2023高考物理一轮复习高频考点强化训练专题11 电场性质的综合分析（解析版）

这是一份2023高考物理一轮复习高频考点强化训练专题11 电场性质的综合分析（解析版），共13页。

A.点电荷＋q和－q受到的静电力大小均为qE，方向相反
B.将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力对点电荷＋q做功为qEd
C.交换两个点电荷的位置，静电力对两个点电荷做功之和为零
D.将两点电荷沿MN连线移动距离d，保持两个点电荷的距离不变，静电力对两个点电荷做功之和为零
【答案】D
【解析】 静电力指匀强电场对电荷的作用力和电荷间的库仑力的合力，静电力做功即为合力做功，A错误；将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力对点电荷做功大于qEd，故B错误；交换两点电荷位置，静电力均对电荷做正功，故静电力对两点电荷做功之和不为零，C错误；将两点电荷沿MN连线移动距离d，且保持两个点电荷的距离不变，位移大小相等，方向相同，两点电荷受到的静电力保持等大反向，则静电力对两个点电荷做功之和为零，D正确。
2. (2021·1月湖南普高校招生适应性考试，3)如图，两个带等量正电的点电荷，分别固定在绝缘水平桌面上的A、B两点，一绝缘圆形细管水平固定在桌面A、B两点间，且圆形细管圆心O位于A、B连线的中点。细管与A、B连线及中垂线交点分别为C、E、D、F。一个带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动。不计一切摩擦，下列说法正确的是( )
A.小球从C运动到D的过程中，速度先减小后增大
B.在两个带正电的点电荷产生的电场中，C点的电势比F点的电势低
C.小球在C、E两点的速度大小相等，有相同的电势能
D.小球在D、F两点所受的电场力相同
【答案】 C
【解析】 由两正点电荷电场线的分布特点知，φC＝φE>φD＝φF，B错误；因φC＝φE，故小球在C、E两点的电势能相等，动能相等，速度大小相等，C正确；小球从C点运动到D点的过程中，电势能增加，动能减小，A错误；小球在D、F两点所受的电场力方向相反，D错误。
3.(2021·北京市第二次合格性考试)图为某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，这三个点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。把一个检验电荷先后放在a、b、c三点，它受到的电场力大小分别为Fa、Fb、Fc，下列判断正确的是( )
A.Fa＞Fb＞Fc B.Fa＜Fb＜Fc
C.Fa＝Fb＝Fc D.Fa＝Fb＜Fc
【答案】 A
【解析】 根据电场线的特点可知，电场线越密电场强度越大，故Ea＞Eb＞Ec，电场力F＝qE，故有Fa＞Fb＞Fc，故A正确，B、C、D错误。
4.[2020·浙江省名校联盟创新卷(一)]点电荷产生的电场如图所示，a、b为同一条电场线上的两点，则下列判断正确的是( )
A.a、b两点的电场强度Ea＝Eb
B.a、b两点的电势φa＜φb
C.负电荷在a点的电势能较小
D.正电荷在b点电场力与电场方向相反
【答案】 C
【解析】 电场强度跟电场线的疏密程度有关，由点电荷电场线的分布可知，a点的电场线比b点的电场线密，因此Ea＞Eb，故选项A错误；电场线的方向指向电势降低的方向，因此φa＞φb，故选项B错误；负电荷从a点运动到b点，电场力做负功，电势能增加，因此选项C正确；正电荷所受电场力的方向跟电场线在该点的切线方向相同，故选项D错误。
5.(2021·山东青岛市一模)如图所示，直线AB为某电场的一条电场线，a、b、c是电场线上等间距的三个点。一个带电粒子仅在电场力作用下沿电场线由a点运动到c点的过程中，粒子动能增加，且a、b段动能增量大于b、c段动能增量， a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc，场强大小分别为Ea、Eb、Ec, 粒子在a、b、c三点的电势能分别为Epa、Epb、Epc。下列说法正确的是( )
A.电场方向由A指向B B.φa＞φb＞φc
C.Epa＞Epb＞Epc D.Ea＞Eb＞Ec
【答案】 C
【解析】 粒子的电性不确定，则不能确定电场的方向，也不能判断各点的电势关系，选项A、B错误；粒子在电场中只受电场力作用，则动能增加量等于电势能减小量；由a点运动到c点的过程中，粒子动能增加，则电势能减小，则Epa＞Epb＞Epc；因a、b段动能增量大于b、c段动能增量，可知ab段的电势差大于bc段的电势差，根据U＝Ed可知，ab段的电场线比bc段的密集，但是不能比较三点场强大小关系，选项C正确，D错误。
6. (多选)(2021·1月辽宁普高校招生适应性测试，9)电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，O点是正方形的中心，电场线分布如图所示，取无限远处电势为零。下列说法正确的是( )
A.正方形右下角电荷q带正电
B.M、N、P三点中N点场强最小
C.M、N、P三点中M点电势最高
D.负电荷在P点的电势能比在O点的电势能小
【答案】 AC
【解析】 由题图可知电场线始于左上角电荷，终止于右上角电荷，故右上角电荷带负电，根据右下角电荷与右上角电荷间电场线分布可知，右下角电荷带正电，选项A正确；由电场线疏密程度可知，M、N、P三点中N点场强最大，选项B错误；由对称性可知，过正方形中心O点的水平、竖直对称轴为零等势线，沿电场线方向电势降低，所以M、N、P三点中M点电势最高，选项C正确；O点电势为0，φO>φP，负电荷在P点电势能比在O点的电势能大，选项D错误。
7.(多选)(2021·福建三明市期末质量检测)如图所示，已知带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB，A球固定，B球用长为L的绝缘丝线悬挂在O点，静止时A、B相距为d。若A球电荷量保持不变，B球缓慢漏电，不计两小球半径，则下列说法正确的是( )
A.丝线对B球的拉力逐渐变大
B.A球对B球的库仑力逐渐变小
C.当AB间距离减为eq \f(d,3)时，B球的电荷量减小为原来的eq \f(1,9)
D.当AB间距离减为eq \f(d,3)时，B球的电荷量减小为原来的eq \f(1,27)
【答案】BD
【解析】 对B受力分析，由B受力平衡可得：eq \f(G,OA)＝eq \f(FT,OB)＝eq \f(F,d)，B球缓慢漏电，可知F减小，则d逐渐减小，FT不变，A错误，B正确；当AB间距离减为eq \f(d,3)时，则库仑力减小到原来的eq \f(1,3)，根据F＝keq \f(QAQB,d2)可知B球的电荷量减小为原来的eq \f(1,27)，C错误，D正确。
8.(2021·黑龙江省实验中学开学考试)如图所示，光滑绝缘水平面上两个相同的带电小圆环A、B，电荷量均为q，质量均为m，用一根光滑绝缘轻绳穿过两个圆环，并系于结点O。在O处施加一水平恒力F使A、B一起加速运动，轻绳恰好构成一个边长为l的等边三角形，则( )
A.小环A的加速度大小为 eq \f(\r(3)kq2,ml2)
B.小环A的加速度大小为 eq \f(\r(3)kq2,3ml2)
C.恒力F的大小为 eq \f(\r(3)kq2,3l2)
D.恒力F的大小为 eq \f(\r(3)kq2,l2)
【答案】B
【解析】设轻绳的拉力为FT，则对A：FT＋FTcs 60°＝keq \f(q2,l2)，FTcs 30°＝maA，联立解得aA＝eq \f(\r(3)kq2,3ml2)，故B正确，A错误；恒力F的大小为F＝2maA＝eq \f(2\r(3)kq2,3l2)，故C、D错误。
9.(2021·广东潮州市第二次模拟)避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面。MN是电场线中两个点，下列说法正确的是( )
A.M点的电势比N点的电势高
B.M点的场强比N点的场强大
C.在试探电荷从M点到N点的多条路径中，沿直线MN移动电场力做功最少
D.CD的电势为零，但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直
【答案】 A
【解析】 沿电场线电势降低，可知M点的电势比N点的电势高，选项A正确；电场线越密集则场强越大，可知M点的场强比N点的场强小，选项B错误；电场力做功与路径无关，则在试探电荷从M点到N点的多条路径中，电场力做功相同，选项C错误；CD的电势为零，是等势面，电场线与等势面正交，可知CD表面附近的电场线和地面都垂直，选项D错误。
10.(2021·山东济南市月高考模拟)如图所示为某电场中的一条电场线，线上有A、B、C三点，B点是A、C的中点。电子在A点的电势能为4 eV，在C点的电势能为10 eV，下列说法正确的是( )
A.B点电场强度的方向一定由C指向A
B.B点电场强度的方向一定由A指向C
C.B点的电势一定小于－7 V
D.B点的电势一定大于－7 V
【答案】 B
【解析】 根据题意可知，电子在A点的电势能小，则说明A点的电势高，所以电场线由A指向C，则B点电场强度的方向一定由A指向C，故A错误，B正确；如果为匀强电场，则有φB－φA＝φC－φB，得φB＝7 V，由题无法确定该电场是什么电场，故无法确定B点的电势，故C、D错误。
11.(多选)(2021·山东临沂市上学期期末)在固定的带负电点电荷Q产生的电场中，一带电粒子q(不计重力)绕Q做椭圆运动，轨迹如图中虚线所示，轨迹上有a、b两点，a点离Q最近，b点离Q最远。下列说法正确的是( )
A.a点的电势高于b点的电势
B.a点的电场强度大于b点的电场强度
C.粒子q过a点时，粒子所受电场力做功的功率最大
D.粒子q由a运动到b的过程中，电势能增大
【答案】 BD
【解析】 根据“电场线与等势面垂直”和“沿电场线方向电势逐渐降低”可知，a点的电势低于b点的电势，故A错误；由E＝keq \f(Q,r2)可知，a点的电场强度大于b点的电场强度，故B正确；粒子q经过a点时所受电场力的方向与速度方向垂直，电场力做功的功率为零，故C错误；粒子q由a点运动到b点的过程中所受电场力的方向与速度方向的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大，故D正确。
12.(多选)(2021·四川宜宾市质检)如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN是其中的一条直线，线上有A、B、C三点，一带电荷量为＋2×10－3 C、质量为1×10－3 kg的小物块从A点由静止释放(t＝0)，沿MN做直线运动，其运动的v－t图象如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大(图中标出了该切线)，C点处的切线平行于t轴，运动过程中小物块电荷量保持不变，则下列说法中正确的是( )
A．A、B两点电势差UAB＝－4 V
B．小物块从B点到C点电场力做的功W＝10－2 J
C．B点为AC间电场强度最大的点，场强大小E＝1 V/m
D．由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大
【答案】 BC
【解析】 小物块从A到B由动能定理：qUAB＝eq \f(1,2)mvB2，解得UAB＝4 V，选项A错误；小物块从B点到C点电场力做的功WBC＝eq \f(1,2)mvC2－eq \f(1,2)mvB2＝10－2 J，选项B正确；在B点的加速度最大，则所受的电场力最大，由题图乙可知：a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(4,5－3) m/s2＝2 m/s2；由Eq＝ma，解得E＝1 V/m，选项C正确；由A到C的过程中小物块的动能一直增大，电场力一直做正功，则电势能一直减小，选项D错误．
13.[2021·北京市朝阳区4月测试(A)]如图所示，在x轴上放有两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，其中q1位于x轴的坐标原点，电荷q2的右侧各点电势φ随x变化的关系如图曲线所示，其余部分的电势变化情况没有画出，其中B点电势为零，BD段中的电势最低点为C点，则( )
A.B点的电场强度大小为零
B.A点的电场强度强度方向向左
C.两点电荷的电荷量的大小关系为q1＜q2
D.将一带负电的试探电荷从C点移到D点，电场力做负功
【答案】 B
【解析】 根据E＝eq \f(Δφ,Δx)，可得B点的电场强度等于图象在B点的斜率，故B点的电场强度大小不为零，故A错误；由图知CD段电场强度向右，可得电荷q2为正电荷，BC段电场强度向左，可得电荷q1为负电荷，故A点的电场强度方向向左，故B正确；C点电场强度为0，且C点靠近电荷q2，故q1＞q2，故C错误；根据电场力做功W＝qUCD＝(－e)(φC－φD)＞0，将一带负电的试探电荷从C点移到D点，电场力做正功，故D错误。
14.(多选)[2021·天津市东丽区等级考试模拟(三)]一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是( )
A.x1处电场强度为零
B.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1＞φ2＞φ3
C.粒子在x2～x3段速度v随x均匀减小
D.x2～x3段是匀强电场
【答案】 ABD
【解析】 根据电势能与电场力关系qE·Δx＝ΔEp，可知Ep－x 图象切线的斜率是电场力，在x1处切线斜率为零，粒子在x1处所受电场力为零，则x1处电场强度为零，故A正确；根据电势能与电势的关系Ep＝qφ，粒子带负电，q＜0，则知电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有φ1＞φ2＞φ3，故B正确；由图可知x2～x3段斜率不变，则电场力不变，场强不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动；速度随时间均匀变化，不会随x均匀减小的，故C错误，D正确。
15.(2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，3)如图所示，虚线表示某电场中的三个等势面，a、a′、b、b′、c、c′为分布在等势面上的点。一带电粒子从a点运动到c点的过程中电场力做功为Wac，从a′点运动到c′点的过程中电场力做功为Wa′c′。下列说法正确的是( )
A.c点的电场方向一定指向b点
B.a′点电势一定比c′点电势高
C.带电粒子从c点运动到c′点，电场力做功为0
D.|Wac|<|Wa′c′|
【答案】 C
【解析】 带电粒子的电性和电场力做功的正负均未知，所以各等势面的电势高低未知，电场线的方向未知，A、B错误；因为c和c′在同一个等势面上，电势差U＝0，根据电场力做功W＝qU可知电场力对带电粒子做功为0，C正确；根据题意可得a、c两点的电势差与a′、c′两点之间的电势差相等，根据电场力做功W＝qU可知|Wac|＝|Wa′c′|，D错误。
16.[2021·天津市等级考模拟(一)]两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是( )
A.q1、q2为等量异种电荷
B.N、C两点间场强方向沿x轴负方向
C.N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大
D.将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小
【答案】 C
【解析】 若是异种电荷，电势应该逐渐减小或逐渐增大，由图象可以看出，应该是等量的同种正电荷，故A错误；沿x正方向从N到C的过程，电势降低，N、C两点间场强方向沿x轴正方向，故B错误；φ－x图线的斜率表示电场强度，由图可得N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大，故C正确；NC段电场线向右，CD段电场线向左，将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，故D错误。
17.(2021·广东惠州市模拟)真空中固定一电荷量为Q的负点电荷，一电荷量为q、质量为m的试探电荷仅在电场力作用下由静止开始运动，先后经过A、B、C三点，其a－eq \f(1,r2)图象如图所示，图中a为试探电荷的加速度，r代表试探电荷与负点电荷间的距离，已知aC＝3aA＝1.5aB，则下列说法正确的是( )
A．试探电荷带负电
B．A、B、C三点的电势关系：φA<φB<φC
C．A、B、C三点的电场强度关系：EC＝3EA＝1.5EB
D．该图线的斜率代表负点电荷的电荷量与试探电荷质量的比值
【答案】 C
【解析】 因为试探电荷仅在电场力作用下由静止开始运动，先后经过A、B、C三点，结合题中图象可知，试探电荷离负点电荷越来越近，而固定点电荷带负电，说明试探电荷带正电，A错误；沿着电场线方向电势降低，所以φA>φB>φC，B错误；根据F＝eq \f(kQq,r2)＝ma，并进行定性分析(F＝qE)，由aC＝3aA＝1.5aB，可知A、B、C三点电场强度关系：EC＝3EA＝1.5EB，题图斜率k′＝eq \f(kQq,m)，故C正确，D错误．
18.(多选)(2021·广东佛山市二模)如图所示，匀强电场中的A、B、C三点构成一个直角三角形，BC边垂直AC边，∠BAC＝30°，BC边长度为d，已知电场方向与该直角三角形的某一边平行。一质量为m、电荷量为q、带正电的粒子(不计重力)在该电场中运动，经过A点时速度大小为v0、方向沿AB；经过BC边的中点D时，速度大小为vD，方向与BC边垂直。以下选项正确的是( )
A.电场方向与AC边平行
B.A、B、C三点中B点电势最高
C.vD＝eq \f(1,2)v0
D.电场强度大小E＝eq \f(mveq \\al(2,0),4qd)
【答案】 BD
【解析】 因带正电的粒子沿AB方向入射，垂直BC边射出，且已知电场方向与该直角三角形的某一边平行，根据做曲线运动的物体所受的合力方向指向轨迹的凹向，可知粒子所受电场力方向平行于BC向下，选项A错误；沿电场线电势逐渐降低，可知A、B、C三点中B点电势最高，选项B正确；粒子在垂直于BC方向做匀速运动，可知vD＝v0cs 30°＝eq \f(\r(3),2)v0，选项C错误；由A到D由动能定理－qEeq \f(d,2)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,D)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，解得E＝eq \f(mveq \\al(2,0),4qd)，选项D正确。
19.(2021·河北张家口市模拟)如图所示，一质子以速度v0进入足够大的匀强电场区域，φ1、φ2、φ3、φ4；表示相邻的四个等势面，且φ1＜φ2＜φ3＜φ4。不计质子重力，下列说法正确的是( )
A.质子运动过程一定是匀变速运动
B.质子运动过程中最小动能可能为0
C.质子可以回到原出发点
D.质子返回到等势面φ1时的速度仍为v0
【答案】A
【解析】 质子在匀强电场中做类斜抛运动，因此运动过程一定是匀变速运动，因此质子不能回到原出发点，故A正确，C错误；质子运动过程中最小动能出现在速度方向平行于等势面时，速度不能为零，因此返回到等势面φ1时的速度大小为v0，方向不同，故B、D错误。
20.(2021·湖北十堰市上学期期末)如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是( )
A.粒子在电场中的加速度先增大后减小
B.粒子所受电场力的方向沿轨迹方向
C.粒子在M点的速率最大
D.粒子在电场中的电势能先增大后减小
【答案】 D
【解析】 粒子在匀强电场中所受的电场力不变，则加速度不变，选项A错误；带负电的粒子所受电场力的方向水平向左，选项B错误；从N到M电场力做负功，则粒子在M点的速率最小，选项C错误；粒子从N到M电场力做负功，电势能增加；然后从M向左下方运动，电场力做正功，电势能减小，所以粒子在电场中的电势能先增大后减小，选项D正确。