2022届高考物理选择题专题强化训练:电场 电场强度 电场线 点电荷的场强 匀强电场 电场强度的叠加(广东使用)
展开一、单项选择题(共26小题;共104分)
1. 两个等量点电荷 P 、 Q 在真空中产生电场的电场线(方向未标出)如图所示.下列说法中正确的是
A. P 、 Q 是两个等量正电荷B. P 、 Q 是两个等量负电荷
C. P 、 Q 是两个等量异种电荷D. P 、 Q 产生的是匀强电场
2. 电场线可以直观地描述电场的方向和强弱,电场线上某一点的切线方向表示
A. 正点电荷在该点所受电场力的方向
B. 负点电荷在该点所受电场力的方向
C. 正点电荷在该点所受电场力的垂直方向
D. 负点电荷在该点所受电场力的垂直方向
3. 如图关于 a 、 b 两点的电场强度的大小及方向,下列表述正确的是
A. Ea>Eb 方向相同B. Ea>Eb 方向不同
C. Ea
4. 如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设 M 点和 N 点的电势分别为 φM 、 φN,粒子 M 和 N 的加速度大小分别为 aM 、 aN,速度大小分别为 vM 、 vN,电势能分别为 EpM 、 EpN,下列判断正确的是
A. vM
5. 如图所示,AB 是某点电荷电场中的一条电场线,在电场线上 O 点由静止释放一个负电荷,它仅在电场力作用下沿电场线向 B 运动,下列判断正确的是
A. 电场线由 B 指向 A,该电荷做加速运动,加速度越来越小
B. 电场线由 A 指向 B,电荷做匀加速运动
C. 电场线由 B 指向 A,该电荷做加速运动,加速度可能越来越大
D. 电场线由 B 指向 A,电荷做加速运动,加速度越来越大
6. 在图所示的电场中,关于 M 、 N 两点电场强度的关系判断正确的是
A. M 点电场强度大于 N 点电场强度
B. M 点电场强度小于 N 点电场强度
C. M 、 N 两点电场强度大小相同
D. M 、 N 两点电场强度方向相同
7. 电场线可以直观地描述电场的方向和强弱,关于电场线,下列说法正确的是
A. 电场线在电场中真实存在
B. 在同一电场中,电场线密集的地方电场强
C. 在同一电场中,没有画出电场线的地方一定是没有电场
D. 电场线上某点电荷受力方向就是该点的电场方向
8. 如图是电场中某区域的电场线分布图,P 点是电场中的一点,则ABCD选项中正确的是
① P 点电场强度方向向左
② P 点的电场强度方向向右
③正点电荷在 P 点所受的电场力的方向向左
④正点电荷在 P 点所受的电场力的方向向右.
A. 只有①③正确B. 只有②③正确C. 只有①④正确D. 只有②④正确
9. 下列说法中,正确的是
A. 在一个以点电荷为中心,r 为半径的球面上,各处的电场强度都相同
B. E=kQr2 仅适用点电荷形成的电场
C. 电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的电场力的方向
D. 当初速度为零时,放入电场中的电荷在电场力作用下的运动轨迹一定与电场线重合
10. 如图所示,MN 是电场中的一条电场线,一电子仅在电场力作用下从 a 点运动到 b 点速度在不断地增大,则下列结论正确的是
A. 该电场是匀强电场
B. 该电场线的方向由 N 指向 M
C. 电子在 a 处的加速度小于在 b 处的加速度
D. 电场线实际上就是带电粒子在电场中的运动轨迹
11. 电场中有一点 P,下列哪些说法是正确的
A. 若放在 P 点的检验电荷的电量减半,则 P 点的场强减半
B. 若 P 点没有检验电荷,则 P 点的场强为零
C. 放在 P 点的检验电荷的电量越大,则受到的电场力越大
D. P 点的场强方向为带负电的检验电荷在该点的受力方向
12. 如图所示为电场中的某一条电场线,A 、 B 、 C 是其上的三点。现用 EA 、 EB 、 EC 表示这三点的电场强度,φA 、 φB 、 φC 表示这三点的电势,EPA 、 EPB 、 EPC 表示某一点电荷 −q 在这三点具有的电势能,则必有
A. EA>EB>ECB. φA>φB>φCC. EPA>EPB>EPCD. EPC=EPB=EPA
13. A 、 B 是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从 A 点沿电场线运动到 B 点,其速度-时间图象如图所示。则这一电场可能是下图中的
A. B.
C. D.
14. 如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中 M 点以相同速度飞出 a 、 b 两个带电粒子。运动轨迹如图中虚线所示。则
A. a 一定带正电,b 一定带负电
B. a 的速度将减小,b 的速度将增加
C. a 的加速度将减小,b 的加速度将增加
D. 两个粒子的电势能一个增加一个减小
15. 在真空中有两个等量的正电荷 q1 和 q2,分别固定于 A 、 B 两点,DC 为 AB 连线的中垂线,现将一正电荷 q3 由 C 点沿着中垂线移至无穷远处的过程中,下列结论正确的有
A. 电势能逐渐减小B. 电势能逐渐增大
C. 受到的电场力逐渐减小D. 受到的电场力逐渐增大
16. 在真空中某点电荷产生的电场中有 a 、 b 两点,a 点的电势为 φa,场强大小为 Ea,方向与连线 ab 的夹角为 60∘。b 点的电势为 φb,场强大小为 Eb,方向与连线 ab 的夹角为 30∘。则 a 、 b 两点的场强大小及电势高低的关系是
A. φa>φb,Ea=Eb2 B. φa<φb,Ea=Eb2
C. φa>φb,Ea=3Eb D. φa<φb,Ea=3Eb
17. 下列说法错误的是
A. 电场线是不闭合的曲线,电场线分布越密的地方电场强度越大
B. 摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程
C. 电场线与等势面垂直,且由电势低的等势面指向电势高的等势面
D. 范德格拉夫起电机是利用尖端放电和孤立导体的电荷只能分布在导体外表面的原理制成的
18. 正电荷在电场力作用下由 P 向 Q 做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定它所在的电场是
A. B.
C. D.
19. 两个固定的等量异种电荷,在他们连线的垂直平分线上有 a 、 b 、 c 三点,如图所示,下列说法正确的是
A. a 点电势比 b 点电势高
B. a 、 b 两点场强方向相同,a 点场强比 b 点大
C. a 、 b 、 c 三点与无穷远电势相等
D. 一带电粒子(不计重力),在 a 点无初速释放,则它将在 a 、 b 线上运动
20. 点电荷 A 和 B,分别带正电和负电,电量分别为 4Q 和 Q,在 AB 连线上,如图所示,电场强度为零的地方在
A. A 和 B 之间B. A 右侧
C. B 左侧D. A 的右侧及 B 的左侧
21. 如图,真空中 O 点有一点电荷,在它产生的电场中有 a 、 b 两点,a 点的场强大小为 Ea,方向与 ab 连线成 60∘ 角,b 点的场强大小为 Eb,方向与 ab 连线成 30∘ 角,则关于 a 、 b 两点场强大小及电势 φa 、 φb 的高低关系正确的为
A. Ea=3Eb , φa>φbB. Ea=3Eb , φa<φb
C. Ea=Eb3 , φa<φbD. Ea=3Eb , φa<φb
22. 如图,一半径为 R 的圆盘上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷,在垂直于圆盘且过圆心 c 的轴线上有 a 、 b 、 d 三个点,a 和 b 、 b 和 c 、 c 和 d 间的距离均为 R,在 a 点处有一电荷量为 q 的固定点电荷。已知 b 点处的场强为零,则 d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)
A. k3qR2 B. k10q9R2 C. kQ+qR2 D. k9Q+q9R2
23. 如图所示,质量分别为 m1 、 m2 的两个小球 A 、 B。带有等量异种电荷,通过绝缘轻弹簧相连接,置于绝缘光滑的水平面上,突然加一水平向右的匀强电场后,两球 A 、 B 将由静止开始运动,在以后的运动过程中,对两小球 A 、 B 和弹簧组成的系统,以下说法错误的是(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度 )
A. 由于电场力分别对球 A 和 B 做正功,故系统机械能不断增加
B. 由于两小球所受电场力等大反向,故系统动量守恒
C. 当弹簧长度达到最大值时,系统机械能最大
D. 当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时,系统动能最大
24. 两个带等量正电荷的点电荷固定在图中 a 、 b 两点,MN 为 ab 连的中垂线,交直线 ab 于 O 点,A 为 MN 上的一点,一带负电的试探荷 q 从 A 点由静止释放,仅在静电力作用下运动,则下列说法正确是
A. q 在由 A 点向 O 点运动的过程中,加速度先增大后减小
B. q 在由 A 点向 O 点运动的过程中,动能先增大后减小
C. q 在由 A 点向 O 点运动的过程中,电势能先减小后增大
D. q 将以 O 点为对称点做往复运动
25. 如图,直线上有 、 a 、 b 、 c 四点,其中 ab=bc=a2,在 c 点处固定点电荷 Q。若一带负电的粒子仅在电场力作用下先经 点运动到 a 点,又从 a 点返回运动到 点,则
A. 点电荷 Q 带正电
B. a 间与 ab 间的电势差满足 ∣Ua∣=2∣Uab∣
C. 粒子两次经过 点时的速率相同
D. 粒子经过 a 、 点时加速度满足 aa=2a
26. 如图所示,在静止负电荷形成的电场中,有 M 、 N 两点,比较 M 、 N 两点的场强大小和电势高低,则有
A. N 点的场强大,电势低B. N 点的场强小,电势高
C. M 点的场强大,电势高D. M 点的场强小,电势低
二、双项选择题(共4小题;共16分)
27. 如图所示,关于 a 、 b 两点的电场强度的大小及方向,下列表述正确的是
A. Ea<Eb B. Ea>Eb
C. a 、 b 两点的电场强度方向相同D. a 、 b 两点的电场强度方向不同
28. 如图,两个等量正点电荷分别固定在 AB 两点,O 为 AB 的中点,MN 为 AB 中垂线上的两点,以无限远为零电势点。以下说法正确的是
A. O 点电势为零
B. M 点电势一定高于 N 点电势
C. MN 两点的场强可能相等
D. 任何试探电荷在 M 点的电势能一定大于在 N 点的电势能
29. 在如图所示的四种电场中,分别标记有 a 、 b 两点.下列说法正确的是
A. 甲图中与点电荷等距的 a 、 b 两点电势相等
B. 乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a 、 b 两点场强和电势都相等
C. 丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a 、 b 电势和场强都相等
D. 丁图中匀强电场中的 a 、 b 两点电势和场强都相等
30. 如图所示,等量异种点电荷的连线和其中垂线上有 a 、 b 、 c 三点,现将一个带负电的检验电荷先从图中 a 点沿直线移到 b 点,再从 b 点沿直线移到 c 点.则检验电荷在此全过程中
A. 所受电场力的方向不变B. 所受电场力的大小恒定
C. 电势能一直减小D. 电势能先不变后减小
答案
第一部分
1. C
【解析】根据电场线的分布可知,P 、 Q 是两个等量异种电荷,选项C正确
2. A
3. B
【解析】电场线密的地方电场强度大,电场线稀疏的地方电场强度小,由图象可知 Ea>Eb,电场线的切线方向表示该点场强的方向,所以 a 、 b 两点方向不同。故B正确。
4. D
【解析】由粒子的运动轨迹可知,该负电粒子受到的电场力在运动轨迹弯曲的内侧,因此电场方向应由 M 指向 N 侧,故 φM>φN,N 点电场线较密,故 aM
【解析】负电荷由静止向 B 运动,知所受电场力方向由 A 指向 B,所以电场线的方向由 B 指向 A。场源的电荷的电性未知,无法知道 A 、 B 点电场线的疏密,无法比较出电场力,则加速度的大小无法比较。故C正确,A、 B、D错误。
6. A
【解析】电场线的疏密反映场强的大小,因为 M 点的电场线较 N 点密集,故 M 点电场强度大于 N 点电场强度,两点的场强的方向不同,选项A正确
7. B
【解析】电场线在电场中不是真实存在的,是假想的曲线,选项A错误;在同一电场中,电场线密集的地方电场强,选项B正确;在同一电场中,没有画出电场线的地方不一定是没有电场,选项C错误;电场线上某点正电荷受力方向就是该点的电场方向,选项D错误
8. D
【解析】电场线的方向就是电场强度的方向,故 P 点电场强度方向向右.故 ①错误②正确.
正电荷所受电场力的方向就是该点场强的方向,故正电荷在 P 点所受电场力向右.故③错误.
负电荷所受电场力的方向与场强的方向相反,故负电荷在 P 点所受电场力向左.故④正确.
9. B
【解析】在一个以点电荷为中心,r 为半径的球面上各处的电场强度的大小都相同,而方向不同,故A错误;E=kQr2 仅适用于真空中点电荷形成的电场,故B正确;电场强度方向就是放入电场中的正电荷受到的电场力的方向,故C错误;若电场线是曲线,则电荷受力将发生方向的变化,则其轨道不可能与电场线重合,故D错误
10. B
【解析】电子从 a 点运动到 b 点速度在不断地增大,则电子所受的电场力一定是由 a 指向 b.因为电子带负电荷,所受的电场力方向与场强方向相反,说明电场线的方向一定是由 N 指向 M.由于不知负电荷由 a 运动到 b 的过程中电场力的变化情况,因此无法确定场强大小关系,故A错误,B正确;由于无法判断,负电荷由 a 运动到 b 的过程中电场力的变化情况,所以无法判断加速度大小,故C错误;电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹,而是人们为了形象描述电场而假想的曲线,故D错误.
11. C
【解析】通过电荷所受电场力与其电量的比值来定义电场强度,该点的电场强度已是定值,若放在 P 点的电荷的电量减半,其比值是不变的,只有电场力减半,选项A错误;
若 P 点没有检验电荷,则没有电场力,而 P 点的电场强度仍不变,选项B错误;
放在 P 点的检验电荷的电量越大,则受到的电场力越大,选项C正确;
P 点的场强方向为检验正电荷在该点的受力方向,故D错误。
12. B
13. A
【解析】由图象可知,速度在逐渐减小,图象的斜率在逐渐增大,故此带负电的微粒做加速度越来越大的减速直线运动,所受电场力越来越大,受力方向与运动方向相反。
14. C
【解析】两粒子均仅在电场力作用下运动,电场力做正功,电势能减少,速度增加.根据电场线疏密表示场强的强弱可知 a 受的电场力将减小,加速度也将减小,类似 b 的电场力增大,加速度将增加。C选项正确.
15. A
16. D
【解析】设点电荷的电荷量为 Q,将 Ea 、 Eb 延长相交,交点即为点电荷 Q 的位置,如图所示。
设 a 、 b 两点到 Q 的距离分别为 ra 和 rb,由几何知识得到:ra:rb=1:3
根据电场强度的方向可知 Q 带负电,因顺着电场线的方向电势降低,所以有 φa<φb。
由公式 E=kQr2 可得场强关系为:Ea=3Eb,故D正确。
17. C
18. A
【解析】P 到 Q,电场线越来越密,电场强度越来越大,电荷受到的电场力越来越大,做加速度越来越大加速运动,符合题意,故A正确;
电荷在匀强电场中受到的电场力不变,做匀加速直线运动,不符合题意,故B错误;
P 到 Q,电场线越来越疏,电场强度越来越小,电荷受到的电场力越来越小,电荷做加速度减小的加速运动,不符合题意,故C错误;
P 到 Q,电场强度先不变后变小,电荷先做匀加速运动后做加速度减小的加速运动,符合题意,故D错误。
19. C
【解析】两个等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线,此等势线一直延伸到无穷远处,a 、 b 、 c 是两个等量异种电荷连线的垂直平分线的三点,则它们的电势相等,而且与无穷远处电势相等,故A错误,C正确;由于 c 处电场线密,电场强度最大,a 处电场线稀,电场强度最小,故B错误;一带电粒子(不计重力),在 a 点无初速释放,受到的电场力(合力)垂直中垂线,所以它不会在 a 、 b 线上运动,故D错误
20. C
【解析】点电荷电场线的分布特点;正电荷电场的电场线从正电荷出发到无穷远终止,负电荷电场的电场线从无穷远出发到负电荷终止。
A 和 B 之间两点产生的电场强度方向均向左,合场强不可能为零,故A错误;
A 的右侧,A 产生的电场强度向右,B 产生的电场强度向左,电场强度方向相反,而且由题 A 的电量大于 B 的电量,且 A 较近,由点电荷场强公式 E=kqr2 可知,在同一点电场强度大小不可能相等,所以合场强不可能为零,故B错误;
在 B 的左侧,A 产生的电场强度向左,B 产生的电场强度向右,电场强度方向相反,但由于 A 的电量大于 B 的电量,且 A 较远,由点电荷场强公式 E=kqr2 可知,在同一点电场强度大小可能相等,所以合场强可能为零,故C正确;
由上可知D错误。
21. B
【解析】设 a 、 b 两点到点电荷的距离分别为 ra 和 rb
根据几何知识得:rb=3ra
根据 E=kQr2
得:Ea:Eb=rb2:ra2=3,
则有:Ea=3Eb
由场强方向可知该点电荷带负电,电场线从无穷远处指向负电荷,顺着电场线方向电势降低,则 φa<φb
22. B
【解析】电荷量为 q 的点电荷在 b 处产生电场强度为 E=kqR2,
而半径为 R 均匀分布着电荷量为 Q 的圆盘上电荷,与在 a 点处有一电荷量为 q(q>0) 的固定点电荷,在 b 点处的场强为零,
则圆盘在此处产生电场强度也为 E=kqR2。那么圆盘在此 d 产生电场强度则仍为 E=kqR2。
而电荷量为 q 的点电荷在 d 处产生电场强度为 Eʹ=kq(3R)2=kq9R2,由于都在 d 处产生电场强度方向相同,即为两者大小相加。
所以两者这 d 处产生电场强度为 k10q9R2,故B正确,ACD错误。
23. A
【解析】电场力对两球分别做正功,在弹簧第一次伸长到最长的运动过程中,系统机械能不断增加,故 A 错误;两球所带电荷量相等而电性相反,则系统所受电场力合力为零,系统所受合外力为零,系统动量守恒,故 B 正确;电场力对两球分别做正功,弹簧第一次伸长到最长的运动过程中,电场力对系统做功做多,系统机械能最大,故 C 正确;弹簧第一次伸长到最长的运动过程中,当电场力和弹簧弹力平衡前,合力对小球一直做正功,小正在动能一直增大,当弹力大于电场力后,合力对小球做负功,小球动能减小,由此可知,当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时,小球动能最大,系统动能最大,故 D 正确。
24. D
25. C
【解析】粒子从 运动到 a,后返回 ,那么,由粒子只受电场力作用可知:电场力向左,故两电荷同号,那么,点电荷 Q 带负电,故A错误;
点电荷周围电场分布,离点电荷越远,电场场强 E=kQr2 越小,所以,a 间与 ab 间的电势差满足 ∣Ua∣<2∣Uab∣,故B错误;
点电荷电场分布恒定,故 点的电势不变,那么,粒子两次经过 点的过程。电势差为零,所以电场力做功为零;根据粒子只受电场力作用,由动能定理可知:粒子两次经过 点时的速率相同,故C正确;
粒子受到的电场力 F=kQqr2,故加速度 a=Fm=kQqmr2,所以,粒子经过 a 、 点时加速度满足 aaa=(c)2(ac)2=4,故D错误。
26. B
【解析】根据图可知,为负电荷形成的电场,则由电场线的疏密程度反映了电场强度的大小,所以 EM>EN。
在根据沿电场线的方向,电势降低可知 ΦM<ΦN
故B正确,ACD错误。
第二部分
27. B, D
【解析】电场线的疏密表示电场强度的相对大小,电场线密的地方电场强度大,电场线稀疏的地方电场强度小,由图象可知 Ea>Eb,电场线的切线方向表示该点场强的方向,所以 a 、 b 两点的电场强度方向不同。故BD正确,AC错误。
28. B, C
【解析】A.两个等量同种正电荷连线中点 O 的电场强度虽然为零,等量同种正点电荷的连线的中垂线的电场方向由 O 点指向远处,所以 O 点的电势高于无穷远处,同时由于无穷远处电势为零,可知 O 点的电势大于 0。故A错误;
B.等量同种正点电荷的连线的中垂线的电场方向由 O 点指向远处,所以 M 点的电势高于 N 点的电势。故B正确;
C.两个等量同种电荷连线中点 O 的电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,故从 O 点沿着中垂线向上到无穷远处电场强度先增大后减小,场强最大的 P 点可能在 M 、 N 连线之间,也可能在 N 点以上,还可能在 M 点以下,故 EM 可能大于 EN,也可能小于 EN,还可能等于 EN;故C正确;
D.负电荷在电势高处的电势能小,由于 M 点电势一定高于 N 点电势,所以负电荷在 M 点的电势小。故D错误。
故选BC。
29. A, B
【解析】甲图为正的点电荷的电场,图中 ab 两点在同一个圆上,所以 a 、 b 两点的电势相同,电场强度的大小相同,但是场强的方向不同,则场强不同,故A错误;乙图为等量的异种电荷的电场,在起中垂线上的所有点的电势相等,并且场强的方向均为水平的指向负电荷,所以 a 、 b 两点的电势相等,电场强度大小相等、方向也相同,故B正确;根据对称性看出,ab 两点的的电场强度大小想相等,但方向相反,所以电场强度不同,故C错误;丁图是匀强电场,ab 点的场强的大小和方向都相同,但是根据沿电场线的方向电势降低可知,b 点的电势要比 a 点的电势高,故D错误
30. A, D
【解析】等量异种电荷周围的电场分布如图:
根据等量异种电荷周围的电场线分布可知:ab 连线上电场的方向向下,两个电荷连线上电场方向向下,而负电荷所受的电场力方向与电场方向相反,所以带电粒子所受电场力的方向不变.故A正确.
在 ab 线上,a 点的场强小于 b 的场强.在两点连线上,c 点的场强大于 b 的场强,即知 a 点场强最小,c 的场强最大,由 F=qE 可知,检验电荷先从图中 a 点沿直线移到 b 点,再从 b 点沿直线移到 c 点,受到的电场力一直增大.故B错误;
a 、 b 为一条等势线,所以 a 、 b 电势相等.a 到 b 的过程中试探电荷的电势能不会变化.从 b 到 c,电场力做正功,电势能减小,故C错误。
a 到 b 过程,电场力不做功,检验电荷的电势能不变;从 b 到 c,电场力做正功,电势能减小,故D正确.
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