2023年高考物理全国乙卷真题变式·分层精准练：第6题

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 2023年高考物理全国乙卷真题变式·分层精准练：第6题一、原题1．在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP > OM，OM = ON，则小球（　　）A．在运动过程中，电势能先增加后减少B．在P点的电势能大于在N点的电势能C．在M点的机械能等于在N点的机械能D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功二、基础2．某静电场的电场线如图中实线所示，一带负电粒子仅受电场力作用在电场中运动，虚线MN为其运动轨迹，以下说法中正确的有（　　）  A．M点场强大于N点场强 B．M点场强小于N点场强C．M点电势高于N点电势 D．M点电势低于N点电势3．某导体置于电场后周围的电场分布情况如图所示，图中虚线表示电场线，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点，下列说法正确的是（　　）  A．A点的电场强度大于B点的电场强度B．A点的电势等于C点的电势C．将正电荷从A点移到B点，电场力做正功D．将负电荷从B点移到C点，电场力做正功4．如图所示，虚线a、b、c代表负的点电荷电场中的三个等势面。一带电粒子射入电场中，其运动轨迹如图中实线KLMN所示。由图可知(　　)  A．带电粒子带负电B．粒子从L到M的过程中，电场力先做正功，再做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能先减小后增加三、巩固5．如图所示，有一平行于平面的匀强电场，其中a、b、c三点电势分别为，已知的距离为，的距离为，和的夹角为。下列说法正确的是（　　）A．电子从a点移动到c点的过程中，电势能增大B．电子从a点移动到b点的过程中，电场力做正功C．电场强度的方向从c点指向a点D．电场强度的大小为6．图a为板卧式静电除尘器，图b为其工作原理俯视图。尘粒因放电极放电而带上电荷，荷电尘粒的重力远小于电场力，可忽略不计，不计其他荷电尘粒的影响。已知一荷电尘粒由A点运动到B点后被吸附在集尘板上。下列关于荷电尘粒由A点运动到B点的说法正确的是（　　） A．荷电尘粒带负电荷B．有可能由A点沿直线运动到B点C．一直做加速度增大的运动D．到达B点时的电势能小于A点的电势能7．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能EP 随位移x 的变化如图所示，其中 O－x2段是抛物线，x1处是顶点，x2－x3段是直线，且与抛物线相切。粒子由O－x3运动过程中，下列判断正确的是（　　）A．O－x1段粒子动能增大 B．x1－x2段粒子加速度增大C．x2－x3段电场强度减小 D．x3处的电势最高8．如图所示，水平向右的匀强电场中有一绝缘轻杆，带等量异种电荷的小球a、b固定在轻杆两端，两球质量相同。现将两小球从图示实线位置由静止释放，在静电力作用下，两小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0，不考虑两小球间相互作用和一切摩擦。该过程中（　　）  A．任意时刻，球a电势能等于球b电势能B．球a电势能增加，球b电势能减少C．静电力对两小球均做负功D．两小球的总动能增加9． 、、为一条电场线上的三点，一电子仅在电场力作用下由点经点向点运动，以点为零电势点，该电子运动过程中电势能随移动距离的变化规律如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．该电场可能是孤立点电荷形成的电场B．点的电场强度等于点的电场强度C．电子由点运动到点的过程中电场力对其所做的功D．电子在点的动能小于在点的动能10．如图所示，虚线为等势线图，单位是伏特，实线为某一电荷量q=1.0×10-6C的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c为轨迹上三点，其场强分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为、、，带电粒子在三点的电势能和动能分别为Epa、Epb、Epc和Eka、Ekb、Ekc，下列说法正确的是（　　） A．Ea>Eb>Ec B．C．Epa=Epc>Epb D．Eka=Ekc，Ekb-Eka=2.0×10-5J11．一带正电物体周围的电场线和等势面如图所示，若相邻等势面之间的电势差均为，一电荷量为的电子仅在电场力作用下从点运动到点，下列说法正确的是（　　）  A．电子经过点时的加速度小于经过点时的加速度B．电子经过点时的速度大于经过点时的速度C．电子从点到点电场力做功为D．电子从点到点动能变化12．如图，四个等量点电荷分别固定在平面内一菱形的四个顶点上，，电性如图中所示，A、B、C、D分别为四条边的中点，下列说法正确的是（　　）A．A点的场强小于D点的场强B．B点的电势等于C点的电势C．电子在A点的电势能小于在O点的电势能D．质子从B点沿直线BC移动到C点，电势能先增大再减小四、提升13．如图所示，以为球心半径为的绝缘球壳上均分布着电荷量为的正电荷，已知球壳上电荷在球壳内的场强为零，在球壳外的电场可看成电荷集中在球心的点电荷产生的。现在点固定一个电荷量也为的负的点电荷，且点的电荷对球表面电荷分布无影响，间距离为是球壳的水平直径，是上的一点。则下列判断正确的是（　　）A．点电场强度比点电场强度大B．点和点电势相等C．将一个负的点电荷从点附近沿延长线远离点，电场力做负功D．将一个正的点电荷从A点附近沿垂直平分线远离A点电荷的电势能减小14．如图，一半径为R的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直平面内，环上有两个相同的带电小球a和b（可视为质点），只能在环上移动，静止时两小球之间的距离为R，现用外力缓慢推左球a使其达到圆弧最低点c，然后撤出外力，下列说法正确的是（）  A．在左球a到达c点的过程中，圆环对b求的支持力变大B．在左球a到达c点的过程中，外力做正功，电势能增加C．在左球a到达c点的过程中，a，b两球的重力势能之和不变D．撤除外力后，a，b两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒15．一匀强电场的方向平行于xOy平面，以原点O为圆心、半径r=10cm的圆周上任意一点P的电势，为OP与x轴正方向所夹的角，A、B为圆周与x轴的两个交点，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电场强度的方向斜向右上，与x轴正方向成30°角B．电场强度的大小为400V/mC．从A点在xOy平面内发射动能为200eV的α粒子，经过圆周上的B点的动能最大D．从A点在xOy平面内发射动能为200eV的α粒子，经过圆周时的最大动能为320eV16．电偶极子模型是指电量为q，相距为l 的一对正负点电荷组成的电结构，O是中心，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子都在作无规则的运动且列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电的特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，图（b）为电偶极子转动到与外电场方向成夹角θ的位置，电偶极子最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化，物质显示带电性。下列说法正确的是（　　）  A．图（a）中O处场强为零B．图（b）中，夹角θ减小至0的过程中，外电场对电偶极子做正功C．图（b）中，当夹角θ=0时，电偶极子的电势能最小D．图（b）中，当夹角时，电偶极子的电势能最小
答案解析部分1．【答案】B,C【知识点】电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A、由正点电荷的电场的分布可知，， 带负电的小球在运动过程中，电势能先减小后增大，A错误；
B、带负电的小球由于，负电荷在电势高的位置电势能反而小，所以P点的电势能大于N的电势能，B正确；
C、MN两点电势能相等，M到N电场力总功为零，只有重力做功，故机械能相等，C正确；
D、M到N电场力先做正功后做负功，D错误；
故答案为：BC。
【分析】电场和重力场的复合场，要明确正点电荷的电场分布，根据电势的变化规律和电场力做功的特点进行判断。2．【答案】B,C【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能；电场力做功【解析】【解答】电场线越密集的位置场强越大，则M点场强小于N点场强，A不符合题意，B符合题意；沿着电场线方向电势降低，故M点的电势高于N点的电势，所以C符合题意，D不符合题意。故答案为：BC
【分析】电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。3．【答案】B,C,D【知识点】电场强度和电场线；电场力做功【解析】【解答】解：A、由电场线越密的地方，电场强度越大，则有A点的电场强度小于B点的电场强度，EB＞EA，A不符合题意；B、由图可知，A点与C点位于同一条等势面上，所以A点的电势等于C点的电势．B符合题意；C、由于沿着电场线，电势逐渐降低，故φA＞φB，因此将正电荷从A移动到B，电场力做正功，C符合题意；D、由于沿着电场线，电势逐渐降低，故φC＞φB，因此将负电荷从B移动到C，电场力做正功，D符合题意．故答案为：BCD
【分析】结合题目中给出的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。4．【答案】A,C,D【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功【解析】【解答】A、该电场是负电荷产生的电场，电场线的方向向外，粒子弯曲的方向向下，说明电场力的方向向下，与电场线的方向相反，粒子带负电；A符合题意.B、D、粒子从L到M的过程中，粒子受斥力先靠近后远离，则电场力先做负功后做正功，则动能先减小后增加;B不符合题意，D符合题意.C、粒子从K到L的过程中，电场力做负功，电势能增加;C符合题意.故答案为：ACD.【分析】从轨迹可以判别粒子先减速后加速，所以粒子带负电，所以电场力先做负功再做正功，电势能先增后减，动能先减后增。5．【答案】B,D【知识点】电场强度；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A、根据公式EP=q， 电子从a点移动到c点的过程中， 电势增加，电势能减小，故A错误；
B、根据公式EP=q， 电子从a点移动到b点的过程中， 电势能减小，电场力做正功，故B正确；
C、根据几何关系，ab为电场线，电场方向由b指向a，故C错误；
D、根据公式E=，则E=v/m= ，故D正确。
故选：BD。
【分析】根据EP=q，根据电势变化，分析电势能变化，再分析电场力做功；
根据几何关系，分析电场方向；
根据公式E=，求电场强度大小。6．【答案】A,D【知识点】电场及电场力；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A．放电极周围的电场很强，空气分子被强电场电离，成为电子和正离子，在电场力作用下，正离子被吸收到负极上，电子向着正极板运动过程中，附在空气中的尖埃上，使尘粒带负电荷，A符合题意；B．由于荷电尘粒在电场中受到的电场力的大小和方向都是随运动改变的，因此荷电尘粒由A点运动到B点的轨迹只能是一条曲线，B不符合题意；C．A点处的电场强度强，B点处的电场强度弱，由A点运动到B点，荷电尘粒的加速度一直减小，C不符合题意；D．荷电尘粒由A点运动到B点，电场力做正功，动能增大，电势能减小，D符合题意。故答案为：AD。【分析】利用空气电离可以判别尘埃所带的电性；利用电场力的方向可以判别尘埃的运动方向；利用电场线分布可以判别加速度的大小变化；利用电场力做功可以判别动能和电势能的大小变化。7．【答案】B,D【知识点】电势能；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A．O－x1段粒子电势能变大，电场力做负功，则动能减小，A不符合题意；B．根据可知，图像的斜率等于电场力，则x1－x2段粒子受电场力变大，加速度增大，B符合题意；C．x2－x3段图像的斜率不变，则电场强度不变，C不符合题意；D．负电荷在高电势处电势能较小，则x3处的电势最高，D符合题意。故答案为：BD。
【分析】利用电势能的变化可以判别粒子动能的变化，利用动能变化可以判别电场力做功；利用图像斜率可以比较加速度的大小及电场强度的大小；利用电势能和电性可以比较电势的大小。8．【答案】A,D【知识点】电势能；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A．设小球的转动半径为R，转动过程中任意时刻杆与水平方向的夹角为θ，则转动中任意时刻带正电小球的电势能为Ep+=qφ=q×（-ERcosθ）=-qER cos θ，同理，转动中任意时刻带负电小球的电势能为Ep-=-qφ'=-q×ERcosθ=-qERcosθ，故转动中两小球的电势能始终相等，A符合题意；B．小球运动方向与受力方向夹角小于90°，静电力对两小球均做正功，B不符合题意；CD．该过程中电场力对两个小球都做正功，两小球的电势能均减小，则两小球的总电势能减小，而两小球的总动能增加，C不符合题意，D符合题意；故答案为：AD。
【分析】转动过程中，电荷所在位置电势发生改变，所以电势能改变。电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增大。9．【答案】B,C【知识点】电场力做功；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】C．电子在 、 两点的电势能分别为 和 ，且 ，说明电子由 点运动到 点时电势能增大，电场力做负功，电场力对其所做的功为 ，C符合题意； D．电子所受的电场力对电子做负功，电子的动能减小，故电子在 点的动能大于在 点的动能，D不符合题意；A．由题图可知，从 点到 点，电子的电势能随移动距离均匀增加，则电势随移动距离也均匀增加，该电场一定为匀强电场，不可能为孤立点电荷形成的电场， 、 两点的电场强度相等，A不符合题意，B符合题意。故答案为：BC。
【分析】利用电势能随距离均匀变化可以判别电场为匀强电场；利用电势能的变化可以判别电场力做功的大小；利用匀强电场可以比较电场强度的大小；利用电场力做功可以判别动能的变化。10．【答案】B,C,D【知识点】电场强度；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A．图中等差等势线密的地方电场线也密，故 ，A不符合题意； B．电势的正负表示大小，由图中信息可知， ，B符合题意；C．由 可知， ， ，故Epa=Epc>Epb，C符合题意；D．由能量守恒可知 又 故 由动能定理可得 D符合题意。故答案为：BCD。
【分析】等差等势线密的地方电场强度越强，结合等势线的疏密表示电场的强弱，结合电势能的表达式得出电势能的大小，结合能量守恒定律和动能定理ac动能的大小以及ab两点动能的变化情况。11．【答案】A,D【知识点】电场线；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A．由图可知，P点电场线比Q点的电场线密集，所以P点的电场强度比Q点的电场强度大，由 ，可知电子经过 点时的加速度小于经过 点时的加速度，A符合题意； BCD．沿着电场的方向电势降低，可知Q点的电势低于P点的电势，电子带负电，所以电子在Q点的电势能大于在P点的电势能，由于仅有电场力做功，所以电子在Q点的动能小于在P点的动能，电子从Q点到P点，电场力正功，为 ，可知电子从 点到 点动能变化 ，D符合题意，BC不符合题意。故答案为：AD。
【分析】利用电场线的疏密可以比较电场强度的大小，结合牛顿第二定律可以比较加速度的大小；利用电场线方向可以比较电势的大小，结合电性可以比较电势能的大小，结合能量守恒定律可以比较动能的大小；利用电场力做功及电势差可以求出动能变化量的大小。12．【答案】B,D【知识点】电势能；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】AB、根据电荷的对称性及电荷到点的距离可以判别A点场强和D点场强大小相等；B点电势等于C点电势，则A选项错误，B选项正确；D、当质子从B点沿BO运动到O点时，左侧点电荷对它做功：；右侧点电荷对它不做功：；上侧侧点电荷对它做功：；左侧点电荷对它做功：；则电场力对质子做的总功：；根据功能关系可以判别质子电势能增大，则从O到C电势能减小；则D选项正确；结合可以得出；同理可得再根据可以得出电子在A点电势能大于在O点电势能，所以C选项错误。
故答案为：BC
【分析】利用电荷对称性可以比较电场强度和电势的大小；利用电场力做功可以比较电势能的大小。13．【答案】A,C【知识点】电场强度；电场强度的叠加；电势能与电场力做功的关系；电势差；等势面【解析】【解答】A.因为O点距M点比N点距M点的距离小，所以M点电荷在O点场强比N点场强大，球壳上的电荷在N、O两点的场强为零，所以叠加后O点场强比N点场强大，A符合题意；
B. 球壳上电荷在球壳内的场强为零 ，所以球壳上电荷在N、O两点的电势相等，由于M点是负的点电荷，在此电荷的电场中O、N两点的电势不相等，叠加的结果为O点和N点电势不相等，B不符合题意；
C.根据等量异种电荷的电场线分布可知，B点右侧AB延长线上，场强方向均向右，将一个负的点电荷从B点附近沿AB延长线远离B点，电场力向左，电场力做负功，C符合题意；
D.根据等量异种电荷的等势面分布可知，MO垂直平分线是一个等势线，因此电荷沿垂直平分线移动，电场力不做功，电荷的电势能不变，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】分别分析球壳上的电荷和M点的电荷在O、N两点形成的电场强度和电势，然后叠加即可；根据等量异种电荷所形成的电场线分布，判断电场方向，得到电场力方向，从而得到功的正负；根据等量异种电荷所形成的等势面分布确定MO的中垂线为等势面，再由电场力做功分析电荷运动过程中电势能的变化。14．【答案】B,D【知识点】电场力做功；共点力的平衡；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】左球a到达c点的过程中，b向上运动，其所受的重力与库仑力夹角变大，其合力变小，则圆环对b球的支持力变小．则A不符合题意；左球a到达c点的过程中，两者的距离变小，外力做正功，电场力做负功，电势能增加，则B符合题意；左球a到达c点的过程中，a，b两球的重力势能之和可能变化，也可能不变，则C不符合题意；撤除外力后，只有重力与库仑力做功，则a，b两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒，则D符合题意；故答案为：BD．
【分析】当a到达c点的过程中，由于电场力做负功所以电势能增大；由于外力方向与速度方向基本相同所以外力做整个；撤去外力时，系统在轨道上运动能量守恒；当a到达c点时，利用重力和库仑力的夹角变大可以判别合力变形则圆环对b球的支持力变小；当撤去外力后系统能量守恒。15．【答案】B,D【知识点】电势能与电场力做功的关系；电势【解析】【解答】AB．半径r=10cm的圆周上任意一点P的电势 ，当θ= 和θ= 的电势相等都等于20V。 当 时电势 则知电场强度的方向斜向右下，与y轴负方向成30°角；匀强电场的电场强度 A不符合题意，B符合题意；C．α粒子带正电，由动能定理知α粒子到达图中Q点时的动能最大，C不符合题意；D．根据动能定理得 得 D符合题意。故答案为：BD。
【分析】利用电势的表达式可以求出各点电势的大小，利用电势的分布可以判别电场强度大小，结合电势差与场强的关系可以求出电场强度的大小；利用动能定理可以求出最大动能的大小及最大动能的位置。16．【答案】B,C【知识点】电场力做功；电势能与电场力做功的关系【解析】【解答】A．图（a）中，-q、+q点电荷在O处的场强大小相等，方向均向左，则O处场强不为零，A不符合题意；B．图（b）中，夹角θ减小至0的过程中，电场力对两电荷均做正功，所以外电场对电偶极子做正功，B符合题意；C．夹角θ减小至0的过程中，电场力做正功，电势能减小，所以当夹角θ=0时，电偶极子的电势能最小，C符合题意；D．夹角θ减小至0的过程中，电场力做正功，电势能减小，则当夹角θ=π时，电偶极子的电势能最大，D不符合题意。故答案为：BC。
【分析】利用电场强度的叠加可以判别场强的大小及方向；利用电场力方向及电荷运动方向可以判别电场力做功；利用电场力做功可以判别电势能的变化。