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高考物理经典习题:第8章静电场 热点强化练9 电场性质的综合分析(含解析)

1、热点强化练9 电场性质的综合分析(时间:40分钟)1.(2020浙江选考模拟)如图1所示是两个等量异种电荷的电场线分布,A、B是某一电场中的两点,则()图1A.左侧带负电荷B.A点电势比B点电势高C.A、B两点电场强度相等D.正电荷在A点电势能大于在B点电势能答案A解析根据点电荷的电场线分布特点可知,左侧为负电荷,右侧为正电荷,选项A正确;根据电场线的性质,B点电势高、电场强度大,正电荷在B点的电势能大,选项B、C、D错误。2.(2020山东青岛市一模)如图2所示,直线AB为某电场的一条电场线,a、b、c是电场线上等间距的三个点。一个带电粒子仅在电场力作用下沿电场线由a点运动到c点的过程中,粒

2、子动能增加,且a、b段动能增量大于b、c段动能增量, a、b、c三点的电势分别为a、b、c,场强大小分别为Ea、Eb、Ec, 粒子在a、b、c三点的电势能分别为Epa、Epb、Epc。下列说法正确的是()图2A.电场方向由A指向B B.abcC.EpaEpbEpc D.EaEbEc答案C解析粒子的电性不确定,则不能确定电场的方向,也不能判断各点的电势关系,选项A、B错误;粒子在电场中只受电场力作用,则动能增加量等于电势能减小量;由a点运动到c点的过程中,粒子动能增加,则电势能减小,则EpaEpbEpc;因a、b段动能增量大于b、c段动能增量,可知ab段的电势差大于bc段的电势差,根据UEd可知

3、,ab段的电场线比bc段的密集,但是不能比较三点场强大小关系,选项C正确,D错误。3.(多选)(2020天津市红桥区第一次模拟)如图3所示,有两个固定的、电荷量相等、电性相反的点电荷,a、b是它们连线的中垂线上两个位置,c是 它们产生的电场中另一位置,以无穷远处为电势的零点,则有()图3A.c点电势可能为正值B.a点场强小于b两点场强C.b点的电势比a点电势高D.将一正电荷从b点移到c点电场力做正功答案BD解析等量异种电荷的中垂面是一个等势面,且电势为零,在靠近负电荷一侧电势小于零,在靠近正电荷一侧电势大于零。因为c点在靠近负电荷一侧,所以c点的电势小于零,故A错误;在等量异种电荷的中垂线上,

4、两电荷连线的中点电场强度最大,从连线中点向外电场强度逐渐减小,因为a点距离两电荷连线的中点远于b点,所以a点的场强小于b点的场强,故B正确;因为a、b均在两电荷连线的中垂线上,此直线上的点电势相等且都为零,所以a、b两点的电势相等,故C错误;根据等量异种电荷的电场线特点以及等势面特点可知,b点的电势为零,c点的电势小于零,所以b点的电势高于c点的电势,所以将一正电荷从b点移到c点过程中,是从高电势向低电势运动,电场力做正功,故D正确。4.(2020广东潮州市第二次模拟)避雷针上方有雷雨云时,避雷针附近的电场线分布如图4所示,图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针,CD为水平地面。MN是电场线中两个

5、点,下列说法正确的是()图4A.M点的电势比N点的电势高B.M点的场强比N点的场强大C.在试探电荷从M点到N点的多条路径中,沿直线MN移动电场力做功最少D.CD的电势为零,但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直答案A解析沿电场线电势降低,可知M点的电势比N点的电势高,选项A正确;电场线越密集则场强越大,可知M点的场强比N点的场强小,选项B错误;电场力做功与路径无关,则在试探电荷从M点到N点的多条路径中,电场力做功相同,选项C错误;CD的电势为零,是等势面,电场线与等势面正交,可知CD表面附近的电场线和地面都垂直,选项D错误。5.(2020山东济南市5月高考模拟)如图5所示为某电场中的一条电场

6、线,线上有A、B、C三点,B点是A、C的中点。电子在A点的电势能为4 eV,在C点的电势能为10 eV,下列说法正确的是()图5A.B点电场强度的方向一定由C指向AB.B点电场强度的方向一定由A指向CC.B点的电势一定小于7 VD.B点的电势一定大于7 V答案B解析根据题意可知,电子在A点的电势能小,则说明A点的电势高,所以电场线由A指向C,则B点电场强度的方向一定由A指向C,故A错误,B正确;如果为匀强电场,则有BACB,得B7 V,由题无法确定该电场是什么电场,故无法确定B点的电势,故C、D错误。6.(多选)(2020山东潍坊市第二次高考模拟)如图6所示,带电荷量为q和q的点电荷分别位于绝

7、缘薄圆盘中心轴线上,两电荷到圆心O的距离相等。A点位于圆盘边缘,B点为某半径的中点,关于A、B、O三点电场强度E的大小和电势的高低关系判断正确的是()图6A.EAEBEO B.EAEBEOC.ABO D.ABO答案AD解析根据等量异种点电荷中垂面上电场线分布的特点可知,圆心O处场强最大,离圆心越远,电场线越稀疏,场强越小,即EAEBEO,故A正确,B错误;圆盘处在等量异种电荷的中垂面上,所以此圆盘是一个等势体,薄圆盘表面是一个等势面,即ABO,故C错误,D正确。7.(2020江苏如皋中学模拟)如图7所示,点电荷2Q、Q分别置于M、N两点,O点为MN连线的中点,点a、b在MN连线上,点c、d在M

8、N中垂线上,它们均关于O点对称。下列说法正确的是()图7A.c、d两点的电场强度相同B.a、b两点的电势相同C.将电子沿直线从c移到d,电场力对电子先做负功再做正功D.将电子沿直线从a移到b,电子的电势能一直增大答案D解析根据电场线分布的对称性可知,c、d两点的电场强度大小相等,方向不同,则c、d两点的电场强度不同,故A项错误;MN间的电场线方向由MN,沿电场线方向电势逐渐降低,则a点的电势高于b点的电势,故B项错误;对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加,在Oc段场强方向斜向右上,在Od段场强方向斜向右下;电子所受的电场力在Oc段斜向左下,在Od段斜向左上;电子沿直线从c移到d,电场力对电子先做

9、正功后做负功,故C项错误;电子沿直线从a移到b电势降低,据Epq,则电子的电势能一直增大,D项正确。8.(多选)(2020江苏扬州市5月调研)在真空中某点电荷的电场中,将等量异种的检验电荷分别置于M、N两点,两检验电荷所受电场力方向如图8所示,且F2F1(不计检验电荷间相互作用),已知M点处检验电荷带负电,下列说法中正确的有()图8A.场源点电荷带负电B.M点电场强度大于N点电场强度C.M点电势高于N点电势D.若将M点处检验电荷沿MN连线从M点移到N点,其电势能一定先增大后减小答案ACD解析因M点处检验电荷带负电,则场源点电荷带负电,选项A正确;由图可知M点离场源电荷较远,则M点电场强度小于N

10、点电场强度,选项B错误;因场源电荷带负电,可知M点电势高于N点电势,选项C正确;若将M点处检验电荷沿MN连线从M点移到N点,因MN连线上的电势先降低后升高,则带负电的检验电荷的电势能一定先增大后减小,选项D正确。9.(2020山东省济南市第一次模拟)如图9所示为等边三角形ABC,在A、B两点放等量异种点电荷,已知A、B连线中点处的电场强度和电势分别为E、,则C点的场强和电势分别为()图9A.E、 B.E、C.E、 D.E、答案A解析设等边三角形的边长为L,A、B两点的电荷量大小为Q,A、B连线中点处的电场强度为E2,C点的电场强度为ECcos 60E,等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线,则

11、有C,故A正确,B、C、D错误。10.(多选)(2020山东枣庄市第二次模拟)如图10所示,在坐标系xOy中,弧BDC是以A点为圆心、AB为半径的一段圆弧,ABL,AO,D点是圆弧跟y轴的交点。当在O点和A点分别固定电荷量为Q1和Q2的点电荷后,D点的电场强度恰好为零。下列说法正确的是()图10A.Q24Q1B.圆弧BDC上的各点相比较,D点的电势最高C.电子沿着圆弧从B点运动到C点的过程中,电势能先减小后增大D.电子沿着圆弧从B点运动到C点的过程中,电势能先增大后减小答案AD解析D点的电场强度恰好为零,则kk,解得Q24Q1,故A正确;对Q2来说圆弧是一个等势面,所以各点电势高低,由Q1决定

12、,根据沿电场线方向电势降低,离负电荷越近,电势越低,故D点电势最低,故B错误;电子沿着圆弧从B点运动到C点的过程中,电势先降低后升高,Epq,故电势能先增大后减小,故D正确,C错误。11.(多选)(2020辽宁大连市第一次模拟)如图11所示,竖直方向上固定一光滑绝缘细杆,两电荷量相等的正点电荷M、N关于细杆对称固定。两电荷连线中点为O,带正电的小球套在细杆上,从距中点O高为h1处的P点静止释放,经过时间t1运动到O点。此过程中小球速度的大小v、加速度的大小a、动能Ek、电势能Ep(无穷远处电势为0)随时间t或下降距离h的变化图像可能正确的有()图11答案BCD解析根据等量同种正点电荷电场线的特

13、点可知,MN在杆的位置处的电场线方向向上,从杆与MN的连线的交点处向上,电场强度的大小从0先增大后减小。小球受重力,如果开始时小球的位置在场强最大点的下方,则小球向下运动的过程中受到的电场力逐渐减小,所以小球的加速度逐渐增大,小球做加速度增大的加速运动;如果开始时小球的位置在场强最大点的位置上方,则小球向下运动的过程中受到的电场力先增大后减小,所以小球的加速度可能先减小后增大,小球先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的加速运动,则B项中的速度变化是可能的,A项的加速度的变化是不可能的,故A错误,B正确;如果开始时小球的位置在场强最大的点的位置上方,而且电场力最大的时候电场力大于重力,则小球

14、向下运动的过程中受到的电场力先增大后减小,所以小球的加速度先减小然后反向增大,所以小球先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动;当经过了电场力的最大点后,又做加速度减小的减速运动,最后再做加速度增大的加速运动,该种情况下小球的运动过程最复杂,小球的速度先增大,然后减小,最后又增大。小球的动能也是先增大,然后减小,最后又增大,故C正确;小球向下运动的过程中电场力一直做负功,所以小球的电势能一直增大,故D正确。12.(多选)(2020江苏盐城市第三次模拟)如图12所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以电荷Q为圆心的某一圆周交于H、L两点,从圆心到K点的连线垂直于细杆。质量为m、带电荷量为q(

15、qQ)的有孔小球套在杆上,从F点由静止开始下滑。则带电小球从H点运动到L点的过程中,下列说法正确的是()图12A.到达K点的加速度是gB.整个过程中机械能守恒C.电势能的变化量不为零D.电场力先做正功后做负功答案AD解析到达K点时,小球水平方向受合力为零,竖直方向受合力为向下的mg,则小球的加速度是g,选项A正确;整个过程中库仑力对小球先做正功后做负功,则机械能先增大后减小,选项B错误,D正确;因H和L两点电势相等,则从H点到L点小球的电势能的变化量为零,选项C错误。13.(2020浙江金华十校4月模拟)如图13是研究电荷之间相互作用力的实验装置。带电荷量为Q的金属小球A用绝缘杆固定在地面上,

16、带电量为q、质量为m的金属小球B用绝缘细线悬挂在可移动支架上,两者均可看作点电荷,且处于同一水平线上。将两小球的距离增大一倍,调整支架,使两小球仍处于同一水平线上,下列说法正确的是()图13A.两小球可能带异种电荷B.距离增大一倍后小球B的电势能增大C.距离增大前与距离增大一倍后,细线与竖直方向夹角的正切值之比为21D.距离增大一倍后,小球B在小球A处产生的电场强度大小可表示为答案D解析由于B球向右摆,则两球间为排斥力,说明两小球一定带同种电荷,故A错误;两球距离增大的过程中,电场力对小球B做正功,小球B的电势能减小,故B错误;结合库仑定律F,可知距离增大一倍,小球间的库仑力F减小原来的四分之

17、一,则距离增大前与距离增大一倍后,细线与竖直方向夹角的正切值之比为41,故C错误;由牛顿第三定律可知,小球A与小球B间的库仑力大小相等,方向相反,则Fmgtan QE,得E,故D正确。14.(多选)(2020山东泰安市一轮检测)一电荷量为1.0108 C的带电粒子P,只在电场力作用下沿x轴运动,运动过程中粒子的电势能Ep与位置坐标x的关系图像如图14曲线所示,图中直线为曲线的切线,切点为(0.3,3)交x轴于(0.6,0)。曲线过点(0.7,1),则下列说法正确的是()图14A.在x0.3 m处电场强度大小为103 N/CB.在x0.3 m处电场强度大小为109 N/CC.x0.3 m处的电势比x0.7 m处的电势高D.x0.3 m与x0.7 m间电势差的绝对值是200 V答案AD解析根据WEp,可知Epx图像切线的斜率表示电场力,在x0.3 m处的电场力大小为Fk N1.0105 N,则可求得x0.3 m处的电场强度大小为E N/C1 000 N/C103 N/C,故A正确,B错误;根据Epq,可知在x0.3 m处的电势为1 V300 V,在x0.7 m处的电势为2 V100 V,所以x0.7 m处的电势高于x0.3 m处的电势,x0.3 m与x0.7 m间电势差的绝对值是U|12|200 V,故D正确,C错误。