统考版高考物理复习热点专项练七静电场第56练电场能的性质含答案

这是一份统考版高考物理复习热点专项练七静电场第56练电场能的性质含答案，共10页。试卷主要包含了电场力做功与路径无关，答案等内容，欢迎下载使用。

思维方法
1．电势能、电势、电势差、电场力的功及电荷量是标量，但都有正负，涉及它们的计算要注意正负号问题．
2．电势能、电势都具有相对性，与零电势点的选取有关；电势差与零电势点的选取无关．
3．电场力做功与路径无关．
选择题
1．(多选)[2020·海南卷]空间存在如图所示的静电场，a、b、c、d为电场中的四个点，则( )
A．a点的场强比b点的大
B．d点的电势比c点的低
C．质子在d点的电势能比在c点的小
D．将电子从a点移动到b点，电场力做正功
2．真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等．下列说法正确的是( )
A．该点电荷一定为正电荷
B．P点的场强一定比Q点的场强大
C．P点电势一定比Q点电势低
D．正检验电荷在P点比在Q点的电势能大
3．如图，电荷量分别为Q(Q>0)和－Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点在O与Q之间的x轴上，b点在y轴上．取无穷远处的电势为零．下列说法正确的是( )
A.O点电势为零，电场强度也为零
B．a点的电场强度一定大于b点的电场强度
C．将负的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
D．将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大
4．[2022·江苏苏州统考]将一原来不带电的金属小球N放在一带电小球M的旁边，它们在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示．则下列说法正确的是( )
A．同一带电粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
B．一带正电的粒子从A点由静止释放，仅在电场力作用下，一定沿电场线运动到B点
C．一带负电的粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
D．小球N左端带负电、右端带正电，所以它左端的电势一定低于右端的电势
5．(多选)电荷量大小相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，O点是正方形的中心，电场线分布如图所示，取无限远处电势为零．下列说法正确的是( )
A．正方形右下角点电荷带正电
B．M、N、P三点中N点场强最小
C．M、N、P三点中M点电势最高
D．负电荷在P点的电势能比在O点的电势能小
6．[2022·湖南适应性考试]如图，两个带等量正电的点电荷，分别固定在绝缘水平桌面上的A、B两点，一绝缘圆形细管水平固定在桌面上A、B两点间，且圆形细管的圆心O位于A、B连线的中点，细管与A、B连线及中垂线的交点分别为C、E、D、F.一个带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动，不计一切摩擦．下列说法正确的是( )
A．小球从C运动到D的过程中，速度先减小后增大
B．在两个带正电的点电荷产生的电场中，C点的电势比F点的电势低
C．小球在C、E两点的速度大小相等，有相同的电势能
D．小球在D、F两点所受的电场力相同
7.
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
8．如图所示的匀强电场场强为1.0×103 N/C，abdc为矩形，ab边平行于电场线，ac＝bd＝3 cm，ab＝cd＝4 cm.则下述计算结果正确的是( )
A．ad之间的电势差为50 V
B．ac之间的电势差为30 V
C．将q＝5×10－13 C的点电荷沿矩形路径abdc从a移动到c，电场力做功为1.5×10－11 J
D．将q＝5×10－13 C的点电荷沿abd或acd从a移动到d，电场力做功都是2.0×10－11 J
9.
已知一个无限大的接地金属板与一个点电荷之间的空间电场分布和两个等量异种点电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直．如图所示，MN为很大的不带电的金属平板，且与大地连接．现将一个电荷量为Q的正点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以正点电荷Q为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中a、b连线与金属板垂直．则下列说法正确的是( )
A．a点的电场强度与d点的电场强度相同
B．a、b两点间的电势差等于d、c两点间的电势差
C．将一正试探电荷沿直线ab从a点移到b点的过程中，试探电荷的电势能逐渐减小
D.将一正试探电荷沿圆弧ad从a点移到d点的过程中，试探电荷的电势能始终保持不变
10．(多选)真空中存在两个点电荷q1和q2，电场线的分布如图所示．图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称，一个带电粒子仅在电场力作用下沿虚线轨迹从M移动至N，则以下选项正确的有( )
A．q1<0，q2>0，且|q1|>|q2|
B．Q点的电场强度大于P点的电场强度
C．Q点的电势高于P点的电势
D．此带电粒子带负电，它的电势能先增大后减小
11．(多选)[2022·河北联考]如图所示，a、b、c、d是以O点为圆心的圆弧上的四个点，该圆的半径R＝5 m.a、b、c、d在xOy坐标系的x轴和y轴上，匀强电场的方向与x轴正方向成θ＝53°角，已知O点的电势为零，a点的电势为4 V，则下列说法正确的是( )
A．匀强电场的场强E＝1 V/m
B．b点电势为2.5 V
C．将一个带电荷量为－1 C的试探电荷从b点移到d点，电场力做功为6 J
D．将一个带电荷量为＋1 C的试探电荷从a点移到c点，试探电荷的电势能减少8 J
12．(多选)电场种子处理技术是以电场效应催动种子发育的农业增产新技术．如图所示，在电场种子处理机内部有一等边三角形OPC，O点位于坐标原点，OC与x轴重合，P点坐标为(2 cm，2 eq \r(3) cm)，A、B分别为OP、PC的中点．坐标系处于匀强电场中，且电场方向与坐标平面平行，已知O点电势为6 V，A点电势为3 V，B点电势为0，则下列说法正确的是( )
A．C点电势为3 V
B．C点电势为0
C．该匀强电场的电场强度大小为100 V/m
D．该匀强电场的电场强度大小为100 eq \r(3) V/m
13．如图所示，匀强电场中扇形OAB的圆心角∠AOB＝120°，半径OA为2 m，C点为AB弧的中点，已知电场线平行于扇形所在的平面，一个电荷量为1×10－7 C的正点电荷q1由O点移到无穷远处(电势为0)克服电场力做功为5×10－7 J，若将电荷量为2×10－7 C的负点电荷q2从O点移到A点电势能增加4×10－7J，将此负电荷沿圆弧从A点移到C点电场力做功8×10－7 J，则( )
A．电场强度大小为2 V/m
B．O点电势为5 V
C．A点的电势高于O点电势
D．电荷q2在B点的电势能为－2×10－7 J
第56练 电场能的性质
1．答案：AD
解析：a点的电场线比b点的电场线更密，根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小，可知a点的场强比b点的场强大，故A正确；沿电场线方向电势逐渐降低，故a点的电势低于b点的电势，而负电荷在电势越低的点电势能越大，故电子在a点的电势能高于在b点的电势能，所以将电子从a点移动到b点，电势能减小，电场力做正功，故D正确；根据沿着电场线方向电势不断降低，可知d点的电势比c点的电势高，故B错误；根据正电荷在电势越高的点电势能越大，可知质子在d点的电势能比在c点的电势能大，故C错误．
2．答案：B
解析：该点电荷可能为负电荷，故选项A错误；由于P点周围等势面比Q点周围等势面密，故P点周围的电场线比Q点周围的电场线密，故P点的场强一定比Q点的场强大，故选项B正确；由于该点电荷正负未知，故无法判断P、Q两点电势的相对高低，也无法判断正检验电荷在P、Q两点电势能的相对大小，选项C、D错误．
3．答案：B
解析：等量异种点电荷连线的中垂面是延伸至无穷远的等势面，故O点电势为零，但场强不为零，A项错误；O点是连线上场强最小的点，是连线的中垂面上场强最大的点，故a点场强大于b点场强，B项正确；负电荷受力方向与场强方向相反，从O点到a点，电场力做正功，C项错误；O、b两点在同一等势面上，故试探电荷从这两点移到a点，电场力做功一样多，电势能的变化一样大，D项错误．
4．答案：C
解析：沿着电场线方向电势逐渐降低，则φA>φB，又负电荷在电势高的地方电势能小，故C正确；电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由图可看出A点的电场强度大于B点的电场强度，所以同一带电粒子在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，故A错误；一带正电的粒子从A点由静止释放，仅在电场力作用下，不可能沿着弯曲的电场线运动到B点，故B错误；小球N处于静电平衡状态，是个等势体，所以它左端的电势等于右端的电势，故D错误．
5．答案：AC
解析：根据电场线从正电荷出发到负电荷（无限远处）终止，可知正方形左上角点电荷带正电，右上角点电荷带负电，右下角点电荷带正电，左下角点电荷带负电，选项A正确；根据电场线的疏密表示电场强度的大小，可知M、N、P三点中M点场强最小，选项B错误；根据电场线与等势线垂直和对称性可知，O点电势为零，M点电势为零，N、P两点更接近负电荷，电势为负，所以M、N、P三点中M点电势最高，负电荷在电势高的位置电势能较小，又P点比O点电势低，所以负电荷在P点的电势能比在O点的电势能大，选项C正确，D错误．
6．答案：C
解析：根据两个带等量正电的点电荷的电场特征，可知带负电的小球从C到D的过程中（不含C、D两点）电场力的方向一直与速度方向成钝角，电场力一直做负功，速度一直减小，选项A错误．在两个带正电的点电荷产生的电场中，越靠近正点电荷，电势越高，所以C点的电势比F点的电势高，选项B错误．根据两个带等量正电的点电荷的电场特征和对称性可知，C、E两点的电势相等，电场强度的大小相等、方向相反；带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动，只有电场力做功，带电小球的电势能与动能之和保持不变，所以小球在C、E两点有相同的电势能且动能相等，速度大小相等，选项C正确．由两个带等量正电的点电荷的电场特征和对称性可知，D、F两点的电场强度大小相等、方向相反，所以小球在D、F两点所受的电场力的大小相等、方向相反，选项D错误．
7．答案：A
解析：电荷在A点的电势能大于在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＝1.2×10－8J－0.80×10－8J＝0.40×10－8 J，选项D错误；由UAB＝ eq \f(WAB,q) 得UAB＝ eq \f(0.4×10－8,－1.0×10－9) V＝－4.0 V，所以选项C错误．
8．答案：D
解析：本题考查电势差、电场力做功的计算．a、d之间的电势差为Uad＝E· eq \x\t(ab) ＝1.0×103×0.04 V＝40 V，选项A错误；a、c在同一等势面上，则ac之间的电势差为0，将q＝5×10－13 C的点电荷沿矩形路径abdc从a移动到c，电场力做功为0，选项B、C错误；因为ad之间的电势差为40 V，则将q＝5×10－13 C的点电荷沿abd或acd从a移动到d，电场力做功都是W＝Uadq＝40×5×10－13 J＝2.0×10－11 J，选项D正确．
9．答案：B
解析：由题意以及两个等量异种点电荷电场线的分布特点可知，a点与d点的电场强度大小相等，但方向不同，A错误；由对称性可知，a、b两点间的电势差等于d、c两点间的电势差，B正确；沿直线由a点到b点，电势先升高后降低，因此正试探电荷由a点沿直线运动到b点的过程中，试探电荷的电势能先增大后减小，C错误；由于圆弧ad不是等势面，因此正试探电荷沿圆弧ad从a点移动到d点的过程中，其电势能发生变化，D错误．
10．答案：AD
解析：
由图中电场线的分布，可知q1为负电荷，q2为正电荷，由电场线的疏密可知，q1的电荷量绝对值大于q2的电荷量绝对值，选项A正确．图中P点处电场线比Q点处电场线密，所以P点处电场强度大于Q点处电场强度，选项B错误．只有点电荷q1时，P、Q两点的电势相等，只有点电荷q2时，P点的电势大于Q点的电势，根据叠加原理可知，当q1、q2同时存在时，Q点的电势低于P点的电势，选项C错误．由带电粒子的运动轨迹可知，粒子带负电，运动轨迹切线方向为粒子速度方向，粒子所受的电场力与速度的夹角先成钝角后成锐角，故电场力对粒子先做负功后做正功（如图所示），所以电势能先增大后减小，选项D正确．
11．答案：AD
解析：本题考查电势差与电场强度的关系、电场力做功问题．Oa之间沿电场线方向的距离为d＝R sin 53°＝4 m，电场强度的大小为E＝ eq \f(UaO,d) ＝1 V/m，选项A正确；Ob之间沿电场线方向的距离为x＝R cs 53°＝3 m，则UbO＝φb－φO＝Ex＝3 V，已知φO＝0，则b点电势φb＝3 V，选项B错误；由对称性可知b、d两点的电势差为Ubd＝2ER cs 53°＝6 V，将一个带电荷量为－1 C的试探电荷从b点移到d点，电场力做功Wbd＝qUbd＝－6 J，选项C错误；a、c两点的电势差为Uac＝2ERsin 53°＝8 V，将一个带电荷量为＋1 C的试探电荷从a点移到c点，电场力做功Wac＝q′Uac＝8 J，电势能减少8 J，选项D正确．
12．答案：BD
解析：找OC的中点D，连接AD和BD，如图所示．由几何知识可知AB∥OD，AB∥DC，且AB＝OD＝DC，故UAB＝UOD＝UDC，即φA－φB＝φO－φD＝φD－φC，故φD＝3 V，φC＝0，故A错误，B正确．由于φA＝φD，故AD为等势线，已知电场线和等势线互相垂直且方向由高电势指向低电势，又OB⊥AD且φO>φB，故电场强度方向由O指向B，E＝ eq \f(UOB,dOB) ＝ eq \f(6－0,2\r(3)×10－2) V/m＝100 eq \r(3) V/m，故C错误，D正确．
13．答案：A
解析：本题考查电势差、电势、电势能、电场强度的计算．O点与无穷远处的电势差为UO∞＝ eq \f(WO∞,q1) ＝ eq \f(－5×10－7,1×10－7) V＝－5 V，结合UO∞＝φO－φ∞＝φO，则O点的电势φO＝－5 V，选项B错误；负点电荷q2从O点移到A点电势能增加4×10－7 J，电场力做功为WOA＝－4×10－7 J，则OA间电势差为UOA＝ eq \f(WOA,q2) ＝ eq \f(－4×10－7,－2×10－7) V＝2 V，则A点电势比O点低2 V，φA＝－7 V，选项C错误；UAC＝ eq \f(WAC,q2) ＝ eq \f(8×10－7,－2×10－7) V＝－4 V，由UAC＝φA－φC得φC＝－3 V，由几何知识可知AC∥OB且AC＝OB，则φB－φO＝φC－φA，解得φB＝－1 V，电荷q2在B点的电势能为Ep＝q2φB＝2×10－7 J，选项D错误；A、C连线中点的电势为 eq \f(φA＋φC,2) ＝－5 V，与O点电势相等，则这两点连线为等势线，由几何知识可知，AC与其垂直，AC与电场线平行，电场强度大小为E＝ eq \f(UCA,R) ＝ eq \f(4,2) V/m＝2 V/m，选项A正确．