高考物理二轮复习选择题强化训练专题1.11 电场线和电场能的性质（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习选择题强化训练专题1.11 电场线和电场能的性质（2份，原卷版+解析版），共14页。
A．P点电势低于S点电势
B．T点电场强度方向指向O点
C．除无穷远处外，MN直线上存在两个电场强度为零的点
D．将正试探电荷q0从无穷远处移动到P点，静电力做正功
【答案】B
【详解】A．在M、N连线上，左边正电荷产生的电场强度水平向右，右边负电荷产生的电场强度也水平向右，根据电场的叠加可知M、N间的电场强度水平向右，沿着电场线电势逐渐降低，可知P点电势高于等势面与直线MN交点处电势，则P点电势高于S点电势，故A错误；
B．设等势圆的半径为，圆与直线MN的另一个交点为，距离为，距离为，如图所示
根据结合电势的叠加原理、满足；解得；由于电场强度方向垂直等势面，可知T点的场强方向必过等势面的圆心，O点电势，T点电势
可知可知T点电场方向指向O点，故B正确；
C．由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知在N左侧电场强度不可能为零，则右侧，设距离为，到N点距离为d的点的电场强度为零时，满足式中d的值只有一个解，可知除无穷远处外，直线MN电场强度为零的点只有一个，故C错误；
D．由于S点电势低于P电势，则正电荷在S点的电势能低于在P点的电势能，将正试探电荷q0从S点移到P点，电势能增大，静电力做负功，而S点电势与无穷远处电势均为0，故将正试探电荷q0从无穷远处移动到P点，静电力做负功，故D错误。故选B。
2．如图，为不等量同种电荷、连线上各点电势随位置坐标变化的图像，图线与轴正交，交点处的纵坐标为，a、b为x轴上关于原点O对称的两个点。取无穷远处为0电势，质子质量为m，电荷量为e，下列说法正确的是（ ）
A．、均带负电
B．两电荷电量之比
C．将一质子从a点由静止释放，到达b点时速度为0
D．将一质子从a点由静止释放，若质子经过O点时速度为，则a点电势为
【答案】D
【详解】A．由图可知x轴上的和之间的电势都大于零，故两个点电荷一定都是正电荷，故A错误；
B．在x=0处图像切线的斜率为零，则该点处的电场强度为零，有解得
故B错误；
C．因a点电势大于b两点电势，从质子a点由静止释放到达b点，电场力做功大于零，因此到达b点时速度不为0，故C错误；
D．从a点静止释放到O点，动能定理可得得故D正确。故选D。
3．如图甲所示，真空中有一半径为R、电荷量为的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示，其中和处的场强大小相等，则（ ）
A．和处场强方向相反
B．球内部的电场为匀强电场
C．负试探电荷在R位置的电势能比在位置的电动势大
D．位置的电势高于位置的电势
【答案】D
【详解】A．和处场强均为正值，方向相同，A错误；
B．由图乙可知，球内部的电场随x的增大而增大，不是匀强电场，B错误；
C．沿电场线方向，电势逐渐降低，所以R位置的电势比位置的电势大，负试探电荷在R位置的电势能比在位置的电势能小，C错误。
D．由图乙可知电场方向由指向，根据电势沿电场线方向减小可知位置电势高于位置电势，D正确。故选D。
4．两个相距很近的等量异种点电荷组成的系统称为电偶极子。如图所示，设电偶极子的电荷量分别为和，间距为l，取二者连线方向为y轴方向、以中点O为原点建立坐标系，P点距坐标原点O的距离为r（），P、O两点间连线与y轴正方向的夹角为θ，取无穷远处电势为零，真空中静电力常量为k，则P点电势φ的表达式可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】点电荷周围的电势表达式为又有两点电荷电性相反，故正电荷周围电势为正，负电荷周围电势为负；因为距离P点相对较远，那么P点电势为正，大小相当于点电荷形成的电场中元电荷从距的距离为P点与的距离运动到P点过程中克服电场力做的功；由于故点电荷在P点附近的场强大小可近似为元电荷运动距离，即P到两点电荷的距离差可近似为所故选B。
5．一电子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0~x1段是曲线，x1~x2段是平行于x轴的直线，x2~x3段是倾斜直线，下列说法正确的是（ ）
A．从O到x1电势逐渐降低B．x1处的电势比x3处高
C．x1~x2段电场强度不为零D．x2~x3段的电场强度减小
【答案】A
【详解】A．电子带负电，电势能越大，电势越低，由图可知，从O到x1电势能增大，则电势逐渐降低，A正确；
B．电子在x1处的电势能比x3处大，则x1处的电势比x3处低，B错误；
C．x1~x2段电势能不变，电场力不做功，则电场强度为零，C错误；
D．x2~x3段电势能随距离均匀较小，电场力做功等于电势能的减少量，则电场力不变，电场强度不变，D错误。故选A。
6．电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备等方面应用广泛，其工作原理简化为如图2所示，M和N为电容器两极板，充电后与电源断开。M极板固定在手机上，N极板两端与固定在手机上的两轻弹簧连接，只能按图中标识的“前后”方向运动，电压传感器与静电计等效，可直接测量电容器的电压。当手机由静止突然向前加速时，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容增大
B．电压传感器的示数变大
C．电容器两极板间的电场强度减小
D．随着加速度变大，电压传感器示数的变化量与加速度的变化量之比变大
【答案】B
【详解】A．由静止突然向前加速时，N极板向后运动，电容器两极板间的距离变大，由
可知电容器的电容变小，故A错误；
B．电压传感器相当于静电计，故电容器的电荷量Q不变，由可知，在Q不变的情况下，C减小则U增大，故B正确；
C．由公式可知，在Q不变d变大的情况下，E不变，故C错误；
D．电压传感器示数与极板间距之间的关系为可得设弹簧劲度系数为，对N极板由牛顿第二定律可得加速度与弹簧形变量的关系为可得电压传感器示数的变化量与加速度的变化量之比为其为定值，故D错误。故选B。
7．如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一可视为质点的质量为m、电荷量为q的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得沿切线方向的初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法不正确的是（ ）
A．小球带负电，且匀强电场的电场强度
B．小球做圆周运动过程中速度的最小值
C．小球从静止位置开始至其在竖直平面内运动一周的过程中，机械能先减小后增大
D．小球从静止位置运动至圆周轨迹最高点的过程中动能逐渐减小，电势能先减小后增大
【答案】C
【详解】A．小球静止时细线与竖直方向成角，由平衡条件可知电场力水平向右，与场强方向相反，小球带负电，有解得故A正确；
B．小球恰能绕O点在竖直面内做圆周运动，在等效最高点A点速度最小，如图所示
根据平衡条件得解得故B正确；
C．小球从静止位置开始至其在竖直平面内运动一周的过程中，小球的机械能和电势能之和守恒，小球电场力先做正功后负功后再做正功，则电势能先减小后增大再减小，机械能先增大后减小再增大，故C错误；
D．小球从静止位置至圆周轨迹最高点的过程中，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，由圆周运动规律知，小球在等效最高点A点速度最小，动能最小，小球从静止位置至圆周轨迹最高点的过程中，小球动能逐渐减小，故D正确。故选C。
8．静电植绒技术，于3000多年前在中国首先起步。现代静电植绒于上世纪50、60年代在德国首先研制出并使用。如图为植绒流程示意图，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒毛带负电，容器与带电极板之间加恒定的电压，绒毛呈垂直状加速飞到需要植绒的物体表面上。不计重力和空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．带电极板带负电
B．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，电势能不断增大
C．若增大容器与带电极板之间的距离，绒毛到达需要植绒的物体表面时速率增大
D．质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大
【答案】D
【详解】A．绒毛带负电加速度向下运动，所以电场力向下，电场强度向上，带电极板带正电，A错误；
B．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，电场力向下做正功，电势能不断减小，B错误；
C．根据解得 若增大容器与带电极板之间的距离，电势差不变，绒毛到达需要植绒的物体表面时速率不变，C错误；
D．根据质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大，D正确。故选D。
9．如图甲所示，MN为无限大的不带电的金属平板，且与大地相连。现将一个电荷量为+Q的点电荷置于板的右侧，电场线分布如图乙所示。a、b、c、d四个点是点电荷为圆心的圆上的四个点，四点的连线刚好组成一个正方形，其中ab、cd与金属平板垂直，下列说法正确的是（ ）
A．b、c两点电势不同
B．a、d两点电场强度相同
C．将一个与金属板绝缘的正试探电荷从平板表面上的e点沿着板移到f点的过程中，电势能一直保持不变
D．将一个与金属板绝缘的负试探电荷q从a点沿着ad方向移动到d点的过程中，电势能先减小后增大
【答案】CD
【详解】A．电场线分布图关于ab和cd中垂线对称，根据上下对称性知，b、c两点的电势相等，故A错误；
B．电场线分布图关于ab和cd中垂线对称，根据上下对称性知，a、d两点的电场强度大小相同，方向不同，由于电场强度是矢量，所以电场强度不同，故B错误；
C．金属平板MN为一个等势体，各处的电势相等，可知将一个正试探电荷从平板上的e点沿着金属平板移到f点的过程中，电势能一直保持不变，故C正确；
D．电场线的切线方向为该点的场强方向，由于负电荷所受电场力沿电场线切线的反方向，所以将负电荷从a到ad中点的过程中，电场力方向与位移方向夹角小于90°，电场力做正功；从ad中点到d点的过程中，电场力方向与位移方向夹角大于90°，电场力做负功，所以电荷的电势能先减小后增大。故D正确。
故选CD。
10．如图所示，边长均为l0的两个正四面体Abcd和Bbcd，其中bcd面完全重合，带电荷量为+Q、-Q的点电荷分别置于A、B两顶点，静电力常量为k，则（ ）
A．b、c、d三点的电场强度大小相等，方向不同
B．平面bcd上电场强度的最大值为
C．b、c、d三点的电势相等
D．将一正电荷从b点沿bd直线移到d点，电场力先做正功后做负功
【答案】BC
【详解】A．等量异种点电荷的电场分布如图所示
由此可知，两点电荷连线中垂面上b、c、d三点的电场强度大小相等，方向相同，故A错误；
B．等量异种点电荷连线的中点电场强度最大，由几何关系可知，正四面体的面的中线长为，所以正四面体的高为所以连线中点的场强为故B正确；
CD．等量异种点电荷连线的中垂面为零势能面，中垂面面上各点电势为零，b、c、d三点的电势相等，且将一正电荷从b点沿bd直线移到d点，电场力始终不做功，故C正确，D错误。故选BC。
11．如图所示，等量的异种点电荷＋Q、-Q在x轴上并关于O点对称放置，虚线是其在空间中产生的电场的等势线，空间的点a、b、c连线与x轴平行，b点在y轴上，并且ab=bc，则下列说法正确的是（ ）
A．a、c两点的电势关系为φa=φc
B．a、c两点的电场强度的大小关系为Ea=Ec
C．若在a点由静止释放一个质子，则质子经过y轴后一定不能通过c点
D．若从O点以初速度v0沿y轴正方向射出一电子，则电子将沿y轴运动
【答案】BC
【详解】A．在等量异种点电荷的电场中，电场线从正电荷出发沿垂直于等势面方向指向负电荷，所以φa>φc，选项A错误；
B．a、c两点关于y轴对称，所以电场强度的大小相等，选项B正确；
C．质子从a点由静止释放，受到的电场力可以分解为沿x轴正方向的分力Fx和沿y轴正方向的分力Fy，所以质子沿x轴正方向做初速度为零的加速运动，同时沿y轴正方向也做初速度为零的加速运动，当质子经过y轴后受到的电场力的方向可以分解为沿x轴正方向的分力Fx和沿y轴负方向的分力Fy，所以质子沿x轴正方向继续做加速运动，沿y轴正方向则做减速运动，由于ab=bc，所以质子一定不会经过c点，选项C正确；
D．若电子从O点以初速度v0沿y轴正方向射出，电子受到的电场力沿x轴负方向，不可能沿y轴运动，选项D错误。故选BC。
12．如图所示，为水平放置的平行板电容器的两个金属极板，为静电计。闭合开关，静电计指针张开一定角度，电容器两极板间的点有一带电液滴处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）
A．保持开关闭合，将的滑片向右移动，的指针张开角度减小
B．保持开关闭合，将的滑片向左移动，带电液滴仍处于静止状态
C．若断开开关，将极板向上移动少许，的指针张开角度减小
D．若断开开关，将极板向上移动少许，带电液滴仍处于静止状态
【答案】BD
【详解】A．闭合开关，一定时静电计指针示数不变，中无电流，则无电压降，故静电计指针不随的变化而变化，A错误；
B．的改变不影响电容器两端电压，故液滴仍处于静止状态，B正确；
CD．开关断开，平行板电容器的带电荷量不变，极板向上移动一段距离时，两极板间距增大，由
，则电容变小，变大，则静电计指针的张角增大，因为两板间电场强度
，不变，则不变，带电液滴仍处于静止状态，C错误，D正确。故选BD。
13．如图（a），平行金属板A和B间的距离为d，现在A、B板上加上如图（b）所示的方波形电压，时A板比B板的电势高，电压的正向值为，反向值也为。现有由质量为m的带正电且电荷量为q的粒子组成的粒子束，从AB的中点O以平行于金属板方向的速度射入，所有粒子在AB间的飞行时间均为T，不计重力影响。则下列说法错误的是（ ）
A．粒子飞出电场时的速度大小都为
B．粒子飞出电场时的速度方向都改变了
C．粒子飞出电场时位置离点的距离都是
D．由0时刻进入电场的粒子，向上侧移最大且为
【答案】CD
【详解】A．由所有粒子在AB间的飞行时间均为T，且由图（b）可知交变电场的变化周期也为T，故粒子在电场中电场力的冲量均相同，则由动量定理可知，粒子在垂直于电场力方向上的速度变化量均相同，即飞出粒子的速度都相同，在沿电场线方向速度大小为所以飞出粒子的速度大小为故A正确，不符题意；
B．设速度方向与的夹角为θ，则所以，B正确，不符题意；
CD．当粒子由时刻进入电场时，向下侧移最大，则
当粒子由时刻进入电场时，向上侧移最大，则在距离点下方至上方范围内有粒子飞出，故CD错误，符合题意。故选CD。
14．如图，绝缘座放在光滑水平面上，间距为d的平行板电容器竖直固定在绝缘座上，A板有小孔O，水平绝缘光滑杆穿过O固定在B板上，电容器、底座和绝缘杆的总质量为M。给电容器充电后，一质量为m的带正电圆环P套在杆上以某一速度v0对准O向左运动，在电容器中P距B板最近的位置为S，。若A、B板外侧无电场、内部为匀强电场，P过孔O时与板无接触，不计P对A、B板间电场的影响。则（ ）
A．P在S处的速度为0
B．P进入两板间所受的电场力为
C．P从O至S的过程中，绝缘座的位移大小为
D．P从O至S的过程中，整个系统电势能的增加量为
【答案】CD
【详解】A．带电圆环进入电场后，在电场力的作用下，做匀减速直线运动，而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动，当它们速度相等时，带电圆环与电容器的左极板相距最近，取向左为正方向，由于系统动量守恒解得则P在S处的速度不为0，故A错误；
BC．该过程电容器（绝缘座）向左做匀加速直线运动，有环向左做匀减速直线运动，有
由题意可知解得，P从O到S的过程中，绝缘座的位移大小为，对绝缘座研究，由动能定理可知解得根据牛顿第三定律可知，P进入两板间所受的电场力和绝缘底座受到的力为相互作用力，则P进入两板间所受的电场力为故B错误，C正确；
D．P从O至S的过程中，带电环减速，动能减小，电容器动能增加，系统动能减小，电势能增加，增加的电势能为故D正确。故选CD。
15．如图所示，在竖直面内有三个带电小球a、b、c，其中球a和球b固定，二者连线为一条竖直线，它们的带电荷量大小分别为和，球c在图示位置处于静止状态，已知ab、bc和ac的连线的长度分别为4cm、3cm和2cm，则（ ）
A．球a和球b一定带同种电荷
B．球a和球b一定带异种电荷
C．
D．
【答案】BD
【详解】AB．球c受重力及球a和球b对它的库仑力而平衡，球b对它的库仑力必须是斥力，而球a对它的库仑力必须是引力，球a和球b一定带异种电荷，故A错误，B正确；
CD．画出球c受力图，如图所示
三力平衡，在相似三角形中，对应边成比例，有整理有故C错误，D正确。故选BD。