2025届高考物理一轮复习专项练习课时规范练24电场能的性质

这是一份2025届高考物理一轮复习专项练习课时规范练24电场能的性质，共8页。

1.
(电势能)如图所示,等量异种点电荷P、Q连线中点处有一电子,在外力F作用下处于静止状态。现让电荷Q沿连线向右移动一小段距离,此过程中电子一直处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.外力F逐渐减小,电子的电势能逐渐增大
B.外力F逐渐增大,电子的电势能逐渐增大
C.外力F逐渐增大,电子的电势能逐渐减小
D.外力F逐渐减小,电子的电势能逐渐减小
2.
(等势面)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点的电场强度一定比Q点的电场强度大
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.
(多选)(电场力做功、电势能)如图所示,绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球(不计重力)。开始时,两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E,在静电力作用下,小球绕轻杆中点O转到水平位置,取O点的电势为0。下列说法正确的有( )
A.电场E中A点电势低于B点
B.转动中两小球的电势能始终相等
C.该过程静电力对两小球均做负功
D.该过程两小球的总电势能增加
4.
(电场线与运动轨迹)如图所示,MN是由一个正点电荷Q产生的电场中的一条电场线,一个带正电的粒子+q飞入电场后,在电场力的作用下沿一条曲线运动,先后通过a、b两点,不计粒子的重力,则( )
A.粒子在a点的加速度小于在b点的加速度
B.a点电势φa小于b点电势φb
C.粒子在a点的动能Eka小于在b点的动能Ekb
D.粒子在a点的电势能Epa小于在b点的电势能Epb
5.
(多选)(匀强电场的特点)如图所示,匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,∠ABC=∠CAB=30°,BC=2 m,已知电场线平行于ABC所在的平面,一个电荷量q=-2×10-6 C的点电荷由A移到B的过程中,电势能增加了1.2×10-5 J,由B移到C的过程中电场力做功6×10-6 J,为方便计算,设B点电势为0,下列说法正确的是( )
A.B、C两点的电势差UBC=3 V
B.A点的电势低于B点的电势
C.负电荷由C点移到A点的过程中,电势能减少
D.该电场的场强为1 V/m
6.
(多选)(电场力做功、电势、电势能)如图,平面直角坐标系内有a、b、c三点,位置如图所示,匀强电场平行于坐标平面。将电子从a点分别移到坐标原点和b点的过程中,电场力做功均为2 eV,知a点电势为2 V,以下说法正确的是( )
A.b点电势为零
B.电场强度大小为200 V/m
C.电子在c点电势能为-8 eV
D.将电子从a点移到b点和从b点移到c点,电场力做功相同
素养综合练
7.
(多选)如图是静电除尘器除尘原理图,M、N是直流高压电源的两极,通过某种机制使电场中的尘埃带上负电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。图示位置的a、b、c三点在同一直线上,且|ab|=|bc|,下列判断正确的是( )
A.N是直流高压电源的负极
B.电场中b点的电势高于c点的电势
C.同一个点电荷在电场中c点受到的电场力小于在a点受到的电场力
D.电场中c、b间的电势差Ucb小于b、a间的电势差Uba
8.
空间存在着平行于x轴方向的静电场,P、M、O、N、Q为x轴上的点,P、Q之间各点的电势φ随位置坐标x的变化如图所示。一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴正方向运动,下列说法正确的是( )
A.粒子一定带负电
B.P点的电势低于M点的电势
C.M点的电场强度小于N点的电场强度
D.粒子从M点向N点运动的过程中,电势能一直减小
9.
如图所示,在真空中的M、N两点分别放置等量的异种电荷+q、-q,在通过M、N两点的竖直平面内相对于MN对称取一个圆形路径ABCD,圆心在MN连线的中点,两条直径AC与BD相互垂直,且AC与MN共线。设想将一个电子沿MN路径ABCDA顺时针方向运动一周,则以下分析正确的是( )
A.沿ABC,电场的电势降低,电子的电势能减小
B.沿BCD,电场力对电子先做正功,后做负功,总功为零
C.沿BCD,电子的电势能先增大,后减小,电势能的变化总量为零
D.沿CDA,电场的电势升高,电子的电势能增大
10.
如图所示,空间有一正三棱锥OABC,点A'、B'、C'分别是三条棱的中点。现在顶点O处固定一正的点电荷,则下列说法中正确的是( )
A.A'、B'、C'三点的电场强度相同
B.△ABC所在平面为等势面
C.将一正的试探电荷从A'点沿直线A'B'移到B'点,静电力对该试探电荷先做正功后做负功
D.若A'点的电势为φA',A点的电势为φA,则A'A连线中点D处的电势φD一定小于
11.
如图所示,在匀强电场中有夹角为120°、长度均为2 cm的线段AC和CE,B、D分别为AC、CE的中点。将一电荷量为1.0×10-8 C的带正电的点电荷从C点移动到A点的过程中克服电场力做功2.0×10-8 J,将该点电荷从C点移动到E点的过程中,电场力做功2.0×10-8 J。C点电势为零,下列说法正确的是( )
A.匀强电场中B点电势为-1 V
B.匀强电场的电场强度大小为 V/m
C.不能够作出过B点的等势线
D.将该点电荷沿直线由D点移动到A点,点电荷的电势能增加3.0×10-8 J
12.(多选)如图甲所示,一绝缘的圆环上均匀分布着正电荷,一光滑细杆过圆心且垂直于圆环平面,杆上套有带正电的小球。t=0时刻把小球从a点由静止释放后,小球沿细杆运动经过b、c两点,小球运动的v-t图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.小球从a点运动到点的过程中电势能增大
B.圆环在圆心处产生的电场强度为0
C.a点的电场强度大于b点的电场强度
D.a、b两点电势差Uab小于b、c两点电势差Ubc
13.
在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B。A球的带电荷量为+2q,B球的带电荷量为-3q,组成一带电系统,如图所示,虚线MP为A、B两球连线的垂直平分线,虚线NQ与MP平行且相距5L。最初A和B分别静止于虚线MP的两侧,距MP的距离均为L,且A球距虚线NQ的距离为4L。若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MP、NQ间加上水平向右、电场强度大小为E的匀强电场后,求:
(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;
(2)带电系统向右运动的最大距离;
(3)带电系统从开始运动到速度第一次为零时,B球电势能的变化量。
参考答案
课时规范练24 电场能的性质
1.D 由题意可知,外力F向右,则电场力向左,可知P带正电,Q带负电;当电荷Q沿连线向右移动一小段距离时,电子所在的位置场强减小,电势升高,则电子受的电场力减小,外力F逐渐减小,电子的电势能降低,故选项D正确。
2.B 正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳,该点电荷不一定为正电荷,故A错误;相邻等势面间电势差相等,P点附近的等差等势面更加密集,故P点的电场强度一定比Q点的电场强度大,故B正确;正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳,若为正点电荷,则P点电势一定比Q点电势高,故C错误;从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷,无法判断P点电势与Q点电势的高低,就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小,故D错误。
3.AB 沿电场线方向电势降低,A点电势低于B点电势,选项A正确;两小球的电荷量大小相等,电性相反,O点电势为零,关于O点对称,所以两小球的电势绝对值相等,一正一负,根据Ep=qφ可知电势能相等,转动过程中,两小球始终关于O点对称,电势能相等,选项B正确;WAB=EpA-EpB,根据电场力方向和两小球的运动方向,该过程静电力对两小球都做正功,两小球电势能减小,总电势能减小,选项C、D错误。
4.C 由题图可知粒子受力应向左方,因粒子带正电,故电场线的方向应向左,故正点电荷Q应在N一侧,故a处的电场强度大于b处的电场强度,故粒子在a处的电场力大于b处电场力,故a点的加速度大于b处的加速度,故A错误;沿电场线的方向电势降低,故a点的电势大于b点的电势,故B错误;粒子由a到b过程中,电场力做正功,故动能增大,故a点的动能小于b点的动能,故C正确;电场力做正功,故电势能减小,故a点的电势能Epa大于在b点的电势能Epb,故D错误。
5.CD 由B移到C的过程中电场力做功WBC=6×10-6J,则B、C两点的电势差为:UBC=V=-3V,故A错误;点电荷由A移到B的过程中,电势能增加1.2×10-5J,知电场力做功-1.2×10-5J,A、B两点的电势差:UAB==6V,所以A点的电势高于B点的电势,故B错误;UCA=-UBC-UAB=-3V,根据W=Uq得:负电荷由C移到A的过程中,电场力做正功,所以电势能减小,故C正确;由电势分布可知,电场强度方向沿着AB方向,由A指向B。因为BC=2m,所以UAB=EdAB=6V,所以该电场的电场强度为1V/m。故D正确。
6.BC
由题意可知,Uab=UaO==-2V,因a点电势为2V,则b、O两点的电势均为4V,选项A错误;电场强度大小为:E=V/m=200V/m,选项B正确;bc连线与电场强度E方向平行,则Ucb=E·=200×2×10-2V=4V,则c点的电势为8V,电子在c点电势能为-8eV,选项C正确;由于ab和bc的电势差不相等,则将电子从a点移到b点和从b点移到c点,电场力做功不相同,选项D错误。
7.CD 因到达集尘极的尘埃带负电荷,那么电场强度的方向向左,因此电场线方向向左,则知N是直流高压电源的正极,故A错误;根据沿着电场线方向电势是降低的,因此电场中b点的电势低于c点的电势,故B错误;电场方向由集尘极指向放电极,电场线的分布由集尘极会聚于放电极,结合电场线的疏密来体现电场的强弱,那么电场中c点的电场强度小于a点的电场强度,故同一个点电荷在电场中c点受到的电场力小于在a点受到的电场力,故C正确;假设电场是匀强电场,由于|ab|=|bc|,那么b、a间的电势差Uba等于c、b间的电势差Ucb,但由于电场是非匀强电场,且电势φc>φb>φa,且沿着ca方向,电场强度越来越大,故电场中c、b间的电势差Ucb小于b、a间的电势差Uba,故D正确。
8.D 由题图可知,粒子从M到Q,电势逐渐降低,且粒子由静止开始运动,因此电场线方向由P到Q,所以粒子带正电,选项A错误;由于电场线方向由P到Q,则沿着电场线方向,电势降低,那么P点的电势高于M点的电势,选项B错误;根据Δφ=EΔx,可知,图线的斜率的绝对值大小表示电场强度的大小,那么M点的电场强度大于N点的电场强度,选项C错误;因带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动,电场力做正功,则电势能一直减小,选项D正确。
9.C 由等量异种点电荷的电场线分布和等势面特点可以知道,直径BD所在的竖直平面为零点等势面,且BD左边电势大于零,BD右边电势小于零,所以沿ABC电势逐渐降低;电子带负电荷,对负电荷来说电势越低电势能越大,所以电子沿ABC运动,电势能增加;沿BCD电势先降低后升高,所以电场力对电子先做负功,后做正功,总功为零,所以电子的电势能先增大,后减小,电势能的变化总量为零;沿CDA电势逐渐升高,所以电子的电势能减小,故选项A、B、D错误,选项C正确。
10.D A'、B'、C'三点到O点的距离相等,根据点电荷的电场强度公式E=k分析可知,A'、B'、C'三点的电场强度大小相等。但方向不同,故A错误。A、B、C的三个点到场源电荷的距离相等,在同一等势面,但其他点到场源电荷的距离与A、B、C三点到场源电荷的距离不等,故△ABC所在平面不是等势面,故B错误;将一正的试探电荷从A'点沿直线A'B'移到B'点,电势先升高后降低,电势能先增大后减小,则静电力对该试探电荷先做负功后做正功,故C错误。由于A'D间电场强度大于DA间电场强度,由U=Ed知,A'、D间的电势差大于DA间的电势差,则有φA'-φD>φD-φA,则φD<(φA+φA'),由于正点电荷电场中电势大于零,因此φD<(φA+φA'),故D正确。
11.D 由题意可知
UCA=V=-2V,
UCE=V=2V,
因φC=0可得φA=2V,则φB=1V,φE=-2V,选项A错误;AE中点的电势为0,可知∠ACE的平分线为电势为0的等势面,连接AE,可知E=V/m=V/m,方向沿AE向右,选项B错误;过B点的等势线与OC平行,选项C错误;D点的电势为-1V,则UDA=-3V,则将该点电荷沿直线由D点移动到A点,电场力做功:W=UDAq=-3.0×10-8J,则点电荷的电势能增加3.0×10-8J,选项D正确。
12.BD 小球带正电,则小球从a点运动到b点的过程中,电场力做正功,电势能减小,故A错误;根据对称性可知,绝缘竖直圆环上均匀分布的正电荷在圆心处产生的电场强度完全抵消,则带电圆环在圆心处产生的电场强度为零,故B正确;由乙图可知小球在a处的加速度小于b处加速度,由qE=ma可知a点的电场强度小于b点的电场强度,故C错误;根据动能定理qUab=-0=m×0.42=0.08m、qUbc=m×(0.72-0.42)=0.165m,可得a、b两点电势差Uab小于b、c两点电势差Ubc,故D正确。
13.答案(1) (2)3L (3)6qEL
解析(1)设B球刚进入电场时,系统的速度为v1,对A、B系统应用动能定理得2qEL=×2m,则v1=。
(2)设球A向右运动s时,系统速度为零,由动能定理得2qEs-3qE(s-L)=0,则s=3L。
(3)带电系统的速度第一次为零时,B球克服电场力做功WFB=6qEL,则B球电势能增加了6qEL。