2023年上海高三物理模拟卷汇编：电场力的性质

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一、单选题
1．（2023·上海长宁·统考二模）如图所示，真空中两个点电荷+Q1、-Q2固定在x轴上的A、B两点，其带电量Q1=4Q2，P为Q2右侧一点，且。a、b、c为P点两侧的三点，且aP=Pb=bc。取无穷远处电势为零，下列说法正确的是（ ）
A．a、b两点场强大小相等，方向相反
B．b点电势低于c点电势
C．将+q沿x轴从a点移动到b点，其电势能先减小后增大
D．将-q由a点静止释放，则其经过P点时动能最大
【答案】D
【详解】A．取向右为正方向，设bc间距离为，根据电场的叠加原理，可得a点场强为
b点场强为
故可知a、b两点场强方向相反，但是大小不等，A错误；
BC．根据前面分析可知P点右侧任意点的场强方向水平向右，PB间的场强方向水平向左；沿着电场线方向电势降低，故b点电势高于c点电势；同理可知从a点到b点，电势先增大后减小，故可知将+q沿x轴从a点移动到b点，其电势能先增大后减小，BC错误；
D．P点场强为
将-q由a点静止释放，在P点左侧时受到的电场力水平向右，做加速运动，到达P点时加速度为0，在P点右侧时受到的电场力水平向左，做减速运动，故经过P点时速度最大即动能最大，D正确。
故选D。
2．（2023·上海崇明·统考二模）下列物理概念的建立，其思想方法与建立“自由落体运动”模型相似的是（ ）
A．瞬时速度B．点电荷C．电场强度D．加速度
【答案】B
【详解】“自由落体运动”模型是理想模型，而“点电荷”模型也是理想物理模型。
故选B。
3．（2023·上海奉贤·统考二模）下列物理量的单位正确的是（ ）
A．电动势的单位是V/CB．电场强度的单位是N/C
C．磁通量的单位是T/mD．磁感应强度的单位是N/m
【答案】B
【详解】A．电动势的单位是V，故A错误；
B．电场强度的单位是N/C，故B正确；
C．磁通量的单位是Wb，故C错误；
D．磁感应强度的单位是T，故D错误；
故选B。
4．（2023·上海徐汇·统考二模）某电场的电场线分布如图所示，a、b、c三点电场强度分别为、、，电势分别为、、，则（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】AB．根据电场线的疏密程度可知，a、b、c三点电场强度大小关系为
故AB错误；
CD．根据沿电场线方向电势降低可知，a、b、c三点的电势大小关系为
故C正确，D错误。
故选C。
5．（2023·上海宝山·统考一模）如图所示，一半径为R的绝缘环上均匀地带有电荷量为+Q的电荷，在位于圆环平面的对称轴上有一点P，它与环心O的距离OP＝L，则P点的场强为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】绝缘环带电量为Q，单位长度所带电荷量为

如图，画出圆环边缘到P点的距离，单位长度所带电荷量在P点的场强方向沿箭头方向
根据几何关系可知

由点电荷的电场强度公式可知P点场强为
ABD错误，C正确。
故选C。
6．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）两等量异种点电荷间电场线的分布情况是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】A．为两等量异种点电荷间电场线的分布，A正确；
B．为两等量同种正点电荷间电场线的分布，B错误；
C．为两等量同种负点电荷间电场线的分布，C错误；
D．为带电平行金属平板间电场线的分布，D错误。
故选A。
7．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）下列关系式中不是利用物理量之比定义新的物理量的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】A．比值定义法，就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量大小的变化而变化。由于电场强度由场源电荷与空间位置到场源电荷的距离决定，与试探电荷与试探电荷所受电场力的大小没有决定的关系，因此是比值定义式，A错误；
B．根据上述，由于电势是由场源电荷、空间位置到场源电荷的距离已经零电势的选择决定，与试探电荷、电势能没有决定的关系，因此是比值定义式，B错误；
C．由于加速度与合力成正比，与质量成反比，即加速度大小由物体所受外力的合力与物体的质量共同决定，则表达式不属于比值定义式，C正确；
D．根据上述，由于角速度由圆周运动的受力与线速度决定，与物体转过的角度与时间没有决定的关系，因此是比值定义式，D错误。
故选C。
8．（2023·上海浦东新·统考一模）电场强度的定义式是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】电场强度是指试探电荷在电场中所受的电场力与试探电荷电荷量的比值，即
故选C。
9．（2023·上海长宁·统考二模）下列物理量与试探电荷有关的是（ ）
A．电势能B．电势C．电势差D．电场强度
【答案】A
【详解】A．根据电势能公式，可知电荷在电场中某点的电势能与试探电荷的电量、电性和该点的电势都有关系，故A正确；
B．电势是描述电场能的性质的物理量，电势是由电场本身决定的，电场中某点电势的高低与零势点的选取有关，与试探电荷无关，故B错误；
C．电势差是电势的差值，是由电场本身决定的，与试探电荷无关，故C错误。
D．电场强度是描述电场力的性质的物理量，由电场本身决定的，与试探电荷无关，故D错误。
故选A。
10．（2023·上海·一模）如图所示，在平面直角坐标系xOy的(-9,0)、(9,0)两点处固定着电荷量分别为+q、-4q的两个点电荷，A、B为y轴上两点，坐标分别为(0,1)、(0,-5)，M、N、P、Q四个点是以+q为中心的正方形的四个顶点，在上述两个点电荷所形成的电场中，下列说法正确的是（ ）
A．x=-3cm处电场强度为零
B．B点的电势高于A点的电势，A点的电场强度小于B点的电场强度
C．N点与Q点电势相等
D．将某一正电荷从N点移动到M点，电场力所做的功小于将其从P点移动到Q点所做的功
【答案】D
【详解】A．在平面直角坐标系xOy的(-9,0)、(9,0)两点处固定着电荷量分别为+q、-4q的两个点电荷，根据电场的叠加知x=-3cm处+q和-4q产生的场强都沿x轴正向，合场强不为零，故A错误；
B．+q和-4q在A点产生的场强大且夹角小，因此A点的场强大于B点的场强。由于A、B两点皆为中垂线上两点，且-4q点电荷电荷量大于+q的电荷量，因此可知OA段上的电场强度与y轴正半轴夹角大于90°，且指向于右下，OB段上的电场强度与y轴正半轴夹角小于90°，且指向于右上，因此将正电荷从A点移到B点，电场力先做正功，后做负功，且根据对称性知全过程电场力做负功，所以
即A点的电势小于B点，故B错误；
C．根据点电荷周围电势的特点是以源电荷为圆心的同心圆，且沿着电场线方向，电势逐渐降低的特点可知,只有正电荷时，MNPQ四点电势相等，且大于零；只有负电荷时
电势是标量，合成后为
故C错误。
D．由于在+q电荷单独作用下，MNPQ四点电势相等，两种移动方法电场力皆不做功，因此只需考虑-4q电荷单独作用下的功能变化，而越靠近-4q电场线越密，相等的距离电势差越大，根据
知电场力做功越多，故将某一正电荷从N点移动到M点，电场力所做的功小于将其从P点移动到Q点所做的功，故D正确。
故选D。
11．（2023·上海·一模）下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】根据点电荷的电场强度公式可得各圆环上的电荷在O点的电场场强大小，再根据矢量合成，求出合场强，最后比较它们的大小即可．由于电荷均匀分布，则各圆环上的电荷等效集中于圆环的中心，设圆的半径为r，则A图O点处的场强大小为；将B图中正、负电荷产生的场强进行叠加，等效两电荷场强方向间的夹角为90°，则在O点的合场强,方向沿x轴负方向；C图中两正电荷在O点的合场强为零，则C中的场强大小为，D图由于完全对称，易得合场强ED=0．故O 处电场强度最大的是图B．故答案为B．
【考点定位】本题考查电场的叠加,要注意采用等效思想及矢量的运算．难度：中等．
12．（2023·上海静安·统考一模）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
【答案】B
【详解】试题分析：将圆环等分成若干微小段，每一小段和与它关于O点对称的一小段在O点，产生的电场的电场强度总大小相等、方向相反，矢量和为零，即最终在O点的总矢量和为零，即在O点处，电场强度为零．因为圆环带正电，因此，每一小段和与它关于O点对称的一小段在O点的左右两侧，产生大小相等、方向分别向外与x轴成相等角的电场，矢量和沿着x轴，由O点向两侧发散，各段叠加后总矢量和仍然沿着x轴，由O点向两侧发散，根据沿着电场线方向电势逐点降低的规律可知，O点的电势最高，故选项A、C错误，选项B正确；当从O点沿x轴正方向，趋于无穷远时，电场强度也为零，因此从O点沿x轴正方向，电场强度先变大，后变小，故选项D错误．
考点：本题主要考查了电场力的性质和能的性质问题，属于中档题．
13．（2023·上海青浦·统考二模）用国际单位制的基本单位表示电场强度的单位，下列正确的是（ ）
A．N/C
B．V/m
C．kg•m/（C•s2）
D．kg•m/（A•s3）
【答案】D
【详解】电场强度，电场力的单位为N，电量的单位为C，所以电场强度的单位是N/C，而，D正确．
14．（2023·上海·一模）如图所示，16个电荷量均为+q(q>0)的小球(可视为点电荷)，均匀分布在半径为R的圆周上若将圆周上P点的一个小球的电荷量换成-2q，则圆心 0点处的电场强度为
A．，方向沿半径向左
B．，方向沿半径向右
C．，方向沿半径向左
D．，方向沿半径向右
【答案】D
【详解】该点场强可以看成是与P对称的那个电荷+q和P点的电荷-2q在该点场强的叠加，根据点电荷的场强公式得+q 的点电荷在圆心O点处的电场强度大小为，方向向右，点电荷-2q在圆心O点处的电场强度大小为，方向向右，所以叠加来是，方向沿半径向右．故选择D.
【点睛】该题考查了场强叠加原理，还有对对称性的认识．由于成圆周对称性，所以如果没改变电荷之前肯定圆心处场强为0，而该点场强是所有电荷在该点场强的叠加，可以把这些电荷归为两类：一种是要移去的电荷，另一种是其他电荷．不管怎样，总之这两种电荷产生的合场强为0，所以只要算出改变的电荷在该点的场强和与它对称的电荷的场强即可得到．
二、填空题
15．（2023·上海虹口·统考二模）如图，半径为R的半球面上均匀分布一定量的正电荷，经过半球顶点与球心建立坐标轴Ox。图中A、B、C三点距离球心均为0.5R，则A点电势________________B点电势（选填“高于”、“低于”、“等于”）。已知均匀带电球壳内部的电场强度处处为零，则C点电场强度的方向________________。
【答案】 高于 平行于Ox轴向右
【详解】[1]电场线方向由A指向B，则A点电势高于B点电势。
[2]将半球面补成一个完整的球面
根据电荷分布对称性及均匀带电球壳内部的电场强度处处为零，可知左侧弧MP所带电荷与右侧弧MP所带电荷在C点电场强度大小相等，方向相反，由对称性可知则C点电场强度的方向平行于Ox轴向右。
16．（2023·上海金山·统考二模）如图，在真空中有两个等量异种点电荷，AC为两电荷连线的中垂线，A为连线中点，B在靠近负电荷的连线上。则A、B处的电场强度大小EA______EB，A、C两处的电势φA______φC。（均选填“>”、“=”或“<”）
【答案】 < =
【详解】[1]等量异种电荷连线上的电场方向从正电荷出发终止与负电荷，并且电场强度先减小后增大，在中点处电场强度最小
E[2]一对等量异号电荷的连线的中垂线是等势面，它们的电势相等，则
φA=φC
17．（2023·上海宝山·统考一模）某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，a、b、c、e四点中电场强度最小的点是__________。若一质子从a点运动到d点，则电场力做功为__________eV（1eV=1.6×10−19J，质子的电荷量为1.6×10-19C）。
【答案】 a −4
【详解】[1]由等势面越疏的位置，电场线也越疏，电场线的疏密表示电场强度的大小，可知a、b、c、e四点中电场强度最小的点是a。
[2]一质子从a点运动到d点，质子带正电，由电场力做功与电势差的关系公式，可得电场力做功为