高考物理一轮复习 考点规范练习本20 电场能的性质（含答案解析）

2020版高考物理 考点规范练习本20

电场能的性质

1.关于静电场的等势面，下列说法正确的是(　　)

A．两个电势不同的等势面可能相交

B．电场线与等势面处处相互垂直

C．同一等势面上各点电场强度一定相等

D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功

2.如图所示，在M、N处固定着两个等量异种点电荷，在它们的连线上有A、B两点，已知MA=AB=BN.下列说法正确的是(　　)

A．A、B两点场强相同

B．A、B两点电势相等

C．将一正电荷从A点移到B点，电场力做负功

D．负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能

3.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是(　　)

A．1、2两点的场强相等

B．1、3两点的场强相等

C．1、2两点的电势相等

D．2、3两点的电势相等

4.带电粒子仅在电场力作用下,从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点,如图所示,则从a到b过程中,下列说法正确的是(　　)

A.粒子带负电荷

B.粒子先加速后减速

C.粒子加速度一直增大

D.粒子的机械能先减小后增大

5.微波技术中常用的磁控管可以用磁场将电子群控制在管内。若电子群处于如图所示的位置时,其形成的电场在位置1处的电场强度和电势分别为E1和φ1,在位置2处的电场强度和电势分别为E2和φ2,则(　　)

A.E1>E2　φ1>φ2        B.E1>E2　φ1<φ2         C.E1<E2　φ1<φ2       D.E1<E2　φ1>φ2

6.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为零,点A处的电势为6 V,点B处的电势为3 V,则电场强度的大小为 (　　)

A.200 V/m          B.200 V/m         C.100 V/m         D.100 V/m

7.如图所示，为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线．两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则(　　)

A．Wa =Wb，Ea >Eb　

B．Wa≠Wb，Ea >Eb

C．Wa=Wb，Ea<Eb

D．Wa≠Wb，Ea<Eb

8.图中A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC=53°，BC=20 cm.把一个电量q=10－5C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为－1.6×10－3 J，则该匀强电场的场强大小和方向是(　　)

A．800 V/m，垂直AC向左

B．800 V/m，垂直AC向右

C．1 000 V/m，垂直AB斜向上

D．1 000 V/m，垂直AB斜向下

9. (多选)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是(　　)

A．电场强度的方向处处与等电势面垂直

B．电场强度为零的地方，电势也为零

C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低

D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向

10. (多选)如图所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F,以下说法正确的是(　　)

A.E、F两点电势相等

B.B、D两点电场强度相同

C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能增加

D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同

11. (多选)如图所示,真空中M、N处放置两等量异种点电荷,a、b、c表示电场中的3条等势线,b是M、N连线的中垂线,交M、N于O点,a、c关于b对称。点d、e、f、g是以O为圆心的圆与a、c的交点,已知一带正电的试探电荷从d点移动到e点时,试探电荷的电势能增加,则以下判断正确的是(　　)

A.M点处放置的是正电荷

B.d点的电势低于f点的电势

C.d点的电场强度与f点的电场强度相同

D.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,电势能先增加后减少

12. (多选)两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是(　　)

A．带正电

B．速度先增大后减小

C．电势能先增大后减小

D．经过b点和d点时的速度大小相同

13.如图所示,在O点放置一个正电荷,在过O点的竖直平面内的A点处自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m,电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线所示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°,A距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v,重力加速度为g,试求:

(1)小球通过C点的速度大小;

(2)小球由A到C的过程中电势能的增加量。

14.在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E=6.0×105 N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q=－5.0×10－8 C、质量m=1.0×10－2 kg的绝缘物块，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0 m/s，如图所示，求物块最终停止时的位置(g取10 m/s2)．

答案解析

1.答案为：B；

解析：

电场中等势面上各点电势相等，故电势不同的等势面不可能相交，A错误；电场线与等势面处处垂直，B正确；电场强度的大小与等势面的疏密程度有关，C错误；电势较高点与电势较低点的电势差大于0，由W=qU知，负电荷受到的电场力做负功，D错误．

2.答案为：A；

解析：

根据等量异种点电荷电场特点，A、B两点场强相同，A、B两点电势不相等，选项A正确，B错误；将一正电荷从A点移到B点，电场力做正功，选项C错误；负电荷在A点的电势能小于在B点的电势能，选项D错误．

3.答案为：D；

解析：

根据电场线的疏密程度判断场强大小，电场线越密，场强越强，则E1>E2，E1>E3，所以选项A、B错误；同一等势面上的电势是相等的，选项C错误，D正确．

4.答案为：D；

解析：粒子受到的电场力沿电场线方向,故粒子带正电,故A错误;由图像知粒子受电场力向右,所以先向左减速运动后向右加速运动,故B错误;从a点到b点,电场力先做负功,再做正功,电势能先增大后减小,动能先减小后增大,根据电场线的疏密知道场强先变小后变大,故加速度先减小后增大,C错误,D正确。

5.答案为：B；

解析：负电荷的电场线分布为呈辐射状指向电荷的线,电场线的疏密表示电场强度的强弱,电场线某点的切线方向表示电场强度的方向。沿着电场线方向电势是降低的。越靠近电荷电场强度越大,越靠近负电荷,电势越低。即E1>E2,φ1<φ2,B项正确。

6.答案为：A

解析：匀强电场的电场线与等势面都是平行、等间距排列的,且电场线与等势面处处垂直,沿着电场线方向电势均匀降低,取OA中点C,则C点电势为3V,连接BC即为电场中的一条等势线,作等势线的垂线,即电场的电场线,E==200V/m。

7.答案为：A；

解析：

由于a、b在同一等势线上，故从a到c与从b到c的电势差相等，即Uac=Ubc，又由电场力做功公式W=qU可知Wa=Wb，故B、D错误；又由电场线的疏密表示电场的强度大小，从题图可知a处比b处电场线密集，故Ea>Eb，故A正确，C错误．

8.答案为：D；

解析：

正电荷从A移到B，电场力做功为零，说明AB是一等势线，

所以C到AB的垂直距离d=BC·sin 53°=16 cm，

场强E== V/m=1 000 V/m，方向垂直AB斜向下．

9.答案为：AD；

解析：

电场中场强为零的位置是绝对的，而电势为零的位置是人为选取的，再者场强的大小表征着电势随空间的变化率，而与电势的大小无关，故B错误；由沿电场线方向电势降低，可知电势的升降取决于场强的方向而与场强的大小无关，故C错误．

10.答案为：ABD；

解析：等量异种点电荷+Q、-Q连线的垂直平分线是一条等势线,所以y轴是一条等势线,E、F的电势相等,故A正确;根据电场线的分布情况和对称性可知,B、D两点电场强度相同,故B正确;根据顺着电场线电势降低可知,B点的电势高于D点的电势,而正电荷在电势高处电势能大,所以试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小,故C错误;由以上分析可知,B、E间的电势差等于F、D间的电势差,根据电场力做功公式W=qU得知+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同,故D正确。

11.答案为：BC；

解析：因正电荷由d到e电势能增加,说明电场力做负功,则电势升高,故e点电势高于d点电势,则N点为正电荷,故A错误。由以上分析知,N点为正电荷,其电场线由正电荷到负电荷且与等势面垂直,所以由等势线判断d点的电势低于f点的电势,故B正确。由于电场强度是矢量,据等量异种电荷电场的对称性知,d点和f点的电场强度大小和方向都相同,即电场强度相同,故C正确。将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,电场力的方向与运动方向夹角大于90°,电场力做负功,其电势能一直增加,故D错误。

12.答案为：CD；

解析：

根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知，粒子带负电，选项A错误；粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减小后增大，电势能先增大后减小，选项B错误，C正确；因为b、d两点在同一等势面上，所以在b、d两点的电势能相同，所以粒子经过b点和d点时的速度大小相同，选项D正确．

13.解：

(1)因B、C两点电势相等,小球由B到C只有重力做功,由动能定理得

mgR·sin30°=mv2   解得vC=。

(2)由A到C应用动能定理得WAC+mgh=-0

解得WAC=-mgh=mv2+mgR-mgh

由电势能变化与电场力做功的关系得ΔEp=-WAC=mgh-mv2-mgR。

14.解：

物块先在电场中向右减速，设运动的位移为x1，

由动能定理得－(qE＋μmg)x1=0－mv，所以x1=，

代入数据得x1=0.4 m.

可知，当物块向右运动0.4 m时速度减为零，

因物块所受的静电力F=qE=0.03 N＞Ff=μmg=0.02 N，所以物块将沿x轴负方向加速，

跨过O点之后在摩擦力作用下减速，最终停止在O点左侧某处，设该点距O点距离为x2，

则对全过程由动能定理得－μmg(2x1＋x2)=0－mv，

解得x2=0.2 m.