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1、课时规范练24电场能的性质基础对点练1.(电势能、电势)(2023北京高三模拟)真空中的A、B两点固定有带正电的点电荷,电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时,仅在静电力的作用下恰好保持静止状态,如图所示。以下说法正确的是()A.N点电势高于O点B.B点点电荷的电荷量大于A点点电荷的电荷量C.该试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.该试探电荷在M点受到的静电力小于在N点受到的静电力2.(电场线、电势、电势能的理解)(2021辽宁卷)等量异种点电荷固定在水平向右的匀强电场中,电场分布如图所示,实线表示电场线,虚线表示等势线。将同一负电荷先后置于a、b两点,电势能分别为Ep
2、a和Epb,电荷所受静电力大小分别为Fa和Fb,则()A.EpaEpb,FaFbB.EpaEpb,FaFbC.EpaFbD.EpaEpb,FaEkaEkbD.粒子在三点的电势能大小为EpcEpaEpb5.(电场线、电势、电势能的比较)如图所示,A、B、C、D是正四面体的四个顶点,在B、D两点分别固定等量异种点电荷。下列说法正确的是()A.A点电势比C点电势高B.A、C两点的电场强度等大反向C.将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,静电力不做功D.将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,静电力先变小后变大6.(-x图像)空间存在着平行于纸面的匀强电场,但电场的具体方向未知,现用仪器在纸面内沿夹角为60
3、的Ox、Oy两个方向探测该静电场中各点电势,得到各点电势与到O点距离的函数关系如图所示,则下列关于该电场的电场强度E的说法,正确的是()A.E=2 V/m,沿Ox方向B.E=200 V/m,沿yO方向C.E=2003 V/m,沿xOy角平分线向下D.E=40033 V/m,沿xOy角平分线向下素养综合练7.(多选)(2023广东高三模拟)如图所示,匀强电场区域内,由a、b、c、d、a、b、c、d作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面abcd垂直。若在c点固定一正点电荷Q,则()A.b、d两点的电场强度大小相等,电势相等B.a、b两点的电场强度大小相等,电势相等C.b、d两点的电场强度大小相等,
4、电势相等D.a、b两点的电场强度大小相等,电势相等8.(多选)如图所示,A、B、C、D为水平圆周上的四个点,C、D、E、F为竖直圆周上的四个点,其中AB与CD交于圆心O且相互垂直,CD与EF交于圆心O且相互垂直,两个圆的半径均为R。在A点放置一个电荷量为+Q的点电荷,在B点放置一个电荷量为-Q的点电荷。在两点电荷产生的电场中()A.C点电势高于E点电势B.一个正电荷q在E点受到的静电力方向沿直径EF指向O点C.将一个正电荷q从A点附近沿半径移动到O点后再沿半径移动到E点,该电荷电势能先减小后不变D.将一个正电荷q沿CD连线由C移到D,该电荷受到的静电力先增大后减小9.(2022北京交大附中联考
5、模拟)真空中一半径为r0的带电金属球,通过其球心的一直线上各点的电势分布如图所示,r表示该直线上某点到球心的距离,r1、r2分别是该直线上A、B两点离球心的距离,根据电势图像(-r图像),判断下列说法正确的是()A.该金属球可能带负电B.A点的电场强度方向由A指向球心C.A点的电场强度小于B点的电场强度D.电荷量大小为q的正电荷沿直线从A移到B的过程中,静电力做功W=q(1-2)10.(多选)某形状不规则的导体置于静电场中,由于静电感应,导体周围出现了如图所示的电场分布,图中虚线表示电场线,实线表示等势面,A、B、C为电场中三个点。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
6、点的电势高于B点的电势C.将电子从A点移到B点,静电力做正功D.将电子从A点移到B点,电势能增加11.如图所示,P、Q两金属板间的电势差为100 V,板间存在匀强电场,方向水平向右,板间的距离为10 cm,在距Q板6 cm的A点有一电荷量为0.01 C的正点电荷,已知Q板接地,下列说法正确的是()A.P板的电势为-100 VB.板间的电场强度大小为10 V/mC.点电荷的电势能为0.6 JD.若点电荷从A点运动到Q板,静电力做的功为-60 J12.场致发射显微镜是一项了不起的发明,它第一次为人类提供了观察原子的工具。场致发射显微镜的原理如图所示,在真空玻璃泡内充以少量氦气并在中心放置待测试金属
7、针(这根金属针的针尖即是该显微镜的观察对象),泡的内壁涂有荧光导电膜。在金属针和荧光导电膜间加很高的电压,泡内上部空间产生辐射状的电场,电场方向从针尖指向泡内壁。由于针尖处电场很强,氦原子碰到针尖时会失去一个电子形成氦离子,然后在电场作用下向导电膜运动。忽略氦离子的重力,氦离子的初速度可视为零,不考虑氦离子在运动过程中与其他氦原子或氦离子的相互作用,下列说法错误的是()A.氦离子运动过程中电势能不断减小B.氦离子运动过程中加速度不断减小C.到达泡内壁各点的氦离子动能相等D.氦离子运动过程中静电力不断增大13.(2022天津和平区三模)1909年,美国物理学家密立根用如图甲所示的实验装置比较准确
8、地测定了电子的电荷量。平行金属板间存在竖直方向的匀强电场,喷雾器喷出带同种电荷的油滴,油滴进入金属板间后,发现有的油滴刚好悬浮不动,有的油滴运动轨迹如图乙所示,a、b为轨迹上两点,忽略空气粘滞阻力和浮力对油滴的影响,下列说法正确的是()A.电场中a点的电势一定高于b点的电势B.油滴在a点的加速度可能大于在b点的加速度C.油滴在a点的动能一定大于在b点的动能D.油滴在a点的机械能一定大于在b点的机械能答案：课时规范练24电场能的性质1.A解析:由题意可知,O点的电场强度为零,则AO之间的电场强度方向由A指向O,沿电场线电势逐渐降低可知,N点电势高于O点,选项A正确;由题意可知,O点的电场强度为零
9、,即A、B两处的点电荷在O点的电场等大反向,因B点距离O点较近,可知B点点电荷的电荷量小于A点点电荷的电荷量,选项B错误;由A的分析可知,M点电势高于N点电势,则带负电的试探电荷在M点的电势能小于在N点的电势能,选项C错误;O点的电场强度为零,则从A到O电场强度逐渐减小,则该试探电荷在M点受到的静电力大于在N点受到的静电力,选项D错误。2.D解析:电场线的疏密程度表示电场强度的大小,因此FaEpa,故选D。3.C解析:根据电场线的特点,正方形左上角电荷带正电,顺时针开始,第二个电荷带负电,右下角电荷带正电,第四个电荷带负电,故A错误;根据电场线的疏密,M、N、P三点中M点电场强度最小,故B错误
10、;依据对称性可知,O点电势为零,M点电势为正,N、P两点更接近负电荷,电势为负,所以三点中M点电势最高,将负电荷从P点移动到O点,电势升高,静电力做正功,电势能减少,所以负电荷在P点的电势能比在O点的高,故C正确,D错误。4.C解析:由等势面特点知,该电场为匀强电场,电场线方向向上,而粒子受静电力方向向下,故粒子带负电,粒子在a、b、c三点中所受静电力相等,A、B错误;根据负电荷在电势高处电势能小,动能大,则知负电荷在b点电势能最大,动能最小,且有EpbEpaEpc,EkbEkaEkc,C正确,D错误。5.C解析:B、D两点固定的是等量异种点电荷,所以通过BD的中垂面是等势面,A、C在同一等势
11、面上,电势相同,A、C两点的电场强度都与等势面垂直,同向,根据对称性可知,电场强度大小相等,故A、B错误;因为A、C两点在同一个等势面上,所以将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,静电力不做功,故C正确;A、C两点连线的中点电场强度最大,所以将一试探电荷从A点沿直线移动到C点,静电力先变大后变小,故D错误。6.D解析:由-x和-y图像可知,Ox、Oy两个方向上距离O点相同距离处电势相等,比如,取距离均为20cm处,电势均为40V,则这两点位于同一等势面上,用直线将两点连接,然后作这条等势线的过O点的垂线,由电场线和等势面的关系可知,这就是电场线,且方向向下,且电场强度大小为E=Ud=40V0.2
12、mcos30=40033V/m,故选D。7.AC解析:由正点电荷电场强度公式E=kQr2可知,b、d两点离c点的距离相等,Q在b、d两点的电场强度大小相等,且方向均与匀强电场垂直,故b、d两点合电场强度大小相等,b、d两点在匀强电场的等势面上,也在点电荷Q的等势面上,故两点电势相等,A正确;同理可知,a、b两点离c点的距离不相等,由正电荷产生的电场大小不相等,与匀强电场叠加之后的合电场强度大小也就不相等,两点不在点电荷Q的等势面上,故两点电势不相等,B错误;b、d两点离c点的距离(都为面对角线)相等,由正电荷产生的电场强度大小相等,与匀强电场夹角相等,叠加之后合电场强度大小相等,电势也相等,C
13、正确;a、b两点离c点的距离(一为体对角线,一为面对角线)不相等,由正电荷产生的电场大小不相等,与匀强电场叠加之后合电场强度大小也就不相等,电势也不相等,D错误。8.CD解析:由题可知,CDEF所在的圆面是线段AB的中垂面,A、B两点形成的电场为等量异种点电荷的电场,根据等量异种点电荷的电场的特点可知,该CDEF所在的圆面与电场线垂直,所以CDEF所在的圆面上各点的电势是相等的,C点的电势等于E点的电势,选项A错误;CDEF所在的圆面与电场线垂直,所以一个正电荷q在E点受到的静电力方向与EF垂直,选项B错误;根据等量异种点电荷的电场的特点可知,从A到O电场强度方向从A指向O,所以从A到O电势降
14、低,正电荷q的电势能减小;CDEF所在的圆面上各点的电势相等,所以将正电荷从O沿半径移动到E点,该电荷电势能不变,选项C正确;根据等量异种点电荷的电场的特点可知,CD连线上O点的电场强度最大,从C经O到D的过程中电场强度先增大后减小,所以正电荷q从C经O到D的过程中受到的静电力先增大后减小,选项D正确。9.D解析:由题图可知0到r0的电势不变,之后电势变小,带电金属球为一等势体,再依据沿着电场线方向电势逐渐降低,知金属球带正电,故A错误;沿电场线方向电势降低,所以A点的电场强度方向由A指向B,故B错误;-r图线斜率的物理意义为电场强度,所以A点的电场强度大于B点的电场强度,故C错误;正电荷沿直
15、线从A移到B的过程中,静电力做功为W=qUAB=q(1-2),故D正确。10.BD解析:根据电场线的疏密表示电场强度的相对大小,知A点处电场线比B点处稀,则A点的电场强度小于B点的电场强度,故A错误;沿着电场线电势逐渐降低,A点所在等势线的电势比B点所在等势线的电势高,则A点的电势高于B点的电势,故B正确;将电子从A点移到B点,电势能增加,则静电力做负功,故C错误;电子带负电,根据负电荷在电势高处电势能小,在电势低处电势能大,则知电子从A点移到B点,电势降低,电子的电势能增加,故D正确。11.C解析:因Q板接地,则Q=0,而匀强电场方向水平向右,则有UPQ=P-Q=100V,得P=100V,故
16、A错误;根据匀强电场的电压与电场强度的关系有E=UPQd=1000.1V/m=1000V/m,故B错误;A点的电势为A=UAQ=EdAQ=10000.06V=60V,则点电荷在A点的电势能为EpA=qA=0.0160J=0.6J,故C正确;点电荷从A点运动到Q板静电力做的功为WAQ=qUAQ=0.0160J=0.6J,故D错误。12.D解析:氦原子碰到针尖时会失去一个电子形成氦离子,所以氦离子带正电,在氦离子运动过程中,静电力做正功,电势能不断减小,选项A正确;泡内上部空间产生辐射状的电场可看作是在针尖处的点电荷产生的电场,氦离子运动越远受到的静电力越小,加速度不断减小,选项D错误,B正确;因
17、为针尖到泡内壁的距离相等,则针尖到泡壁各点的电势差恒定,根据W=qU可知静电力对到达泡内壁各点的氦离子做功相等,各点的氦离子动能相等,选项C正确。13.C解析:油滴进入金属板间后,发现有的油滴刚好悬浮不动,则静电力等于重力,静电力方向向上,因油滴带电电性未知,故无法确定电场强度方向,电势高低无法确定,故A错误。平行金属板间存在竖直方向的匀强电场,电场强度大小处处相等,静电力处处相等,根据F=ma知,加速度也处处相等,故B错误。油滴受静电力向上,从b到a过程中,静电力做负功,重力做正功,水平方向不受力,水平方向速度不变,竖直方向在静电力和重力作用下速度逐渐增大,油滴动能逐渐增大,油滴在a点的动能一定大于在b点的动能;根据机械能守恒定律知,该过程机械能逐渐减小,油滴在a点的机械能一定小于在b点的机械能,故C正确,D错误。