為φC＝eq\f(kQ,rAC)＋eq\f(kQ,rBC)，同理E點(diǎn)的電勢(shì)為φE＝eq\f(kQ,rBE)＋eq\f(kQ,rAE)，因此可知φC＝φE，則電勢(shì)能相同，由能量守恒可得C和E兩點(diǎn)動(dòng)能相同，速度大小相等，C正確；等量同種電荷的電場(chǎng)線如圖，D點(diǎn)電場(chǎng)線在水平面內(nèi)向上，F(xiàn)點(diǎn)電場(chǎng)線在水平面內(nèi)向下，因此電場(chǎng)力方向不同，D錯(cuò)誤。故選C。]4.(多選)(2024·全國(guó)卷Ⅱ)如圖所示，豎直面內(nèi)一絕緣細(xì)圓環(huán)的上、下半圓分別勻稱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()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等 B．a(chǎn)、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ABC[沿豎直方向?qū)A環(huán)分割成無(wú)窮個(gè)小段，關(guān)于水平直徑對(duì)稱的兩小段構(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，依據(jù)對(duì)稱性可知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；沿水平方向?qū)A環(huán)分割成無(wú)窮個(gè)小段，關(guān)于豎直直徑對(duì)稱的兩小段構(gòu)成等量同種點(diǎn)電荷模型，在等量同種點(diǎn)電荷的垂直平分線上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向垂直于連線，依據(jù)對(duì)稱性可知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。]5.(多選)(2024·湖北名校入學(xué)調(diào)研考試)某空間有一電場(chǎng)，其電場(chǎng)中的電勢(shì)φ在x軸上的分布如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．在x軸上，從x1到x2過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度大小漸漸減小B．在x軸上，從x1到x2過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度大小漸漸增大C．負(fù)電荷從x1運(yùn)動(dòng)到x2，電場(chǎng)力做正功D．負(fù)電荷從x1運(yùn)動(dòng)到x2，電場(chǎng)力做負(fù)功AC[由φ-x圖象的切線斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，可知從x1到x2過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度大小漸漸減小，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；負(fù)電荷從x1運(yùn)動(dòng)到x2，其電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做正功，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。]6.如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一長(zhǎng)方形ABCD，邊長(zhǎng)AB＝12cm、BC＝16cm，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向與長(zhǎng)方形ABCD所在平面平行，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)φA＝15V，φB＝－3V，φC＝－35V，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向?yàn)?)A．300V/m，沿AB方向 B．250V/m，沿AC方向C．200V/m，沿AD方向 D．150V/m，沿BD方向B[由幾何關(guān)系知，AC＝20cm，過(guò)B點(diǎn)作AC邊上的高BO，BO＝0.8AB＝9.6cm，AO＝0.6AB＝7.2cm，AC之間的電勢(shì)差UAC＝φA－φC＝50V，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)著陸與距離成正比，eq\f(UAO,UAC)＝eq\f(AO,AC)，所以UAO＝eq\f(AO,AC)·UAC＝eq\f(7.2,20)·50V＝18V，則φO＝－3V，由此推斷B、O兩點(diǎn)等勢(shì)，BO是等勢(shì)線，電場(chǎng)強(qiáng)度方向與BO垂直，沿著AC方向，E＝eq\f(UAO,AO)＝eq\f(18,7.2×10－2)V/m＝250V/m，選項(xiàng)B正確。]7．(多選)如圖所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置，釋放后，M、N保持靜止，不計(jì)重力，則()A．M的帶電量比N的大B．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷C．靜止時(shí)M受到的合力比N的大D．移動(dòng)過(guò)程中勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M做負(fù)功BD[兩帶電小球分別在兩球間的庫(kù)侖力和水平勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用下處于平衡狀態(tài)，因?yàn)閮尚∏蜷g的庫(kù)侖力等大反向，則勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)兩帶電小球的電場(chǎng)力也等大反向，所以兩帶電小球的帶電量相等，電性相反，靜止時(shí)，兩球所受合力均為零，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；M、N兩帶電小球受到的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力分別水平向左和水平向右，即M帶負(fù)電，N帶正電，M、N兩球在移動(dòng)的過(guò)程中勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M、N均做負(fù)功，選項(xiàng)B、D正確。]8.一帶負(fù)電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用沿x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，下列關(guān)于電勢(shì)φ、粒子的動(dòng)能Ek、電場(chǎng)強(qiáng)度E、粒子加速度a與位移x的關(guān)系圖象中可能合理的是()ABCDC[v-t圖象的斜率表示加速度，則知粒子的加速度減小，由牛頓其次定律知qE＝ma，得場(chǎng)強(qiáng)E漸漸減小，由E＝eq\f(Δφ,Δx)知φ-x圖象切線斜率是改變的，所以φ-x圖象是曲線，故A錯(cuò)誤，v減小，則知?jiǎng)幽蹺k減小，故B錯(cuò)誤；E隨時(shí)間減小，粒子做減速直線運(yùn)動(dòng)，E可能隨x勻稱減小，故C正確；a隨時(shí)間減小，粒子做減速直線運(yùn)動(dòng)，a隨x增大而減小，故D錯(cuò)誤。]9.有一半徑為R的勻稱帶電薄球殼，在通過(guò)球心的直線上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E隨與球心的距離x改變的關(guān)系如圖所示。在球殼外的空間，電場(chǎng)分布與電荷量全部集中在球心時(shí)相同，已知靜電力常量為k，半徑為R的球面面積為S＝4πR2，則下列說(shuō)法正確的是()A．勻稱帶電球殼的帶電密度為eq\f(E0,4πk)B．圖中r＝1.5RC．在x軸上各點(diǎn)中有且只有x＝R處電勢(shì)最高D．球面與球心間電勢(shì)差為E0RA[由圖線可知，距離球心R處的場(chǎng)強(qiáng)為E0，則依據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式可知E0＝eq\f(kQ,R2)，解得球殼帶電荷量為Q＝eq\f(E0R2,k)，則勻稱帶電球殼帶電密度為eq\f(Q,4πR2)＝eq\f(E0,4πk)，選項(xiàng)A正確；依據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式有eq\f(1,2)E0＝eq\f(kQ,r2)，解得r＝eq\r(2)R，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題意可知，在0～R范圍內(nèi)x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)均相同，球面與球心間的電勢(shì)差為零，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。]10．(2024·江蘇新高考適應(yīng)性考試)帶電粒子碰撞試驗(yàn)中，t＝0時(shí)粒子A靜止，粒子B以肯定的初速度向A運(yùn)動(dòng)。兩粒子的v-t圖像如圖所示。僅考慮靜電力的作用，且A、B未接觸。則()A．A粒子質(zhì)量小于B粒子B．兩粒子在t1時(shí)刻的電勢(shì)能最大C．A在t2時(shí)刻的加速度最大D．B在0～t3時(shí)間內(nèi)動(dòng)能始終減小B[由圖可得，B的加速度大于A的加速度，所以mB<mA，A錯(cuò)誤；類(lèi)碰撞問(wèn)題，兩粒子速度相同時(shí)，總動(dòng)能最小，總電勢(shì)能最大，B正確；兩粒子最靠近時(shí)，庫(kù)侖力最大，加速度最大，在t1時(shí)刻，故C錯(cuò)誤；0～t3時(shí)間段B先減速后加速，動(dòng)能先減小后增大，故D錯(cuò)誤；故選B。]11．(多選)(廣東省卓越聯(lián)盟2025屆高三年級(jí)第一次調(diào)研)如圖所示，真空中始終線MN上固定兩個(gè)相距為L(zhǎng)的點(diǎn)電荷，電荷量分別為－9Q和＋Q，以＋Q點(diǎn)電荷為圓心、半徑為eq\f(L,2)的圓周上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在MN直線上，c、d兩點(diǎn)連線垂直于MN，一電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷在圓周上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．c、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B．負(fù)點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)的電勢(shì)能最小C．c點(diǎn)的電勢(shì)高于d點(diǎn)的電勢(shì)D．將負(fù)點(diǎn)電荷q從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力做正功BD[依據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理可知，c、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等，方向不同，A錯(cuò)誤；對(duì)于＋Q可知，圓上四點(diǎn)處于＋Q的等勢(shì)面上，所以電勢(shì)均相等，對(duì)于－9Q，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以φb>φc＝φd>φa，依據(jù)Ep＝qφ可知負(fù)電荷在b點(diǎn)電勢(shì)能最小，B正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)Ep＝qφ可知電勢(shì)能關(guān)系為Epc<Epa，可知移動(dòng)負(fù)點(diǎn)電荷q從a點(diǎn)到c點(diǎn)過(guò)程中電勢(shì)能減小，所以電場(chǎng)力做正功，D正確。]12.(多選)(2024·全國(guó)卷Ⅲ)如圖所示，∠M是銳角三角形PMN最大的內(nèi)角，電荷量為q(q＞0)的點(diǎn)電荷固定在P點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．沿MN邊，從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小漸漸增大B．沿MN邊，從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電勢(shì)先增大后減小C．正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能比其在N點(diǎn)的電勢(shì)能大D．將正電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的總功為負(fù)BC[如圖所示，找出Q點(diǎn)，使Q點(diǎn)與P點(diǎn)的距離等于M點(diǎn)與P點(diǎn)的距離，L點(diǎn)為MN上到P點(diǎn)距離最短的點(diǎn)，依據(jù)三角形邊角關(guān)系、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝keq\f(q,r2)和正點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)中的電勢(shì)特點(diǎn)可知，沿著MN邊，從M點(diǎn)到N點(diǎn)，到P點(diǎn)的距離r先減小后增大，電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小，電勢(shì)也先增大后減小，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；依據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Ep＝qφ可知，正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在N點(diǎn)的電勢(shì)能大，故將正電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的總功為正，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。]13.(多選)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中建立Oxyz空間坐標(biāo)系如圖所示，a、b、c三點(diǎn)分別在三個(gè)坐標(biāo)軸上，距離原點(diǎn)O的距離ra＝rc＝2cm，rb＝2eq\r(3)cm，d點(diǎn)在yOz平面上，且db⊥Ob。將帶電荷量為q＝＋2.5×10－16C的摸索電荷從d點(diǎn)移到b點(diǎn)電場(chǎng)力做功為零，從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)電場(chǎng)力做功W＝－1.2×10－14J，b、O間電勢(shì)差UbO＝24V，由此可推斷()A．空間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿x軸正方向B．空間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為8eq\r(3)×102V/mC．c、O間電勢(shì)差UcO＝24VD．電場(chǎng)中的等勢(shì)面垂直于xOy平面BD[摸索電荷從d點(diǎn)移到b點(diǎn)電場(chǎng)力做功為零，說(shuō)明勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于db，且db在等勢(shì)面上，故電場(chǎng)中的等勢(shì)面垂直于xOy平面，則電場(chǎng)平行xOy平面，故D正確；在xOy平面上的直角三角形aOb如圖所示，a、b間電勢(shì)差Uab＝eq\f(W,q)＝－48V，b、O間電勢(shì)差UbO＝24V，則原點(diǎn)O與ab中點(diǎn)電勢(shì)相等，故過(guò)原點(diǎn)O作ab中點(diǎn)的連線Oe為等勢(shì)線，三角形中a點(diǎn)電勢(shì)最低，因此作Oe的垂線指向a即為xOy平面上的一條電場(chǎng)線，所以場(chǎng)強(qiáng)方向與x軸正方向成30°角，場(chǎng)強(qiáng)大小E＝eq\f(24,\r(3)×10－2)V/m＝8eq\r(3)×102V/m，故B正確，A錯(cuò)誤；cO平行于db，故c、O間電勢(shì)差為0，故C錯(cuò)誤。]14．(多選)如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后，分落在收集板中心的兩側(cè)。對(duì)礦粉分別的過(guò)程，下列表述正確的有()A．帶正電的礦粉落在右側(cè)B．電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功C．帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大D．帶正電的礦粉電勢(shì)能變小BD[由題圖可知，電場(chǎng)方向水平向左，帶正電的礦粉所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相同，所以落在左側(cè)；帶負(fù)電的礦粉所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，所以落在右側(cè)。選項(xiàng)A錯(cuò)誤。無(wú)論礦粉所帶電性如何，礦粉均向所受電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力均做正功，選項(xiàng)B正確；電勢(shì)能均變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。]15．(2024·濟(jì)南模擬)如圖所示是高壓電場(chǎng)干燥中藥技術(shù)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，其間產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)。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(chǎng)力的作用下會(huì)加速?gòu)闹兴幉闹蟹謩e出去，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下飛離電場(chǎng)區(qū)域