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2022版高考物理一轮复习 课后练习21 电场能的性质

2022版高考物理一轮复习 课后练习21 电场能的性质

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电场能的性质
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1．(2019·辽宁辽南协作校一模)一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，若在a点和b点的电势能相等，则(　　)
A．a、b两点的电势一定相等
B．a、b两点场强不可能相等
C．作用于该点电荷的电场力一定始终与其移动方向垂直
D．该点电荷一定沿等势面移动
A　[同一个点电荷若在a点和b点的电势能相等，根据电势能与电势的关系可知，a、b两点的电势一定相等，选项A正确；a、b两点的电场强度可能相等，选项B错误；根据题述信息能得出点电荷从静电场中的a点移到b点电场力做功为零，不能得出作用于该点电荷的电场力一定始终与其运动方向垂直，也不能得出该点电荷一定沿等势面移动，选项C、D错误。]
2．(2019·江苏启东中学高三月考)如图所示，静电喷涂时，被喷工件接正极，喷枪口接负极，它们之间形成高压电场。涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹。下列说法正确的是(　　)

A．涂料微粒一定带负电
B．图中虚线也可视为高压电场的部分电场线
C．电场力对微粒先做正功后做负功
D．喷射出的微粒动能不断转化为电势能
A　[由题图知，工件带正电，则在涂料微粒向工件靠近的过程中，涂料微粒带负电，故A正确；由于涂料微粒有初速度，初速度和电场力不一定方向相同，故涂料微粒的运动轨迹不一定沿电场线方向运动，故无法确定电场线，故B错误；涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，故C错误；因电场力对涂料微粒做正功，其动能增大，电势能减小，电势能转化为动能，故D错误。]
3．(2021·湖北省新高考适应性考试)如图所示，在电场强度大小为E的匀强电场中，某电场线上有两点M和N，距离为2d。在M和N处分别固定电荷量为＋q和－q的两个点电荷。下列说法正确的是　　)

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
D　[点电荷＋q受到的静电力为匀强电场给其向右的电场力qE以及点电荷－q所给其向右的库仑力k，合力为F1＝qE＋k，方向水平向右；点电荷－q受到的静电力为匀强电场给其向左的电场力qE以及点电荷＋q所给其向左的库仑力k，合力为F2＝qE＋k，方向水平向左，故A错误；将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力做功既有电场力对点电荷＋q做功为qEd，又有点电荷－q库仑力对其做正功，故B错误；交换两个点电荷的位置，静电力对点电荷＋q做正功，对点电荷－q也做正功，代数和不为0，故C错误；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，此时库仑力做功相互抵消，电场力对两个点电荷所做功相互抵消，故静电力对两个点电荷做功之和为零，D正确。]
4．(2019·重庆部分区县联考)如图所示，真空中有一点电荷甲固定在O点，虚线是其在周围空间产生的电场的三个等势面，且相邻的两个等势面间电势差相同。实线是点电荷乙在电场中运动轨迹，S、M、N为运动轨迹与等势面的交点，下列说法一定正确的是(　　)

A．电势φM>φS B．甲、乙为异种电荷
C．电势能EPM>EPN D．场强大小ES>EN
C　[本题考查电场强度、电势和电势能等。由于题中没有给出固定在O点的点电荷甲的电性，不能判断出M、S两点电势高低，选项A错误；根据点电荷乙在电场中运动轨迹可知，甲、乙为同种电荷，选项B错误；点电荷乙在电场中从M运动到N，电场力做正功，电势能减小，电势能EPM>EPN，选项C正确；根据点电荷电场强度公式可知，场强大小ES与电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是(　　)

A．b、e两点的电场强度相同
B．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差
C．a点电势高于c点电势
D．电子在d点的电势能大于在b点的电势能
B　[由图看出，b、e两点电场强度的大小相等，但方向不同，而电场强度是矢量，所以b、e两点的电场强度不同，故A错误；根据对称性可知，b、c两点间电势差与e、d两点间电势差相等，故B正确；根据顺着电场线电势逐渐降低可知，离点电荷O越远，电势越低，故a点电势低于c点的电势，故C错误；d点的电势高于b点的电势，由Ep＝qφ＝－eφ，则知电子在d点的电势能小于在b点的电势能，故D错误。]
6．电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8 J，在B点的电势能为0.80×10－8 J。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量的绝对值为1.0×10－9 C，那么(　　)

A．该电荷为负电荷
B．该电荷为正电荷
C．A、B两点的电势差UAB＝4.0 V
D．把电荷从A移到B，静电力做功为W＝2.5×10－10 J
A　[A点的电势能大于B点的电势能，从A到B静电力做正功，所以该电荷一定为负电荷，故选项A正确，选项B错误；静电力做功WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8 J－0.80×10－8 J＝0.40×10－8 J，选项D错误；由UAB＝得UAB＝ V＝－4.0 V，所以选项C错误。]
7．(2019·池州模拟)如图所示，在匀强电场中有一长方形ABCD，边长AB＝12 cm、BC＝16 cm，匀强电场方向与长方形ABCD所在平面平行，A、B、C三点的电势φA＝15 V，φB＝－3 V，φC＝－35 V，则匀强电场的电场强度大小和方向为(　　)

A．300 V/m，沿AB方向
B．250 V/m，沿AC方向
C．200V/m，沿AD方向
D．150 V/m，沿BD方向
B　[由几何关系知，AC＝20 cm，过B点作AC边上的高BO，BO＝0.8AB＝9.6 cm，AO＝0.6AB＝7.2 cm，AC之间的电势差UAC＝φA－φC＝50 V，在匀强电场中，电势降落与距离成正比，＝，所以UAO＝·UAC＝·50 V＝18 V，则φO＝－3 V，由此判断B、O两点等势，BO是等势线，电场强度方向与BO垂直，沿着AC方向，E＝＝ V/m＝250 V/m，选项B正确。]
8．某静电场中x轴上的电势随x坐标变化的图象如图所示，φ­x图象关于φ轴对称，a、b两点到O点的距离相等。将一电荷从x轴上的a点由静止释放后粒子沿x轴运动到b点，运动过程中粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是(　　)

A．该电荷一定带负电
B．电荷在b点时动能为正
C．从O到b，电荷的电势能减小
D．从a到b电场力对电荷先做正功，后做负功
D　[此φ­x图象可视为在x轴上关于坐标原点对称的两个等量正点电荷，在它们连线上电势随x坐标变化的图象。由于a、b两点等电势，该电荷一定带正电，由动能定理可知，将一电荷从x轴上的a点由静止释放后沿x轴运动到b点，电荷到b点时动能为零，选项A、B错误；电荷从O到b，电势升高，电荷的电势能增大，选项C错误；电荷从a到b，电势能先减小后增大，电场力对电荷先做正功，后做负功，选项D正确。]
9．如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是(　　)

A．O点电势与Q点电势相等
B．M、O间的电势差小于O、N间的电势差
C．将一负电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加
D．在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上
C　[由题图中电场线的方向可知φM>φO>φN，再作出此电场中过O的等势线，可知φO>φQ，A错误；且MO间的平均电场强度大于ON间的平均电场强度，故UMO>UON，B错误；因UMQ>0，负电荷从M到Q电场力做负功，电势能增加，C正确；正电荷在Q点所受的电场力方向沿电场线的切线方向而不是圆周的切线方向，D错误。]

10．(2020·江苏高邮模拟)在电荷量分别为2q和－q的两个点电荷形成的电场中，电场线分布如图所示，在两点电荷连线上有a、b、c三点，且b、c两点到正点电荷距离相等，则下列说法不正确的是(　　)

A．在两点电荷之间的连线上不存在一处电场强度为零的点
B．将一电子从a点由静止释放，它将在a、b间往复运动
C．c点的电势高于b点的电势
D．负试探电荷在a点具有的电势能比在b点时具有的电势能小
B　[电场线是从正电荷出发，终止于负电荷，由电场的叠加原理可知，在两点电荷之间的连线上不存在电场强度为零的点，故A正确；由于ab间的电场强度方向始终由a指向b，所以电子受到向右的电场力，所以在a处由静止释放电子，电子将向右运动，故B错误；正电荷与b点和c点的距离相等，由题图可知，正电荷与b点间的电场线比正电荷与c点间的电场线更密，由公式U＝Ed，所以电势降落更多，即b点电势比c点电势更低，故C正确；由题图可知，从a点到b点电势越来越低，根据负电荷在电势低处电势能大，所以负试探电荷在a点具有的电势能比在b点时具有的电势能小，故D正确。]
11．两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A点为MN上的一点。一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动。取无穷远处的电势为零，则(　　)

A．q由A点向O点的运动是匀加速直线运动
B．q由A点向O点运动的过程电势能逐渐增加
C．q运动到O点时的动能最大
D．q运动到O点时电势能为零
C　[两等量正点电荷在连线的中垂线MN上的电场强度方向从O点向两侧沿中垂线指向无穷远处，场强大小从O点沿MN到无穷远处先变大后变小，因此q由静止释放后，在变化的电场力作用下做直线运动的加速度不断变化，A项错误；q由A点到O点电场力做正功，电势能减小，B项错误；在MN上O点电势最高，因此q在O点的电势能最小，由于只有电场力做功，因此电势能与动能的和是一定值，电势能最小时，动能最大，C项正确；O点的电势不为零，因此q在O点时的电势能不为零，D项错误。]
12．在某个电场中，x轴上各点的电场强度E随x坐标变化的图线如图所示，图线关于原点O中心对称。一质量为m、电荷量为q的粒子只在电场力作用下沿x轴做直线运动，x轴上x＝x1和x＝－x1是粒子运动轨迹上的两点，下列说法中正确的是(　　)

A．x轴上x＝x1和x＝－x1两点电场强度和电势都相同
B．粒子从x＝－x1点到x＝x1点的运动过程中，经过x＝x1和x＝－x1两点时速度一定相同
C．粒子运动过程中，经过x＝x1点的加速度与经过x＝－x1点的加速度相同
D．粒子从x＝－x1点到x＝x1点的运动过程中电势能先增大后减小
B　[由E­x图象可知，x＝x1和x＝－x1两点电场强度大小相等、方向相反，故选项A错误；粒子在这两点所受电场力也大小相等、方向相反，由于粒子只在电场力作用下运动根据牛顿第二定律可知，粒子在这两点的加速度大小相等、方向相反，故选项C错误；E­x图象中图线与横轴所围的面积表示电势差，因此粒子由x＝－x1运动到x＝0的过程和由x＝0运动到x＝x1的过程电场力分别做的功满足W1＝－W2，根据动能定理可知，粒子经过x＝x1和x＝－x1两点时速度一定相同，故选项B正确；题中未能说明粒子的电性或运动状态，因此粒子从x＝－x1点到x＝x1点的运动过程中电势能可能先增大后减小，也可能先减小后增大，故选项D错误。]
13．(2019·江苏金陵中学高考模拟)如图所示，不带电的金属球B接地，在B球附近放置一个带正电q的小球A，A的重力不计。现由静止开始释放A球，在A运动过程中下列说法正确的是(　　)

A．A向B做匀加速运动
B．B球的电势不断增加
C．B球上感应电荷数保持不变
D．A、B球上电荷相互作用电势能不断减小
D　[由于静电感应，金属球B表面感应出现负电荷，A向B运动，根据F＝可得金属球B对A作用力变大，根据F＝ma可得A的加速度变大，故选项A错误； 由于金属球B接地，B球的电势为零，故选项B错误；A向B靠近，B球上感应电荷数增大，故选项C错误；A向B运动，电场力做正功，所以A、B球上电荷相互作用电势能不断减小，故选项D正确。]
14．(2021·江苏省新高考适应性考试)带电粒子碰撞实验中，t＝0时粒子A静止，粒子B以一定的初速度向A运动。两粒子的v­t图像如图所示，仅考虑静电力的作用，且A、B未接触。则(　　)

A．A粒子质量小于B粒子　
B．两粒子在t1时刻的电势能最大
C．A在t2时刻的加速度最大
D．B在0～t3时间内动能一直减小
B　[两粒子碰撞过程动量守恒，则由图可知，在t＝0时刻p0＝mBv0，在t＝t2时刻p2＝mAvA，则mBv0＝mAvA，因v0>vA，则mB