2022届高考物理选择题专题强化训练：电场对电荷的作用 电场力 电势能 电势差 电势 等势面(北京使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：电场对电荷的作用 电场力 电势能 电势差 电势 等势面(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24小题；共96分）
1. 在某电场中，将一带电荷量为 q=+2.0×10−9 C 的点电荷从 a 点移到 b 点，静电力做功 Wab=−4.0×10−8 J，则 a 、 b 两点间的电势差 Uab 为
A. −400 VB. −200 VC. −20 VD. 20 V

2. 下列说法中正确的是
A. 沿电场线方向电势降低，所以电势降低的方向就是电场的方向
B. 在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功
C. 在电场中将电荷由 a 点移到 b 点，静电力做功为零，则该电荷一定是在等势面上运动
D. 某等势面上各点的场强方向与该等势面平行

3. 如图，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面。A 、 B 是同一等势面上的两点，C 为另一等势面上的一点，下列判断正确的是
A. A 点场强与 B 点场强相同
B. C 点电势高于 B 点电势
C. 将电子从 A 点移到 B 点，静电力不做功
D. 将质子从 A 点移到 C 点，其电势能增加

4. 一个带电小球在空中从 a 点运动到 b 点的过程中，重力做功 5 J，静电力做功 2 J，克服阻力做功 1 J。由此可判断出
A. 重力势能增加 5 JB. 电势能增加 2 J
C. 动能增加 6 JD. 机械能减少 3 J

5. 如图所示，虚线表示某电场的等势面，实线表示一带电粒子仅在静电力作用下由 A 运动到 B 的轨迹。粒子在 A 点的加速度为 aA 、 动能为 EkA 、电势能为 EpA；在 B 点的加速度为 aB 、动能为 EkB 、电势能为 EpB。则下列结论正确的是
A. aA>aB，EkA>EkBB. aAEpB
C. aAaB，EkA
6. 关于静电场的性质有以下几种说法，其中正确的是
A. 点电荷沿电场线移动，电势能可能不变
B. 负电荷克服电场力做功，电势能减小
C. 沿电场线方向电势降低，但电场强度可能增大
D. 电势降低的方向就是电场强度的方向

7. 关于电荷的电势能，下列说法正确的是
A. 电荷在电场强度大的地方，电势能一定大
B. 电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零
C. 只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少
D. 只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少

8. 关于电场力做功和电势能，正确的说法是
A. 在仅受电场力作用时，任何带电微粒在电场中由静止开始运动，其电势能一定减少
B. 某电荷处于电势较高处所具有的电势能一定比在电势较低处所具有的电势能大
C. 电荷从电势较高处移到电势较低处时电场力对电荷做正功
D. 移动电荷时电场力做正功但电势能不一定减小

9. 如图所示，a、b两点位于以负点电荷−Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则( )
A. a点场强的大小比b点大B. b点场强的大小比c点小
C. a点电势比b点高D. b点电势比c点低

10. 如图所示，一带电粒子从 P 点以初速 v 射入匀强电场，仅受电场力的作用，则可能的运动轨迹及电势能的变化情况是
A. 轨迹 a，电势能变大B. 轨迹 b，电势能变小
C. 轨迹 c，电势能变小D. 轨迹 d，电势能变小

11. 如图所示，在点电荷 −Q 的电场中，M 、 N 是两个等势面。现将一点电荷 +q 从 a 点分别经路径 ① 和路径 ②（经过 c 点）移到 b 点，在这两个过程中
A. 都是电场力做功，沿路径 ① 做的功比沿路径 ② 做的功少
B. 都是电场力做功，沿路径 ① 做的功等于沿路径 ② 做的功
C. 都是克服电场力做功，沿路径 ① 做的功大于沿路径 ② 做的功
D. 都是克服电场力做功，沿路径 ① 做的功等于沿路径 ② 做的功

12. 如图所示，在 xOy 平面内有一个以 O 为圆心、半径 R=0.1 m 的圆，P 为圆周上的一点，O 、 P 两点连线与 x 轴正方向的夹角为 θ。若空间存在沿 y 轴负方向的匀强电场，场强大小 E=100 V/m，则 O 、 P 两点的电势差可表示为
A. UOP=−10sinθ(V) B. UOP=10sinθ(V)
C. UOP=−10csθ(V) D. UOP=10csθ(V)

13. 根据 α 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个 α 粒子的运动轨迹。α 粒子从 a 运动到 b 、再运动到 c 的过程中，下列说法正确的是
A. 加速度先变小，后变大
B. 动能先增加，后减少
C. 电势能先减少，后增加
D. 电场力先做负功，后做正功，总功等于零

14. 如图所示，实线和虚线分别表示某电场的电场线和等势线，下列说法中正确的是
A. c 点场强大于 a 点场强
B. c 点电势高于 a 点电势
C. c 、 b 两点间的电势差大于 c 、 a 两点间的电势差
D. 若将一试探电荷 +q 由 a 点移动到 b 点，电场力做正功

15. 如图所示为一对不等量异种点电荷的电场线分布，下列说法正确的是
A. Q1 的电性无法确定
B. B 处没画电场线，故 B 处电场强度为零
C. A 点电势一定高于 B 点电势
D. 将一电子从 A 移到 B 点，静电力对电子做正功

16. 如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个试探电荷（试探电荷电性不确定）在这个电场中的轨迹，若试探电荷是从 a 处运动到 b 处，以下判断正确的是
A. 电荷从 a 到 b 加速度减小B. b 处场强小
C. b 处电势高D. 电荷在 b 处速度小

17. 两点电荷 q1 和 q2（电性和电荷量大小均未知）分别固定在 x 轴上的 −2L 和 2L 处。两电荷连线上各点电势 φ 随 x 变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 从 −2L 处到 2L 处场强先减小后增大
B. −L 处的场强沿 x 轴负方向
C. 将一电子从 −2L 处移动到 2L 处，静电力做正功
D. x 轴上只有一个点的场强为 0，且位于 2L 处的左边

18. 如图所示，A 、 B 两板间加速电压为 U1，C 、 D 两板间偏转电压为 U2，板间距离为 d。一个质量为 m 的粒子（24He）自 A 板起由静止相继被加速、偏转，飞离偏转电场时的最大侧移为 C 、 D 板间距离的一半，则它的出射速度的大小为
A. e(2U1+U2)mB. 2e(2U1+U2)mC. e(2U1+U2)2mD. e(U1+U2)m

19. 图中虛线 a 、 b 、 c 、 d 、 f 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面 b 上的电势为 2 V。一电子水平向右做直线运动（不计重力），经过 a 时的动能为 10 eV，从 a 到 d 的过程中克服电场力所做的功为 6 eV。下列说法正确的是
A. 平面 a 的电势为最低
B. 该电子可能到达不了平面 f
C. 该电子经过平面 d 时，其电势能为 4 eV
D. 该电子经过平面 b 时的速率是经过 d 时的 2 倍

20. 金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A 、 B 、 C 、 D 为电场中的四个点，则
A. B 、 D 两点的电势相等
B. B 点的电场强度比 D 点的大
C. 负电荷在 C 点的电势能低于在 A 点的电势能
D. 正电荷由 D 点静止释放，若只受电场力作用，则该电荷沿电场线运动到 B 点

21. 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

22. 如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x 轴垂直于环面且过圆心 O。下列关于 x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是
​
A. O 点的电场强度为零，电势最低
B. O 点的电场强度为零，电势最高
C. 从 O 点沿 x 轴正方向，电场强度减小，电势升高
D. 从 O 点沿 x 轴正方向，电场强度增大，电势降低

23. 如图中虚线所示为静电场中的等势面 1 、 2 、 3 、 4 相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面 3 的电势为 0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过 a 、 b 点时的动能分别为 26 eV 和 5 eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为 −8 eV，它的动能应为
A. 8 eVB. 13 eVC. 20 eVD. 34 eV

24. 对于真空中电荷量为 q 的静止点电荷而言，当选取离点电荷无穷远处的电势为零时，离点电荷距离为 r 的位置的电势为 φ=kqr （ k 为静电力常量 ），如图所示，两电荷量大小均为 Q 的异种点电荷相距为 d，现将一质子（电荷量为 e ）从两电荷连线上的 A 点沿以负电荷为圆心、半径为 R 的半圆形轨迹 ABC 移到 C 点，在质子从 A 到 C 的过程中，系统电势能的变化情况为
A. 减少 2kQeRd2−R2 B. 增加 2kQeRd2+R2 C. 减少 2kQed2−R2 D. 增加 2kQed2+R2

二、双项选择题（共3小题；共12分）
25. 如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧。对矿粉分离的过程，下列表述正确的有
A. 带正电的矿粉落在右侧B. 电场力对矿粉做正功
C. 带负电的矿粉电势能变大D. 带正电的矿粉电势能变小

26. 下列说法中正确的是
A. 无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大
B. 无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大
C. 无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大
D. 无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大

27. 如图所示，M 、 N 为真空中相距 2L 的两个等量负点电荷，O 为两电荷连线的中点，a 、 b 为连线上的两点，且距 O 点的距离均为 x(x≪L)，下列说法正确的是
A. a 、 b 两点的场强相同
B. a 、 b 两点的电势相同
C. 在 a 点由静止释放一电子，则电子在 a 、 b 之间做简谐运动
D. 以 M 为球心做一球面，电子在该球面上任意两点间移动时，电场力均不做功

三、多项选择题（共3小题；共12分）
28. 一带负电的粒子只在静电力作用下沿 x 轴正方向运动，其电势能随位移的变化关系如图所示，则下列说法正确的是
A. 粒子从 x1 处运动到 x2 处的过程中静电力做正功
B. x1 处电场强度方向沿 x 轴正方向
C. x1 处的电场强度小于 x2 处的电场强度
D. x1 处的电势比 x2 处的电势低

29. 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子 P+ 和 P3+，经电压为 U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为 B 、方向垂直纸面向里，有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子 P+ 在磁场中转过 θ=30∘ 后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子 P+ 和 P3+
A. 在电场中的加速度之比为 1∶1
B. 在磁场中运动的半径之比为 3∶1
C. 在磁场中转过的角度之比为 1∶2
D. 离开电场区域时的动能之比为 1∶3

30. 如图所示，在 a 点由静止释放一个质量为 m 、 电荷量为 q 的带电粒子，粒子到达 b 点时速度恰好为零，设 ab 所在的电场线竖直向下，a 、 b 间的高度差为 h，则
A. 带电粒子带负电
B. a 、 b 两点间的电势差 Uab=mghq
C. b 点场强大于 a 点场强
D. a 点场强大于 b 点场强
答案
第一部分
1. C
【解析】根据电势差公式有 Uab=Wabq=−4×10−82.0×10−9 V=−20 V，选项C正确，A、B、D错误。
2. B
【解析】沿电场线方向电势降低，电场的方向是电势降低最快的方向，电势降低的方向不一定就是电场的方向，选项A错误；等势面与电场线垂直，故沿着等势面移动电荷，电荷所受静电力与运动方向一直垂直，静电力不做功，选项B正确；在电场中将电荷由 a 点移到 b 点，静电力做功为零，说明 a 与 b 两点的电势相等，该电荷不一定是在等势面上运动，选项C错误；等势面与电场强度方向垂直，选项D错误。
3. C
【解析】A 、 B 两点的场强大小相等，方向不同，A错；
B 点电势高于 C 点电势，B错；
A 、 B 在同一等势面上，将电子从 A 点移到 B 点，电势能不变，静电力不做功，C对；
由于 φA>φC，质子带正电，故将质子由 A 点移到 C 点，其电势能减少，D错。
4. C
【解析】重力做功等于重力势能的减少量，重力做功 5 J，故重力势能减少 5 J，选项A错误；静电力做功等于电势能的减少量，静电力做功 2 J，故电势能减少 2 J，选项B错误；合力做功等于动能的增加量，合力做功等于各个分力做功的代数和，总功为 W总=WG+W电+W阻=5 J+2 J−1 J=6 J，故动能增加 6 J，选项C正确；除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量，除重力外，静电力做功 2 J，空气阻力做功 −1 J，故机械能增加 1 J，选项D错误。
5. C
【解析】根据等差等势面稀疏处电场强度小、密集处电场强度大，可知 A 处电场强度小于 B 处。由静电力公式和牛顿第二定律可得 qE=ma，由此可知 aAEkB，EpA6. C
7. D
【解析】电场强度与电势能无关，电势能有相对性可以人为规定零势能面，故 A、B 均错。
只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功电势能减少，若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功电势能增大，故 D 正确。
8. A
9. D
【解析】【分析】根据点电荷电场强度的计算公式E=kQr2判断电场强度的大小；根据沿电场线方向电势降低分析电势高低。
【解析】解：AB、根据点电荷电场强度的计算公式E=kQr2可知，a点场强的大小和b点电场强度大小相等，b点场强的大小比c点大，故AB错误；
CD、a、b在以负点电荷为球心的同一球面上，即在同一等势面上，故a点电势和b点电势相等，根据沿电场线方向电势降低可得b点电势比c点低，故C错误、D正确。
故选：D。
【点评】本题主要是考查电场强度大小的判断和电势高低的判断，掌握电场强度的计算公式和电势高低的判断方法是关键。
10. C
11. B
12. A
【解析】由题图可知匀强电场的方向是沿 y 轴负方向的。沿着电场线的方向电势是降低的，所以 P 点的电势高于 O 点的电势，O 、 P 两点的电势差 UOP 为负值。根据电势差与场强的关系 UOP=−Ed=−E⋅Rsinθ=−10sinθ(V)，所以A正确。
13. D
14. B
【解析】 a 点的电场线比 c 点的电场线密，可知 a 点的场强大于 c 点的场强，故A错误；
沿电场线方向电势逐渐降低，可知 c 点的电势高于 a 点电势，故B正确；
因为 b 、 a 两点电势相等，可知 c 、 b 两点间的电势差等于 c 、 a 两点间的电势差，故C错误；
a 、 b 两点电势相等，将一试探电荷 +q 由 a 点移动到 b 点，电场力不做功，故D错误。
15. C
【解析】根据电场线的特点可知，Q1 带正电，选项A错误；电场线实际并不存在，没有画出电场线的位置不代表没有电场，根据电场强度叠加原理可得出 B 处场强不为零，选项B错误；沿着电场线方向电势降低，所以 A 点电势一定高于 B 点电势，选项C正确；根据负电荷沿着电场线方向运动电势能增加，可知将一电子从 A 点移到 B 点，电势能增加，静电力对电子做负功，选项D错误。
16. D
【解析】由牛顿第二定律，a=qEm，电荷从 a 到 b 加速度增大，A项错误；
电场线密的地方场强大，b 处场强大，B项错误；
由于试探电荷电性不确定，所以电场线方向不确定，电势高低不确定，C项错误；
由 a 到 b 过程中，电场力做负功，由动能定理得电荷在 b 处速度小，D项正确。
17. A
【解析】φ−x 图线斜率的绝对值表示场强大小，从 −2L 处到 2L 处场强先减小后增大，选项A正确；
从 −L 处的左边到右边，电势降低，由沿电场线方向电势降低可知，−L 处场强方向沿 x 轴正方向，选项B错误；
从 −2L 处到 2L 处，电势降低，由于移动的是电子，所以电子的电势能增大，静电力做负功，选项C错误；
由图象可知，−2L 处的电荷为正电荷电荷量较大，2L 处的电荷为负电荷，电荷量较小，则在 x 轴上只有一个点的场强为零，且位于 2L 处的右边，选项D错误。
18. B
【解析】24He 的电荷量为 2e，粒子飞离偏转电场时的最大侧移为 C 、 D 板间距离的一半，则粒子进入与离开偏转电场的两点间的电势差为 U偏转=E2⋅12d=12E2d=12U2，粒子从进入加速电场到离开偏转电场的过程中，由动能定理得 2eU1+2e⋅12U2=12mv2−0，解得 v=2e(2U1+U2)m，选项B正确。
19. B
20. C
21. D
【解析】电场线的疏密表示电场强度的大小，1 点的电场强度大于 2 点、 3 点的电场强度，选项A、B错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，在同一等势面上各点的电势相等，1 点的电势高于 2 点电势，2 点、 3 点处于同一等势面上，电势相等，选项C错误，D正确
22. B
【解析】圆环上均匀分布着正电荷，可以将圆环等效为很多正点电荷的组成，同一条直径的两端点的点电荷的合场强类似于等量同种电荷的场强，故圆环的中心的合场强一定为零，x 轴上的合场强，在圆环的右侧方向沿轴向右，左侧方向沿轴向左，电场强度都呈现先增大后减小的趋势，因沿电场线的方向电势逐渐降低，所以可得 O 点的电势最高，选项 B 正确。
23. C
【解析】设相邻等势面之间的电势差大小为 U，正电荷从 a 运动到 b, 动能减少，电势能增加，可知 b 点的电势高于 a 点，则 φa=−2U，φb=U，设正电荷的电荷量为 q，则正电荷在 a 点、 b 点的电势能 Epa=−2qU，Epb=qU，据能量守恒定律 Eka+Epa=Ekb+Epb，代入数据得 qU=7 eV
设点电荷运动到 c 点时，其动能、电势能分别为 Ekc 、 Epc，且 Epc=−8 eV
据能量守恒定律 Eka+Epa=Ekc+Epc
26 eV+(−14 eV)=Ekc+(−8 eV)
Ekc=20 eV。
24. A
【解析】 A 点的电势为 φA=−kQR+kQd−R=−kQ(d−2R)R(d−R)；C 点的电势为 φC=−kQR+kQd+R=−kQdR(d+R)
则 A 、 C 间的电势差为 UAC=φA−φC=−kQ(d−2R)R(d−R)−[−kQdR(d+R)]=2kQRd2−Q2，质子从 A 移到 C，电场力做功为 WAC=eUAC=2kQeRd2−Q2，是正功，所以质子的电势能减少 2kQeRd2−Q2，故A正确。
第二部分
25. B， D
【解析】正电的矿粉受电场力向左，落在左侧，选项A错误；不论带正电还是带负电，电场力对矿粉均做正功，电势能均减小，选项C错误，选项B、D正确。
26. A， C
【解析】无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误；
电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，故C正确，D错误.
27. B， C
【解析】根据两个等量负点电荷的电场和电势分布特点及对称性可知，a 、 b 两点的场强大小相等，方向相反，a 、 b 两点的电势相同，故A错误，B正确；因为 a 、 O 之间的合场强指向 M，b 、 O 之间的合场强指向 N，所以电子在 a 、 b 之间受到的电场力均指向平衡位置 O，设电子到 O 点的距离为 r(r≤x≪L)，设负点电荷的电荷量为 Q，则电子在 a 、 b 之间所受电场力的合力大小为 F=keQ(L−r)2−keQ(L+r)2=keQ4LrL2−r22=keQ4LrL41−r2L22≈4keQL3r，所以电子所受合力大小与到平衡位置的距离成正比，符合简谐运动回复力的特征，则电子将在 a 、 b 之间做简谐运动，故C正确；根据两个等量负点电荷的电势分布特点可知，以 M 为球心做的球面并非等势面，所以电子在该球面上任意两点间移动时，电场力可能做功，故D错误。
第三部分
28. A， C， D
【解析】带负电粒子从 x1 处运动到 x2 处的过程中电势能减小，则静电力做正功，选项A正确；静电力做正功，说明粒子所受的静电力方向沿 x 轴正方向粒子带负电，可知电场强度方向沿 x 轴负方向，选项B错误；根据 ΔEp=−FΔx，知 Ep−x 图线斜率的绝对值等于静电力，由题图知粒子在 x1 处所受的静电力小于在 x2 处所受的静电力，因此 x1 处的电场强度小于 x2 处的电场强度，选项C正确；电场强度方向沿 x 轴负方向，根据顺着电场线方向电势逐渐降低，可知 x1 处的电势比 x2 处的电势低，选项D正确。
29. B， C， D
【解析】磷离子 P+ 与 P3+ 电荷量之比 q1∶q2=1∶3, 质量相等，在电场中加速度 a=qEm，由此可知，a1∶a2=1∶3，选项A错误；离子进入磁场中做圆周运动的半径 r=mvqB，又 qU=12mv2，故有 r=1B2mUq，即 r1∶r2=3∶1，选项B正确；设离子 P3+ 在磁场中偏角为 α，则 sinα=dr2，sinθ=dr2（d 为磁场宽度），故有 sinθ∶sinα=1∶3，已知 θ=30∘，故 α=60∘，选项C正确；全过程中只有电场力做功，W=qU，故离开电场区域时的动能之比即为电场力做功之比，所以 Ek1∶Ek2=W1∶W2=1∶3。
30. A， B， C
【解析】带电粒子由 a 到 b 的过程中，重力做正功，而动能没有增大，说明电场力做负功。根据动能定理有：mgh−qUab=0，解得 a 、 b 两点间电势差为 Uab=mghq。因为 a 点电势高于 b 点电势，Uab>0，所以粒子带负电，选项 A、B 皆正确；
带电粒子由 a 向 b 运动的过程中，在重力和电场力共同作用下，先加速运动后减速运动，因为重力为恒力，所以电场力为变力，且电场力越来越大，由此可见 b 点场强大于 a 点场强，选项 C 正确，D 错误。