（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)21 電場能的性質(zhì)

課后限時(shí)集訓(xùn)21電場能的性質(zhì)建議用時(shí)：45分鐘1(多選)(2019·遼寧遼南協(xié)作校一模)一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)，若在a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢能相等，則()Aa、b兩點(diǎn)的電勢一定相等Ba、b兩點(diǎn)場強(qiáng)可能相等C作用于該點(diǎn)電荷的電場力一定始終與其移動方向垂直D該點(diǎn)電荷一定沿等勢面移動AB同一個(gè)點(diǎn)電荷若在a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢能相等，根據(jù)電勢能與電勢的關(guān)系可知，a、b兩點(diǎn)的電勢一定相等，選項(xiàng)A正確；a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度可能相等，選項(xiàng)B正確；根據(jù)題述信息能得出點(diǎn)電荷從靜電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力做功為零，不能得出作用于該點(diǎn)電荷的電場力一定始終與其運(yùn)動方向垂直，也不能得出該點(diǎn)電荷一定沿等勢面移動，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2(2019·廣東佛山教學(xué)質(zhì)檢二)在維護(hù)和檢修高壓供電線路時(shí)，為了不影響城市用電，電工經(jīng)常要在高壓線上帶電作業(yè)。為了保障電工的安全，電工全身要穿上用金屬絲線編織的衣服。如圖所示為電工站在高壓直流輸電線的A供電線上作業(yè)，其頭頂上方有B供電線，B供電線的電勢高于A電線的電勢。虛線表示電工周圍某一截面上的等差等勢線，c、d、e、f是等勢線上的四個(gè)點(diǎn)。以下說法中正確的是()A在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電場最強(qiáng)B在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電勢最高C若將某電子由c移到f，其電勢能將增大D將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，它會向e點(diǎn)所在等勢面運(yùn)動C等差的等勢線疏密表示場強(qiáng)的大小，越密越大，則在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電場最強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；由題可知在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電勢最高，故B錯(cuò)誤，若將某電子由c移到f，電場力做負(fù)功，其電勢能將增大，故C正確；將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，它會向c點(diǎn)所在等勢面運(yùn)動，故D錯(cuò)誤。3(多選)如圖所示，虛線為電場中的三個(gè)等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等。一個(gè)質(zhì)子在A點(diǎn)的電勢能小于其在B點(diǎn)的電勢能，下列說法中正確的是()AA點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的高BA點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的低C質(zhì)子在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的大D質(zhì)子在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的小BD正電荷在電場中電勢高的位置，電勢能大，由于帶正電的質(zhì)子在A點(diǎn)的電勢能小于其在B點(diǎn)的電勢能，則知A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的低，故A錯(cuò)誤，B正確；等差等勢面的疏密代表場強(qiáng)的大小，故B點(diǎn)的場強(qiáng)大于A點(diǎn)的場強(qiáng)，質(zhì)子在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的小，故C錯(cuò)誤，D正確。4(多選)(2019·重慶部分區(qū)縣聯(lián)考)如圖所示，真空中有一點(diǎn)電荷甲固定在O點(diǎn)，虛線是其在周圍空間產(chǎn)生的電場的三個(gè)等勢面，且相鄰的兩個(gè)等勢面間電勢差相同。實(shí)線是點(diǎn)電荷乙在電場中運(yùn)動軌跡，S、M、N為運(yùn)動軌跡與等勢面的交點(diǎn)，下列說法一定正確的是()A電勢M>SB甲、乙為同種電荷C電勢能EPM>EPND場強(qiáng)大小ES>ENBC本題考查電場強(qiáng)度、電勢和電勢能等。由于題中沒有給出固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷甲的電性，不能判斷出M、S兩點(diǎn)電勢高低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)點(diǎn)電荷乙在電場中運(yùn)動軌跡可知，甲、乙為同種電荷，選項(xiàng)B正確；點(diǎn)電荷乙在電場中從M運(yùn)動到N，電場力做正功，電勢能減小，電勢能EPM>EPN，選項(xiàng)C正確；根據(jù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式可知，場強(qiáng)大小ES<EN，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5(2019·永州模擬)水平線上的O點(diǎn)放置一點(diǎn)電荷，圖中畫出了電荷周圍對稱分布的幾條電場線，如圖所示。以水平線上的某點(diǎn)O為圓心，畫一個(gè)圓，與電場線分別相交于a、b、c、d、e，則下列說法正確的是()Ab、e兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同Bb、c兩點(diǎn)間電勢差等于e、d兩點(diǎn)間電勢差Ca點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢D電子在d點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能B由圖看出，b、e兩點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等，但方向不同，而電場強(qiáng)度是矢量，所以b、e兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不同，故A錯(cuò)誤；根據(jù)對稱性可知，b、c兩點(diǎn)間電勢差與e、d兩點(diǎn)間電勢差相等，故B正確；根據(jù)順著電場線電勢逐漸降低可知，離點(diǎn)電荷O越遠(yuǎn)，電勢越低，故a點(diǎn)電勢低于c點(diǎn)的電勢，故C錯(cuò)誤；d點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢，由Epqe，則知電子在d點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能，故D錯(cuò)誤。6電場中有A、B兩點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢能為1.2×108 J，在B點(diǎn)的電勢能為0.80×108 J。已知A、B兩點(diǎn)在同一條電場線上，如圖所示，該點(diǎn)電荷的電荷量的絕對值為1.0×109 C，那么()A該電荷為負(fù)電荷B該電荷為正電荷CA、B兩點(diǎn)的電勢差UAB4.0 VD把電荷從A移到B，靜電力做功為W2.5×1010 JAA點(diǎn)的電勢能大于B點(diǎn)的電勢能，從A到B靜電力做正功，所以該電荷一定為負(fù)電荷，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；靜電力做功WABEpAEpB1.2×108 J0.80×108 J0.40×108 J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由UAB得UAB V4.0 V，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。7(2019·池州模擬)如圖所示，在勻強(qiáng)電場中有一長方形ABCD，邊長AB12 cm、BC16 cm，勻強(qiáng)電場方向與長方形ABCD所在平面平行，A、B、C三點(diǎn)的電勢A15 V，B3 V，C35 V，則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小和方向?yàn)?)A300 V/m，沿AB方向B250 V/m，沿AC方向C200V/m，沿AD方向D150 V/m，沿BD方向B由幾何關(guān)系知，AC20 cm，過B點(diǎn)作AC邊上的高BO，BO0.8AB9.6 cm，AO0.6AB7.2 cm，AC之間的電勢差UACAC50 V，在勻強(qiáng)電場中，電勢降落與距離成正比，所以UAO·UAC·50 V18 V，則O3 V，由此判斷B、O兩點(diǎn)等勢，BO是等勢線，電場強(qiáng)度方向與BO垂直，沿著AC方向，E V/m250 V/m，選項(xiàng)B正確。8(多選)某靜電場中x軸上的電勢隨x坐標(biāo)變化的圖象如圖所示，­x圖象關(guān)于軸對稱，a、b兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等。將一電荷從x軸上的a點(diǎn)由靜止釋放后粒子沿x軸運(yùn)動到b點(diǎn)，運(yùn)動過程中粒子只受電場力作用，則下列說法正確的是()A該電荷一定帶負(fù)電B電荷在b點(diǎn)時(shí)動能為零C從O到b，電荷的電勢能減小D從a到b電場力對電荷先做正功，后做負(fù)功BD此­x圖象可視為在x軸上關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對稱的兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷，在它們連線上電勢隨x坐標(biāo)變化的圖象。由于a、b兩點(diǎn)等電勢，該電荷一定帶正電，由動能定理可知，將一電荷從x軸上的a點(diǎn)由靜止釋放后沿x軸運(yùn)動到b點(diǎn)，電荷到b點(diǎn)時(shí)動能為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電荷從O到b，電勢升高，電荷的電勢能增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電荷從a到b，電勢能先減小后增大，電場力對電荷先做正功，后做負(fù)功，選項(xiàng)D正確。9(2019·西安高三質(zhì)檢)如圖是勻強(qiáng)電場遇到空腔導(dǎo)體后的部分電場線分布圖，電場線的方向如圖中箭頭所示，M、N、Q是以直電場線上一點(diǎn)O為圓心的同一圓周上的三點(diǎn)，OQ連線垂直于MN。以下說法正確的是()AO點(diǎn)電勢與Q點(diǎn)電勢相等BM、O間的電勢差小于O、N間的電勢差C將一負(fù)電荷由M點(diǎn)移到Q點(diǎn)，電荷的電勢能增加D在Q點(diǎn)釋放一個(gè)正電荷，正電荷所受電場力將沿與OQ垂直的方向豎直向上C由題圖中電場線的方向可知M>O>N，再作出此電場中過O的等勢線，可知O>Q，A錯(cuò)誤；且MO間的平均電場強(qiáng)度大于ON間的平均電場強(qiáng)度，故UMO>UON，B錯(cuò)誤；因UMQ>0，負(fù)電荷從M到Q電場力做負(fù)功，電勢能增加，C正確；正電荷在Q點(diǎn)所受的電場力方向沿電場線的切線方向而不是圓周的切線方向，D錯(cuò)誤。10(2019·淄博實(shí)驗(yàn)中學(xué)4月考試)如圖所示，空間有一正三棱錐P­ABC，D點(diǎn)是BC邊上的中點(diǎn)，O點(diǎn)是底面ABC的中心，現(xiàn)在頂點(diǎn)P點(diǎn)固定一正的點(diǎn)電荷，則下列說法正確的是()AABC三點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B底面ABC為等勢面C將一正的試探電荷從B點(diǎn)沿直線BC經(jīng)過D點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力對該試探電荷先做負(fù)功后做正功D若B、C、D三點(diǎn)的電勢為B、C、D，則有BDDCCA、B、C三點(diǎn)到P點(diǎn)的距離相等，根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式Ek分析可知，A、B、C三點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，但方向不同；A、B、C的三個(gè)點(diǎn)到場源電荷的距離相等，在同一等勢面上，但底面ABC上其他點(diǎn)到場源電荷的距離與A、B、C三點(diǎn)到場源電荷的距離不等，故底面ABC所在平面不是等勢面，故A、B錯(cuò)誤。將一正的試探電荷從B點(diǎn)沿直線BC經(jīng)過D點(diǎn)移到C點(diǎn)，電勢先升高后降低，電勢能先增大后減小，則靜電力對該試探電荷先做負(fù)功后做正功，故C正確。由于B、C的兩個(gè)點(diǎn)到場源電荷的距離相等，在同一等勢面，即BC，而D點(diǎn)又是BC的中點(diǎn)，則有BDCD，故D錯(cuò)誤。11(多選)兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷，固定在圖中P、Q兩點(diǎn)，MN為PQ連線的中垂線，交PQ于O點(diǎn)，A點(diǎn)為MN上的一點(diǎn)。一帶負(fù)電的試探電荷q，從A點(diǎn)由靜止釋放，只在靜電力作用下運(yùn)動。取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，則()Aq由A點(diǎn)向O點(diǎn)的運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動Bq由A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動的過程電勢能逐漸減小Cq運(yùn)動到O點(diǎn)時(shí)的動能最大Dq運(yùn)動到O點(diǎn)時(shí)電勢能為零BC兩等量正點(diǎn)電荷在連線的中垂線MN上的電場強(qiáng)度方向從O點(diǎn)向兩側(cè)沿中垂線指向無窮遠(yuǎn)處，場強(qiáng)大小從O點(diǎn)沿MN到無窮遠(yuǎn)處先變大后變小，因此q由靜止釋放后，在變化的電場力作用下做直線運(yùn)動的加速度不斷變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；q由A點(diǎn)到O點(diǎn)電場力做正功，電勢能減小，B項(xiàng)正確；在MN上O點(diǎn)電勢最高，因此q在O點(diǎn)的電勢能最小，由于只有電場力做功，因此電勢能與動能的和是一定值，電勢能最小時(shí)，動能最大，C項(xiàng)正確；O點(diǎn)的電勢不為零，因此q在O點(diǎn)時(shí)的電勢能不為零，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12在某個(gè)電場中，x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E隨x坐標(biāo)變化的圖線如圖所示，圖線關(guān)于原點(diǎn)O中心對稱。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子只在電場力作用下沿x軸做直線運(yùn)動，x軸上xx1和xx1是粒子運(yùn)動軌跡上的兩點(diǎn)，下列說法中正確的是()Ax軸上xx1和xx1兩點(diǎn)電場強(qiáng)度和電勢都相同B粒子從xx1點(diǎn)到xx1點(diǎn)的運(yùn)動過程中，經(jīng)過xx1和xx1兩點(diǎn)時(shí)速度一定相同C粒子運(yùn)動過程中，經(jīng)過xx1點(diǎn)的加速度與經(jīng)過xx1點(diǎn)的加速度相同D粒子從xx1點(diǎn)到xx1點(diǎn)的運(yùn)動過程中電勢能先增大后減小B由E­x圖象可知，xx1和xx1兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等、方向相反，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子在這兩點(diǎn)所受電場力也大小相等、方向相反，由于粒子只在電場力作用下運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律可知，粒子在這兩點(diǎn)的加速度大小相等、方向相反，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；E­x圖象中圖線與橫軸所圍的面積表示電勢差，因此粒子由xx1運(yùn)動到x0的過程和由x0運(yùn)動到xx1的過程電場力分別做的功滿足W1W2，根據(jù)動能定理可知，粒子經(jīng)過xx1和xx1兩點(diǎn)時(shí)速度一定相同，故選項(xiàng)B正確；題中未能說明粒子的電性或運(yùn)動狀態(tài)，因此粒子從xx1點(diǎn)到xx1點(diǎn)的運(yùn)動過程中電勢能可能先增大后減小，也可能先減小后增大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。13(2019·南寧模擬)如圖甲所示，在光滑絕緣的水平面上固定兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷。M、O、N為兩點(diǎn)電荷連線上的點(diǎn)。其中O為連線中點(diǎn)，且MOON。在M點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)電荷量為q的正試探電荷，結(jié)果該試探電荷在MN間做來回往復(fù)運(yùn)動，在一個(gè)周期內(nèi)的v­t圖象如圖乙所示，則下列說法正確的是()甲乙AM和N兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢完全相同B試探電荷在O點(diǎn)所受電場力最大，運(yùn)動的速度也最大C試探電荷在t2時(shí)刻到達(dá)O點(diǎn)，t4時(shí)刻到達(dá)N點(diǎn)D試探電荷從M經(jīng)O到N的過程中，電勢能先減小后增大D根據(jù)等量的正點(diǎn)電荷的電場的特點(diǎn)可知，M和N兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向相反，而電勢是相同的，故A錯(cuò)誤；根據(jù)等量的正點(diǎn)電荷的電場的特點(diǎn)可知，O點(diǎn)的電勢最低，電場強(qiáng)度為0，所以試探電荷在O點(diǎn)所受電場力最小，運(yùn)動的速度最大，故B錯(cuò)誤；試探電荷在t2時(shí)刻的速度再次等于0，所以在t2時(shí)刻到達(dá)N點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；由圖可知，試探電荷從M經(jīng)O到N的過程中，速度先增大后減小，則動能先增大后減小，所以電勢能先減小后增大，故D正確。14(多選)(2019·四川成都七中模擬)空間存在勻強(qiáng)電場，在電場中建立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rarc2 cm，rb2 cm，d點(diǎn)在yOz平面上，且dbOb。將帶電荷量為q2.5×1016 C的試探電荷從d點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力做功為零，從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)電場力做功W1.2×1014 J，b、O間電勢差UbO24 V，由此可判斷()A空間電場強(qiáng)度的方向沿x軸正方向B空間電場強(qiáng)度的大小為8×102 V/mCc、O間電勢差UcO24 VD電場中的等勢面垂直于xOy平面BD試探電荷從d點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力做功為零，說明勻強(qiáng)電場垂直于db，且db在等勢面上，故電場中的等勢面垂直于xOy平面，則電場平行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間電勢差Uab48 V，b、O間電勢差UbO24 V，則原點(diǎn)O與ab中點(diǎn)電勢相等，故過原點(diǎn)O作ab中點(diǎn)的連線Oe為等勢線，三角形中a點(diǎn)電勢最低，因此作Oe的垂線指向a即為xOy平面上的一條電場線，所以場強(qiáng)方向與x軸正方向成30°角，場強(qiáng)大小E V/m8×102 V/m，故B正確、A錯(cuò)誤；cO平行于db，故c、O間電勢差為0，故C錯(cuò)誤。8