2022届高考物理选择题专题强化训练：匀强电场中电势差跟电场强度的关系(北京使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：匀强电场中电势差跟电场强度的关系(北京使用)，共14页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共17小题；共68分）
1. 下列说法正确的是
A. 由公式 E=Ud 得，电场强度 E 与电势差 U 成正比，与两点间距离 d 成反比
B. 由公式 E=Ud 得，在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大，电场强度就越小
C. 在匀强电场中，任意两点间电势差等于场强和这两点间距离的乘积
D. 公式 E=Ud 只适用匀强电场

2. 如图所示，匀强电场场强 E=100 V/m，A 、 B 两点相距 10 cm，A 、 B 连线与电场线夹角为 60° ，则 UBA 为
A. −10 V B. 10 V C. −5 V D. −53 V

3. 在水深超过 200 m 的深海，光线极少，能见度极低，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出生物电，获取食物，威胁敌害，保护自己。若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达 104 V/m，可击伤敌害，电鳗身长为 50 cm，则电鳗在放电时产生的瞬间电压为
A. 10 V B. 500 V C. 5000 V D. 10000 V

4. 下列图中，a 、 b 、 c 是匀强电场中的三个点，各点电势 φa=10 V，φb=2 V，φc=6 V，a 、 b 、 c 三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是
A. B.
C. D.

5. 一平行板电容器两极板间距为 d 、极板面积为 S，电容为 ɛ0Sd，其中 ɛ0 是常量。对此电容器充电后断开电源，当增加两板间距时，电容器极板间
A. 电场强度不变，电势差变大B. 电场强度不变，电势差不变
C. 电场强度减小，电势差不变D. 电场强度减小，电势差减小

6. 如图所示的实验装置中，极板 A 接地，平行板电容器的极板 B 与一个灵敏的静电计相接。将 A 极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电荷量 Q 、电容 C 、两极间的电压 U，电容器两极板间的场强 E 的变化情况是
A. Q 变小，C 不变，U 不变，E 变小
B. Q 变小，C 变小，U 不变，E 不变
C. Q 几乎不变，C 变小，U 变大，E 不变
D. Q 几乎不变，C 变小，U 变大，E 变小

7. 关于静电场的下列说法中正确的是
A. 在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向
B. 公式 E=Ud 也适用于求解非匀强电场的场强
C. 电荷在等势面上移动时不受电场力
D. 若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小，而动能不一定增加

8. 传感器是把非电学物理量（如位移、压力、流量、声强等）转换成电学量的一种元件。如图所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号。电路中 a 、 b 构成一个电容器，b 是固定不动的金属板，a 是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源 S 发出频率恒定的声波使 a 振动，则 a 在振动过程中
A. a 、 b 板之间的电场强度不变
B. a 、 b 板所带的电荷量不变
C. 电路中始终有方向不变的电流
D. 向右位移最大时，电容器的电容量最大

9. 如图所示，平行板电容器的电容为 C，极板带电荷量 Q，极板间距为 d，今在两极间正中央放一带电荷量为 q 的点电荷，则它所受到的电场力大小为
​
A. k2Qqd2B. k4Qqd2C. QqCdD. 2QqCd

10. 下列说法中正确的是
A. 在电场中，电场强度大的点，电势必定高
B. 电荷置于电势越高的点，其所具有的电势能也越大
C. 电场中电场强度大的地方，沿电场线方向电势降落快
D. 一带电粒子只受电场力作用在电场中运动时，电势能一定变化

11. 如图所示，在平面直角坐标系中，有一个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 0 V，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. 2003 V/m C. 100 V/m D. 1003 V/m

12. 假设空间某一静电场的电势 φ 随 x 变化情况如图所示，根据图中信息可以确定下列说法中正确的是
A. 空间各点场强的方向均与 x 轴垂直
B. 将电荷沿 x 轴从 0 移到 x1 的过程中，电荷做匀加速直线运动
C. 正电荷沿 x 轴从 x2 移到 x3 的过程中，电场力做正功，电势能减小
D. 负电荷沿 x 轴从 x4 移到 x5 的过程中，电场力做负功，电势能增加

13. 如图所示，等边三角形 ABC 处在匀强电场中，其中电势 φA=φB=0，φC=φ。保持该电场的大小和方向不变，让等边三角形以 A 点为轴在纸面内顺时针转过 30∘，则此时的 B 点电势为
A. 33φ B. 12φ C. −33φ D. −12φ

14. 如图所示，处于真空中的正方体存在着电荷量为 +q 或 −q 的点电荷，点电荷位置图中已标明，则 a 、 b 两点电场强度和电势均相同的图是
A. B.
C. D.

15. 两个不等量异种点电荷位于 x 轴上，a 带正电，b 带负电，∣qa∣>∣qb∣，a 、 b 相对坐标原点位置对称，取无限远处的电势为零。下列各图正确描述 x 轴上的电势 φ 随位置 x 变化规律的是
A. B.
C. D.

16. 如图所示，匀强电场中有一个以 O 为圆心，半径为 R 的圆，电场方向与圆所在平面平行，A 、 O 两点电势差为 U，一带正电的粒子在该电场中运动，经 A 、 B 两点时速度方向沿圆的切线，速度大小均为 v0，粒子重力不计
A. 粒子在 A 、 B 间是做圆周运动
B. 粒子从 A 到 B 的运动过程中，动能先增大后减小
C. 匀强电场的电场强度 E=UR
D. 圆周上电势最高的点与 O 点的电势差为 2U

17. 匀强电场中的三点 A 、 B 、 C 是一个三角形的三个顶点，AB 的长度为 1 m，D 为 AB 的中点，如图所示，已知电场线的方向平行于 △ABC 所在平面，A 、 B 、 C 三点的电势分别为 14 V 、 6 V 和 2 V。设场强大小为 E，一电荷量为 1×10−6 C 的正电荷从 D 点移到 C 点电场力所做的功为 W，则
A. W=8×10−6 J E>8 V/m B. W=6×10−6 J E>6 V/m
C. W=8×10−6 J E≤8 V/m D. W=6×10−6 J E≤6 V/m

二、双项选择题（共11小题；共44分）
18. 如图所示，图中五点均在在匀强电场中，它们刚好是一个圆的四个等分点和圆心。已知电场线与圆所在平面平行。下列有关圆心 O 和等分点 a 的电势、电场强度的相关描述，正确的是
A. a 点的电势为 6 V
B. a 点的电势为 −2 V
C. O 点的场强方向指问 a 点
D. O 点的场强方向指向电势为 2 V 的点

19. 下述关于匀强电场的结论错误的是
A. 根据 E=UABd，电场强度与电场中两点间的距离 d 成反比
B. 根据 U=Ed 可知，电场中两点的电势差与这两点的距离成正比
C. 匀强电场的场强在数值上等于沿场强方向每单位长度上的电势差值
D. E=UABd 用于匀强电场

20. 下列关于匀强电场的结论正确的是
A. 公式 E=Fq 也适用于匀强电场
B. 根据 U=Ed 可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比
C. 匀强电场的场强在数值上等于沿场强方向每单位长度上的电势差
D. 匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向相同

21. 如图所示，在电场中任意取一条电场线，电场线上的 a 、 b 两点相距为 d，则
A. a 点场强一定大于 b 点的场强
B. a 点的电势一定高于 b 点的电势
C. a 、 b 两点间的电势差一定等于 Ed（E 为 a 点的场强）
D. a 、 b 两点间的电势差在数值上等于单位正电荷由 a 点沿任意路径移动到 b 点的过程中电场力所做的功

22. 下述关于匀强电场的结论错误的是 。
A. 公式 E=Fq 也适用于匀强电场
B. 根据 U=Ed 可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比
C. 匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值
D. 匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一致

23. 空间某一静电场的电势 φ 在 x 轴上分布如图所示，x 轴上两点 B 、 C 的电场强度在 x 方向上的分量分别为 EBx 、 ECx。下列说法正确的有
A. EBx 的大小大于 ECx 的大小
B. EBx 的方向沿 x 轴正方向
C. 电荷在 O 点受到的电场力在 x 方向上的分量最大
D. 负电荷沿 x 轴从 B 移到 C 的过程中，电场力先做正功，后做负功

24. 平行板电容器的两极板 A 、 B 接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关 S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为 θ，如图所示，则
A. 保持开关 S 闭合，带正电的 A 极板向 B 极板靠近，则 θ 角增大
B. 保持开关 S 闭合，带正电的 A 极板向 B 极板靠近，则 θ 角不变
C. 开关 S 断开，带正电的 A 极板向 B 极板靠近，则 θ 角增大
D. 开关 S 断开，带正电的 A 极板向 B 极板靠近，则 θ 角不变

25. 空间某一静电场的电势 φ 在 x 轴上分布如图所示，x 轴上 B 、 C 两点的电场强度在 x 方向上的分量分别是 EBx 、 ECx。下列说法中正确的有
A. EBx 的大小大于 ECx 的大小
B. EBx 的方向沿 x 轴正方向
C. 电荷在 O 点受到的电场力在 x 方向上的分量最大
D. 负电荷沿 x 轴从 B 移到 C 的过程中，电场力先做正功，后做负功

26. 如图所示是一个由电池、电阻 R 与平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两极板间距离的过程中
A. 电容器 A 板始终带正电荷B. 电容器的电容变小
C. 电阻 R 中有从 a 流向 b 的电流D. A 、 B 板间的电场强度增大

27. 在光滑的绝缘水平面内有一沿 x 轴的静电场，其电势 φ 随坐标 x 的变化而变化，变化的图线如图所示（图中 φ0 已知）。有一质量为 m 、带电量为 q 的带负电小球（可视为质点）从 O 点以某一未知速度 v0 沿 x 轴正向移动到点 x4。则下列叙述正确的是
A. 带电小球从 O 运动到 x1 的过程中，所受电场力逐渐增大
B. 带电小球从 x1 运动到 x3 的过程中，电势能一直增大
C. 若小球的初速度 v0=2φ0qm，则运动过程中的最大速度为 6φ0qm
D. 要使小球能运动到 x4 处，则初速度 v0 至少为 2φ0qm

28. 如图所示为密立根实验示意图，两水平放置的金属板，充电后与电源断开连接，其板间距为 d，电势差为 U，现用一喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入板间，若其中一质量为 m 的油滴恰好能悬浮在板间，重力加速度为 g，则下列说法正确的是
A. 该油滴所带电荷量大小为 mgdU
B. 密立根通过该实验测出了电子的电荷量
C. 该油滴所带电荷量可能为 −2.0×10−18 C
D. 若把上金属板向下平移一段距离，该油滴将向上运动

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 在场强大小为 E 的匀强电场中，任意取两点 A 、 B，测得它们的间距为 d，则它们的电势差 UAB 可能等于
A. 0 B. Ed2 C. Ed D. 2Ed

30. 连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时
A. 电容器的电容 C 变大
B. 电容器极板的带电荷量 Q 变大
C. 电容器两极板间的电势差 U 变大
D. 电容器两极板间的电场强度 E 变大
答案
第一部分
1. D
2. C
【解析】公式 U＝Ed 中，d 是沿场强方向的距离，A 、 B 两点沿电场线方向的距离 d=lcs60∘=0.1×12 m=0.5 m。B 点电势低于 A 点电势，则 UBA=−Ed=−100×0.05 V=−5 V。
3. C
【解析】瞬间电压即瞬间电势差，题中也没有说明电鳗的头尾间产生的电场是不是匀强电场，但告诉了该电场唯一确定的场强值，这意味着我们可以把它当匀强电场处理，因此，可以用 U=Ed 求解，所以 U=Ed=104×0.5 V=5000 V，正确选项为 C。
4. D
【解析】由题意可知：直线 ab 的中点的电势为 6 V，与 c 点等势，故应按D图进行求解，电场的方向则由电势高处指向电势低处，D图表示正确。
5. A
【解析】由 C=QU 和 C=ɛ0Sd，电容器充电后断开电源，极板所带电荷量不变，因为 d 增大，所以 C 减小，U 增大；
而由 E=Ud=Qɛ0S 可知，E 不变，A正确。
6. C
7. D
8. D
【解析】 a 、 b 始终跟电源相连，电势差 U 不变，由于 a 、 b 间距离变化，由 E=Ud 知场强变化，A错误；
由 C=ɛrS4πkd 知 d 变化时 C 变化，a 向右位移最大时，电容最大，D正确；
由 Q=CU 知 a 、 b 所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误.
9. C
【解析】平行板间的电压 U=QC，所以两板间的场强 E=Ud=QCd，电场力的大小 F=qE=QqCd，C 正确。
10. C
【解析】电场中电势的高低具有相对意义，与零势能点的选择有关，因此电势与场强没有直接的联系，场强大的地方电势可能低，反之亦然，A错；
负电荷置于电势越高的地方，其具有的电势能反而越小，B错；
由 U=Ed 可知，距离相同时，场强大的地方电势差大，沿电场线方向电势降落快，C正确；
带电粒子只受电场力作用，可以在一个等势面上做匀速圆周运动，如电子绕原子核的运动，此时电场力不做功，带电粒子的电势能不变，D错。
11. A
【解析】在匀强电场中，沿某一方向电势降落，则在这一方向上电势均匀降落，故 OA 的中点 C 的电势 φC=3 V（如图所示），因此 B 、 C 在同一等势面上.
O 点到 BC 的距离 d=OCsinα，而 sinα=OBOB2+OC2=12，所以 d=12OC=1.5×10−2 m。
根据 E=Ud 得，匀强电场的电场强度 E=Ud=31.5×10−2 V/m=200 V/m，故选项A正确，选项B、C、D错误.
12. D
【解析】由图看出，x 轴上各点电势不全相等，x 轴不是一条等势线，所以空间各点场强的方向不全与 x 轴垂直，故选项A错误；将电荷沿 x 轴从 0 移到 x1 的过程中，各点电势相等，图象的斜率为零，电场力为零，电荷做匀速直线运动，故选项B错误；正电荷沿 x 轴从 x2 移到 x3 的过程中，电势升高，电荷的电势能增大，电场力做负功，故选项C错误；负电荷沿 x 轴从 x4 移到 x5 的过程中，电势降低，电荷的电势能增加，电场力做负功，故选项D正确。
13. C
【解析】设等边三角形的边长为 l，则匀强电场 E=φ32l，当让等边三角形以 A 点为轴在纸面内顺时针转过 30∘，则 B1 点到 AB 的距离为 l1=l2，所以 U=Ed=φ32l×l2=3φ3，故转动后 B 点的电势为 −3φ3，故选项A、B、D错误，选项C正确。
14. D
【解析】根据点电荷的电场强度公式 E=kqr2 可得各个点电荷在正方体的顶点的电场场强大小，可计算得 a 、 b 两点电场强度大小相等，根据正电荷的受力判断场强的方向相反，故A错误.
根据点电荷的电场强度公式 E=kqr2，可求得各个点电荷在 a 、 b 两点的电场场强大小，再根据矢量的合成，可得 a 、 b 两点的电场场强大小不等，故B错误.
根据点电荷的电场强度公式 E=kqr2，得 a 、 b 两点的电场场强大小相等，再根据矢量合成，求出合场强相等，再根据正电荷的受力判断场强的方向不同，故C错误.
根据点电荷的电场强度公式 E=kqr2 可得各个点电荷在 a 、 b 两点的电场场强大小相等，再根据矢量合成，求出合场强相等，再根据正电荷的受力判断场强的方向相同 . 再根据 U=Φ2−Φ1 ， U=Ed 得，Φ2−Φ1=Ed 可判断 a 、 b 两电势相等，故D正确.
15. D
【解析】先画 x 轴上的电场线，如图所示：图中 c 点是电场强度为零的点；沿着电场线电势降低，无穷远处的电势为零，φ−x 图象的切线斜率表示电场强度；a 电荷左侧的电势是逐渐减小为零；a 、 b 电荷之间是向右电势逐渐降低；b 点右侧是电势先升高后降低，最后为零；故A、B、C错误，D正确。
16. D
【解析】
带电粒子仅受电场力作用，由于粒子在 A 、 B 两点动能相等，则电势能也相等。因为匀强电场，所以两点的连线 AB 即为等势面。根据等势面与电场线垂直特性，从而画出电场线 CO，由曲线运动条件可知，正电粒子所受的电场力沿着 CO 方向，因此粒子从 A 到 B 做抛体运动，故A错误；由 A 选项分析可知，速度方向与电场力方向失夹角先大于 90∘ 后小于 90∘，电场力对于运动来说先是阻力后是动力，所以动能先减小后增大，故B错误；匀强电场的电场强度 U=Ed 式中的 d 是沿着电场强度方向的距离，因而由几何关系可知，UAO=E×22R，所以 E=2UR，故C错误；圆周上，电势最高的点与 O 点的电势差为 U=ER=2UR×R=2U，故D正确。
17. A
【解析】因为是匀强电场，故 D 点电势 φD=φA+φB2=10 V，所以 D 、 C 两点间的电势差 UDC=φD−φC=8 V，W=qUDC=8×10−6 J；
由上图可以看出等势线 BBʹ 并不与 AB 垂直，故 AB 非电场线，AB 间沿电场线方向的距离 l<1 m，E=UA−UBl>14−61 V/m=8 V/m，故选项A正确。
第二部分
18. A， D
【解析】由匀强电场特征可知：在匀强电场中，沿某一直线若存在电势变化，则沿与该直线平行的其他直线也会存在相同的电势变化规律，所以有 10 V−6 V＝φa−2 V，解得 φa＝6 V，选项A正确、B错误；O 点与 a 点处于同一等势面上，所以 O 点场强方向垂直 O 与 a 连线指向电势为 2 V 的点，选项C错误，选项D正确。
19. A， B
【解析】电场强度由电场本身决定，与电场中两点间的距离无关，A错误；在匀强电场中，电场中两点的电势差与这两点的距离成正比，B错误；E=UABd 适用于匀强电场，且表明了匀强电场的场强在数值上等于沿场强方向单位长度上的电势差值，C、D正确。
20. A， C
21. B， D
【解析】场强方向不能表示场强大小，A 项错；
沿场强方向电势降低，B项对；
因为此电场不一定是匀强电场，C 项错；
由电势差的定义知 D项对.
22. B， D
23. A， D
【解析】在 φ−x 图中，图象的斜率表示场强大小。结合题中图象的特点可知 EBx>ECx，EOx=0，故 A项对，C项错。根据电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低可知，EBx 沿 x 轴负方向，B项错。负电荷沿 x 轴从 B 移到 O，电势由低到高，电场力做正功。从 O 再到 C，电势由高到低，电场力做负功，D项对。
24. A， D
【解析】球在电场中平衡，则所受电场力、重力及绳的拉力的合力为零。
由平衡条件得 tanθ=qEmg，故要判断 θ 的变化，只需判断电场强度 E 的变化即可。
S 闭合时，U 不变，A 向 B 靠近，d 减小，由 E=Ud，可知 E 增大，θ 角增大，故A正确；
S 断开，则 Q 不变，A 向 B 靠近，E 不变，则 θ 角不变，故D选项正确。
25. A， D
【解析】由题图可知：O→B，φ 减小，B 处电场强度的 x 分量 EBx 水平向左，O→C，φ 减小，C 处电场强度的 x 分量 ECx 水平向右，则知负电荷沿 x 轴从 B→C，电场力先做正功后做负功，D正确，B错；对极小的一段 Δx 对应电势差 U=Δφ，x 方向电场强度分量 Ex=ΔφΔx，即图线斜率。O 点 ExO=0，电荷受电场力 x 分量等于 0，C错，A正确。
26. A， D
【解析】电容器 A 板始终和电源正极相连，所以 A 板电势高，带正电荷，A项正确；板间距离减小，由 C=ɛrS4πkd 知电容变大，B项错；由 Q=CU 可知电容器电荷量增大，则电源继续向电容器充电，所以电流方向为从 b 流向 a，C项错；由 U=Ed 可知电场强度 E 增大，D项正确。
27. B， C
【解析】由 E=Ud 知，φ−x 图象的斜率等于电场强度，则可知小球从 O 运动到 x1 的过程中，场强不变，由 F=qE 知，粒子所受电场力保持不变。故 A 错误；负电荷在电势高处电势能小，则小球从 x1 运动到 x3 的过程中，电势不断减少，负电荷的电势能一直增大。故 B 正确；若小球的初速度 v0=2φ0qm，当小球运动到 x1 处时，电场力做正功最大，粒子的速度最大，从 x=0 到 x1 处，根据动能定理得：qφ0=12mvm2−12mv02，由题意，有：v0=2φ0qm，解得最大速度为：vm=6φ0qm。故C正确；若小球恰好运动到 x1 处，初速度 v0 最小，从 x=0 到 x3 处，根据动能定理得：qφ0=12mv02，解得 v0=2qφ0m。故D错误。
28. A， B
【解析】根据平衡条件，有：mg=qUd，故 q=mgdU，然后发现 q 总是某个最小值的整数倍，可估算出电子的电量，故选项A 、B 正确；不同油滴的所带电荷量虽不相同，但都是最小电荷量（元电荷）的整数倍，故C错误；若把上金属板向下半移一段距离，根据 C=ɛrS4πkd，Q=CU，E=Ud 可得，E=4πkQɛrS，因两板带电量一定，故若把上金属板向下平移一段距离，两板场强不变，故油滴将不动，选项D错误。
第三部分
29. A， B， C
30. A， B， D
【解析】平行板电容器的电容 C=ɛrS4πkd。当两极板间距离 d 减小时，电容 C 变大，选项A正确.
平行板电容器连接在电池两极上，两极板间的电压为定值，选项C错误.
根据电容定义式，C=QU ， Q=CU ， U 不变，C 变大，所以 Q 变大，选项B正确.
平行板电容器两极板间的电场是匀强电场，E=Ud ， U 不变，d 减小，所以 E 变大，选项D正确.