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考点 35 电场能的性质
(核心考点精讲精练)
1. 5年真题考点分布
2023·全国乙卷·T19
2023·湖北卷·T3
2023·广东卷·T9
2022·全国乙卷·T19
2022·江苏卷·T9
2022·河北卷·T6
电场能的性质 2021·全国甲卷·T19
2021·全国乙卷·T15
2021·湖南卷·T4
2021·广东卷·T6
2020·全国卷Ⅱ·T20
2020·全国卷Ⅲ·T21
2019·全国卷Ⅲ·T21
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】近几年高考主要考查:电势、电势差和电势能,等势面
【备考策略】
1.知道静电场中的电荷具有电势能,理解电势能、电势的含义,掌握静电力做功与电势能变化的关系.
2.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系.
3.会处理电场线、等势面与运动轨迹结合问题.
【命题预测】
电场中的功能关系,尤其是电场力做功与电势能的关系是重难点。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】考向 1 描述电场能的性质的物理量
1.求静电力做功的四种方法
2.电势高低的判断
判断依据 判断方法
电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低
取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷
场源电荷的正负
处电势高,靠近负电荷处电势低
W
静电力做功 根据U = AB,将W 、q的正负号代入,由U 的正负判断φ 、φ 的高低
AB q AB AB A B
3.电势能大小的判断
判断方法 方法解读
将电荷量、电势连同正负号一起代入公式E =qφ,E >0时,其绝对值越大,电势能越大;E
p p p
公式法
<0时,其绝对值越大,电势能越小
正电荷在电势高的地方电势能大
电势法
负电荷在电势低的地方电势能大
静电力做正功,电势能减小
做功法
静电力做负功,电势能增加
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(多选)(2023·海南·统考高考真题)如图所示,正三角形三个顶点固定三个等量电荷,其中 带正电,
带负电, 为 边的四等分点,下列说法正确的是( )
A. 、 两点电场强度相同 B. 、 两点电势相同
C.负电荷在 点电势能比在 点时要小 D.负电荷在 点电势能比在 点时要大
【答案】 BC
【解析】A.根据场强叠加以及对称性可知,MN两点的场强大小相同,但是方向不同,选项A错误;
B.因在AB处的正电荷在MN两点的合电势相等,在C点的负电荷在MN两点的电势也相等,则MN两点
电势相等,选项B正确;
CD.因负电荷从M到O,因AB两电荷的合力对负电荷的库仑力从O指向M,则该力对负电荷做负功,C
点的负电荷也对该负电荷做负功,可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功,则该负电荷的电势能增加,
即负电荷在M点的电势能比在O点小;同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小。选项C正确,D错
误。
故选BC。
(2023·新疆阿勒泰·统考三模)科学家在描述某类物质的带电性质时,认为物质是由大量的电偶极子组成
的,电偶极子模型是指由带电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的带电系,设O是中点,电偶极子
的方向为从负电荷指向正电荷,用如图甲所示的矢量表示。平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章,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,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,物质显示带电特性。将一电偶极子放置在电场强度为 的匀强电场中。
(1)如图乙所示,若此电偶极子的方向与外电场方向的夹角为 ,求当夹角 减为0的过程中,外电场力
对电偶极子做的功 ;
(2)取 点电势为0,求当电偶极子在外电场中处于平衡时,其方向与外电场方向夹角 的可能值及相应
的电势能 。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【答案】 (1) ;(2)见解析
【解析】(1)电场力对 做功
电场力对 做功
电场力对电偶极子做功
(2)经分析知当 或 时电偶极子在外电场中处于平衡。
设 时,点电荷 所在位置的电势为 ,电偶极子的电势能
时,仍然设此时点电荷 所在位置的电势为 ,电偶极子的电势能
考向 2 电势差与电场强度的关系
1.由E=可推出的两个重要推论
推论1 匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φ =,如图甲所示.
C
推论2 匀强电场中若两线段AB∥CD,且AB=CD,则U =U (或φ -φ =φ -φ ),如图乙所示.
AB CD A B C D
2.E=在非匀强电场中的三点妙用
(1)判断电场强度大小:等差等势面越密,电场强度越大.
(2)判断电势差的大小及电势的高低:距离相等的两点间的电势差,E越大,U越大,进而判断电势的高低.
(3)利用φ-x图像的斜率判断电场强度随位置变化的规律:k===E,斜率的绝对值表示电场强度的大小,
x
正负表示电场强度的方向.
3.等分法确定电场线及电势高低的解题思路
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【特别提醒】
由匀强电场的电势分布确定电场强度
匀强电场中同一条直线上的线段两端点间电势差正比于线段长度。三步法确定
电场强度:①确定等势线;②画等势线的垂线,确定电场强度方向;③根据E
U
= 确定电场强度大小
d
匀强电场中若两线段(非等势线线段)平行,则这两线段各自的端点间电势差
正比于线段长度。题中出现平行线时可用此方法
U
匀强电场中,利用E= ,分别求出两垂直方向的电场强度,再求出各电场强
d
度
(2023·湖北·统考高考真题)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为 、 ,电场强度
大小分别为 、 。下列说法正确的是( )
A.若 ,则M点到电荷Q的距离比N点的远
B.若 ,则M点到电荷Q的距离比N点的近
C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,电场力做正功,则
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,电场力做负功,则
【答案】 C
【解析】A.沿着电场线的方向电势降低,根据正点电荷产生的电场特点可知若
则M点到电荷Q的距离比N点的近,故A错误;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.电场线的疏密程度表示电场强度的大小,根据正点电荷产生的电场特点可知若
则M点到电荷Q的距离比N点的远,故B错误;
C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,电场力做正功,则是逆着电场线运动,电势增加,故有
故C正确;
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,电场力做负功,则是逆着电场线运动;根据正点电荷产生的
电场特点可知
故D错误。
故选C。
(多选)(2023·福建泉州·泉州五中校考一模)匀强电场中有一个立方体空间,立方体上表面为 ABCD,
下表面为PMRS,立方体的边长为1cm,以P为坐标原点建立三维直角坐标系,如图所示,已知B、D、R
三点的电势均为2V,C点的电势为4V,则下列判断中正确的是 ( )
A.匀强电场方向沿z轴负方向
B.P点的电势为0
C.C、P两点间的电势差为6V
D.电场强度大小为 V/m
【答案】 CD
【解析】A.已知B、D、R三点的电势均为2V,C点的电势为4V,可知BDR所在的平面为等势面,电场
线与等势面垂直,且由高电势点指向低电势点,可知场强方向由C点垂直平面BDR指向P点,故A错误;
BC.因
可得
φ =0
M
由
可得
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】φ =0
S
而
可得
φ =-2V
P
则
U =6V
CP
故B错误,C正确;
D.电场强度
故D正确。
故选CD。
考向 3 电场线、等势面及运动轨迹问题
1.等势面
(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面.
(2)四个特点:
①在同一等势面上移动电荷时静电力不做功.
②电场线一定与等势面垂直,并且从电势高的等势面指向电势低的等势面.
③等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小.
④任意两个等势面都不相交.
2.几种常见等势面的比较
电场 等势面(虚线)图样 特点
匀强电场 垂直于电场线的一簇平面
点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面
等量异种点电荷的电场 两电荷连线的中垂面为等势面
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】在电荷连线上,中点电势最
等量同种正点电荷的电场 低;在中垂线上,中点电势最
高
3.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法
1.判断速度方向:带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向.选用轨迹和电场线(等势线)
的交点更方便.
2.判断静电力的方向:从轨迹的弯曲方向判断受力方向,从而分析电场线的方向或电荷的正负.
若已知电场线和轨迹,所受静电力的方向与电场线(或电场线的切线)共线.
若已知等势线和轨迹,所受静电力的方向与等势线垂直.
3.判断静电力做功的正负及电势能的增减:若静电力方向与速度方向成锐角,则静电力做正功,电势能
减少;若静电力方向与速度方向成钝角,则静电力做负功,电势能增加.
【特别提醒】
1、电场线、电场强度、电势、电势能、等势面之间的关系
(1)电场线与电场强度的关系:同一电场,电场线越密的地方表示电场强度越大,电场线上某点的切线方向
表示该点的电场强度方向。
(2)电场线与等势面的关系:电场线与等势面垂直,并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
(3)电场强度大小与电势无直接关系:零电势位置可人为选取,电场强度的大小由电场本身决定,故电场强
度大的地方,电势不一定高。
(4)电势能与电势的关系:正电荷在电势高的地方电势能大;负电荷在电势低的地方电势能大。
(5)电场场强的叠加遵从矢量合成法则,电势的叠加遵从代数运算法则。
2、电场线与粒子运动轨迹的综合问题的分析方法
(1)如果带电粒子只受电场力作用,根据带电粒子所受的电场力沿着电场线的切线方向且(或等势面的
垂线)指向运动轨迹弯曲的凹侧,确定带电粒子所受电场力的方向;
(2)再结合电场线的方向(或等势面的电势)确定带电粒子的电性;
(3)最后根据带电粒子运动轨迹与电场线的分布情况,确定电场力做功、电势能的变化情况等。
3、等势面(线)与粒子运动轨迹的综合问题的分析方法
(1)如果带电粒子只受电场力作用,根据电场力沿着垂直于等势面方向且指向运动轨迹弯曲的凹侧,确
定带电粒子所受电场力的方向;
(2)再结合等势面的电势高低关系确定电场线的方向,进而确定带电粒子的电性;
(3)最后根据带电粒子在不同的等势面之间移动,结合题意确定电场力做功、电势能的变化情况等。
(多选)(2023·全国·统考高考真题)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( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】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
【答案】 BC
【解析】ABC.由题知,OP > OM,OM = ON,则根据点电荷的电势分布情况可知
φ = φ > φ
M N P
则带负电的小球在运动过程中,电势能先减小后增大,且
EP > EM = EN
p p p
则小球的电势能与机械能之和守恒,则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能,A错误、BC
正确;
D.从M点运动到N点的过程中,电场力先做正功后做负功,D错误。
故选BC。
(2023秋·黑龙江鸡西·高三校考期末)如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间
的电势差相等,即 ,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q
是这条轨迹上的两点,据此可知( )
A.三个等势面中,c的电势最高
B.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小
C.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
D.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
【答案】 C
【解析】A.由于质点只受电场力作用,根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的凹侧,即斜向右下方,
由于质点带正电,因此电场方向也指向右下方,由于沿电场线电势降低,故三个等势面中,a的电势最高,
c的电势最低,故A错误;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.P点电势高于Q点电势,质点带正电,所以质点在 P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大,故B
错误;
C.质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大,根据能量守恒可知,质点通过 P点时的动能比通
过Q点时小,故C正确;
D.等差等势面密集的地方场强大,稀疏的地方场强小,则 P点的电场强度大于Q点的电场强度,质点在
P点时的电场力比通过Q点时大,所以质点通过P点时的加速度比通过Q点时大,故D错误。
故选C。
考向 4 电场中的图像问题
1.vt图像:根据电荷在电场中运动的vt图像的速度变化、斜率变化(即加速度变化),确定电荷所受静电力
的方向与静电力的大小变化情况,进而确定电场强度的方向和大小、电势的高低及电势能的变化。
2.φx图像
(1)电场强度可用φx图线的斜率表示,斜率的绝对值表示电场强度的大小,斜率的正负表示电场强度的方
向。
(2)在φx图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系分析电荷移动时电势能的变化。
(3)电场中常见的φ-x图像
①点电荷的φ-x图像(取无限远处电势为零),如图.
②两个等量异种点电荷连线上的φ-x图像,如图.
③两个等量同种点电荷的φ-x图像,如图.
3.Ex图像
(1)反映了电场强度随位移变化的规律。
(2)E>0表示场强沿正方向;E<0表示场强沿负方向。
(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,“面积”的正负表示始末两点
电势的高低。
(4) 电场中常见的E-x图像
①点电荷的E-x图像
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图像大致如图所示.
②两个等量异种点电荷的E-x图像,如图.
③两个等量正点电荷的E-x图像,如图.
4.Ex图像
p
(1)由Ex图像可以判断某一位置电势能的大小,进而确定电势能的变化情况,根据电势能的变化可以判断
p
静电力做功情况,结合带电粒子的运动可以确定静电力的方向。
(2)Ex图像的斜率k====-F ,即图像的斜率绝对值和正负分别表示静电力的大小和方向。
p 静电
【特别提醒】
1、 φ-x图像和E-x图像
φ-x图像 E-x图像
(1)电场强度的大小等于 φ-x图线切线的斜率大 (1)根据E-x图像中E的正负确定电场强度的
小,电场强度为0处,φ-x图线存在极值,其切线的 方向,再在草稿纸上画出对应电场线的方向,根
斜率为0。 据E的大小变化,确定电场的强弱分布。
(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小, (2)E-x图线与横坐标轴所围图形“面积”表
并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。 示电势差。
(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化, (3)在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】可用W =qU ,进而分析W 的正负,然后作出判断 定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况
AB AB AB
2、 E-x图像和E-x图像
p k
图像类别 电势能与位移关系图像(E-x图像) 动能与位移关系图像(E-x图像)
p k
功能关系 电场力做功与电势能变化关系 合外力做功与动能的变化关系
函数关系表达式 qE·Δx=W =-ΔE F ·Δx=ΔE
电 p 合 k
图像斜率物理含义 绝对值表示电场力大小(qE) 合外力(F )
合
(2021·山东·高考真题)如图甲所示,边长为a的正方形,四个顶点上分别固定一个电荷量为 的点电荷;
在 区间,x轴上电势 的变化曲线如图乙所示。现将一电荷量为 的点电荷P置于正方形的
中心O点,此时每个点电荷所受库仑力的合力均为零。若将P沿x轴向右略微移动后,由静止释放,以下
判断正确的是( )
A. ,释放后P将向右运动
B. ,释放后P将向左运动
C. ,释放后P将向右运动
D. ,释放后P将向左运动
【答案】 C
【解析】对y轴正向的点电荷,由平衡知识可得
解得
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】因在 区间内沿x轴正向电势升高,则场强方向沿x轴负向,则将P沿x轴正向向右略微移动后
释放,P受到向右的电场力而向右运动。
故选C。
(多选)(2023秋·广东·高三广州市真光中学校联考开学考试)如图甲所示,空间存在电场方向为竖直方
向、电场强度大小变化的电场,质量为m、带正电的小球在电场中从某高度O处由静止开始下落。小球初
始时的机械能为 ,小球下落过程中的机械能E随下降的高度h变化的关系如图乙中实线所示,图中 、
、 、 和 均为已知量,P为关系图线上的点,其坐标为 。小球在下落过程中所受空气阻力作
用忽略不计,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.在 处小球的重力势能一定为零
B.电场的方向竖直向上,电场强度随h的增大而增大
C.小球在下落过程中电势能不断增大
D.在 处小球所受的电场力大小为
【答案】 BC
【解析】A.因为初速度为零,所以 ,因为在 处小球的机械能为零,但动能可能不为零,所以
处小球的重力势能可能为负值,即可能不为零,故A错误;
B.因为小球的机械能减小,电场力做负功,小球带正电,所以电场方向竖直向上, 图象的斜率越来
越大,所以电场强度随h的增大而增大,故B正确;
C.小球下落过程中,电场力做负功,小球在下落过程中电势能不断增大,故C正确;
D.根据功能关系,可知在 处小球所受的电场力大小为P点切线斜率的绝对值,即
故D错误。
故选BC。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【基础过关】
1.(2023·吉林长春·东北师大附中校考模拟预测)如图所示,空间中存在与纸面平行的匀强电场,在纸面
内从正方形的顶点A沿任意方向发射速度相同的带正电粒子,不计粒子重力和粒子间的相互作用,已知经
过B点的粒子在B点时的动能是初动能的3倍,经过C点的粒子在C点时的动能是初动能的7倍,则经过
D点的粒子在D点时的动能是初动能的( )
A.3倍 B.4倍 C.5倍 D.6倍
【答案】 C
【解析】根据题意,设电场强度沿AB方向的分量为 ,沿AD方向的分量为 ,粒子在A点时的动能为
。粒子从A到B的过程,有
粒子从A到C的过程,有
则粒子从A到D的过程,有
解得
故选C。
2.(2023秋·黑龙江鸡西·高三校考期末)如图所示的匀强电场E的区域内,由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.下列说法正确的是( )
A.AD两点间电势差 与 两点间电势差 相等
B.带正电的粒子从A点沿路径 移到 点,电场力做正功
C.带负电的粒子从A点沿路径 移到 点,电势能减小
D.带电的粒子从A点移到 点,沿对角线 与沿路径 电场力做功不相同
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【答案】 B
【解析】A.电场强度的方向与面ABCD垂直,所以面ABCD是等势面,A、D两点的电势差 为0,又
因A、 两点沿电场线的方向有距离,所以 不为0,故A错误;
B.带正电的粒子从A点到D电场力不做功,而由 电场力做正功,故B正确;
C.带负电的粒子从A点到D电场力不做功,而由 电场力做负功,电势能增大,故C错误;
D.由电场力做功的特点(电场力做功与路径无关,只与初末位置的电势差有关)可知,带电粒子从A点
移到 点,沿对角线 与沿路径 电场力做功相同,故D错误。
故选B。
3.(2023·安徽亳州·安徽省亳州市第一中学校考模拟预测)如图,空间中存在水平向右的匀强电场,一带
负电的小球以大小为v,与水平方向成60°角的速度射入匀强电场,经过一段时间,小球速度大小仍为v,
但方向沿水平方向,已知小球质量为m,带电荷量为-q,重力加速度为g,则在该过程中( )
A.小球机械能先增大再减小
B.匀强电场的电场强度大小为
C.小球射入电场后,经过 的时间电势能最大
D.小球的最小动能为
【答案】 D
【解析】A.电场力先做负功后做正功,故机械能先减少后增加,故A错误
B.初速度分解如图所示
,
方向恰沿水平方向时,竖直方向速度为零,用时
水平方向做匀变速直线运动,则
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】根据牛顿第二定律
联立解得
故B错误;
C.当物体有向右的分速度时,电场力做负功,电势能增大,故水平方向速度恰为零时,电势能最大,用
时
故C错误;
D.小球运动过程中,动能
整理得
根据数学知识可知,
当 时,动能有最小值
故D正确
故选D。
4.(2023春·河南开封·高三统考期末)如图所示, 为匀强电场中的矩形区城,电场方向与矩形平面
平行。将电荷量为q( )的粒子从a点移动到b点,电场力做功为W( ),若将该粒子从d点
移动到b点,电场力做功为2W。下列说法正确的是( )
A.该匀强电场的方向与 平行
B.图中d点电势低于b点电势
C.图中a、c两点电势相同
D.若将该粒子从c点移动到d点,电场力做功为W
【答案】 C
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解析】AC.取bd中点为O,由题意可知,将该粒子从d点移动到O点,电场力做功为W。则a、O、c
电势相等,匀强电场的方向与ac垂直,A错误,C正确;
B.电荷带正电,粒子从d点移动到b点,电场力做正功,则d点电势高于b点电势,B错误;
D.将该粒子从c点移动到d点,电场力做功为-W,D错误。
故选C。
5.(2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考模拟预测)空间存在方向沿 x轴的电场,x轴上各点电势φ的变
化规律如图所示,其中B点电势为零,C点电势最低。下列说法正确的是( )
A.AC间电场方向沿x轴正方向
B.B点电场强度小于C点电场强度
C.将一正的试探电荷沿x轴从B点移动到D点,电场力一直做正功
D.负的试探电荷在A点的电势能大于在D点的电势能
【答案】 A
【解析】A.由于沿电场线方向电势降低,由图可知AC间电势降低,所以AC间电场方向沿x轴正方向,
故A正确;
B.φ-x图线切线的斜率表示电场强度的大小,所以B点电场强度大于C点电场强度,故B错误;
C.B到D点电势先降低后升高,所以将一正的试探电荷沿x轴从B点移动到D点,电势能先减小后增大
根据功能关系可知电场力先做正功后做负功,故C错误;
D.由于A点电势高于D点电势,根据电势能与电势的关系可得,负电荷在A点的电势能小于其在D点的
电势能,故D错误。
故选A。
6.(2023·云南曲靖·校考模拟预测)如图所示,在匀强电场中有直角三角形BOC,电场方向与三角形所在
平面平行,若三角形三顶点处的电势分别为φ=4.5V、φ =0V、φ =9V,且边长 , ,
0 B C
则下列说法中正确的是( )
A.电场强度的大小为
B.一个电子在O点由静止释放后会做曲线运动
C.电场强度的大小为100V/m
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】D.一个电子在O点由静止释放后会沿直线OB运动
【答案】 C
【解析】AC.由匀强电场的特点可知,则B、C连线中点D的电势为B、C电势的平均值,即为4.5V。连
接OD,即为一条等势线,作出过D的与OD垂直的线ED如图,即电场线,
由几何关系可知
所以
D是BC的中点,则△OBD是等边三角形,又 ,所以DE与BD之间的夹角是 ,则电场线与
OB之间的夹角也是 ,故该电场的场强方向沿∠B的角平分线向上,根据电势差与电场强度的关系
=
而
代入数据可得
故A错误,C正确;
BD.由作电场的图可知,一个电子在O点由静止释放后会沿电场线运动,而不会沿直线OB运动,故BD
错误;
故选C。
7.(多选)(2023春·黑龙江哈尔滨·高三哈师大附中校考阶段练习)如图甲所示,圆形区域存在与圆平面
平行的匀强电场E(图中未画出),圆的两条直径AB与CD间的夹角为 ,从A点向圆形平面内不同方
向发射速率相同的质子(不计质子间相互作用),发现从圆边界射出的粒子中 D点射出的粒子速度最大。
以A为坐标原点。沿AB方向建立x坐标轴,B点的坐标为 ,x轴上从A到B的电势变化如图乙所示,
则( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.CD间电势差
B.CD间电势差
C.电场强度
D.电场强度
【答案】 BD
【解析】CD.从圆边界射出的粒子中D点射出的粒子速度最大,可知电场力做功最大,沿电场线方向的
位移最大,可知场强沿CD方向,则
可得电场强度
故C项错误,D项正确。
AB.CD间电势差
故A项错误,B项正确。
故选BD。
8.(多选)(2023·广西南宁·南宁三中校考二模)如图所示,在匀强电场中有一圆心为 O的虚线圆,圆平
面与电场方向平行, 和 是圆的两条夹角为 60°的直径,圆的半径为 。将电荷量为
的带正电粒子从a点移动到b点,克服电场力做功 ;若将该粒子从c点移动到d点,
电场力做功 。不计粒子重力,下列说法正确的是( )
A.该匀强电场的场强方向与 平行,且由a指向b
B.该匀强电场的场强大小为40V/m
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】C.该粒子从d点移动到b点,电场力做功为
D.该带电粒子从C点垂直 方向射入圆形区域,不可能从b点射出
【答案】 BD
【解析】A.根据
W=qU
可知
设该匀强电场的场强方向与 方向夹角为 ,结合
U=Ed
则有
解得
该匀强电场的场强方向与 平行,正电粒子从a点移动到b点,克服电场力做功,则方向由b指向a,故
A错误;
B.根据
解得
故B正确;
C.从d点移动到b点,电场力做功
故C错误;
D.该匀强电场的场强方向与 平行,由b指向a,则正粒子受合力方向由b指向a,从C点垂直 方向
射入圆形区域,不可能从b点射出,故D正确。
故选BD。
9.(多选)(2023·海南·统考模拟预测)如图所示,曲线为一带电粒子仅在电场力作用下通过一个固定正
点电荷产生的电场区域时的运动轨迹, 为这条轨迹上的三个点,且带电粒子在 点所受的电场力方
向与速度方向垂直,由此可知下列说法正确的是( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.粒子在 两点的加速度大小
B.粒子在 两点的加速度大小
C. 两点的电场强度大小
D. 两点的电势
【答案】 BD
【解析】ABC.距离正电荷越近,电场强度越大,则 ,根据牛顿第二定律
可知
故AC错误,B正确;
D.沿着电场线方向电势逐渐降低,所以离正电荷越远的点,电势较小,故 ,故D正确;
故选BD。
10.(多选)(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)在一次科学晚会上,小陶老师表演了一个“魔
术”;如图甲,一个空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块易拉罐(金属)片,将金属片和钢锯条分别与静
电起电机正负极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香,很快就看到整个塑料瓶里烟雾缭绕。摇动起电机,
顿时塑料瓶清澈透明,停止摇动,又是烟雾缭绕,图乙为其俯视图。已知金属片呈半径为R的圆弧状,钢
锯条恰好位于其圆心,两者的高度均为h。若匀速摇动起电机时,两极间的电压恒为U,则( )
A.质量为m、带电量为q的烟尘被金属片吸附时水平方向动量变化量不大于
B.匀速摇动起电机时,金属片与钢锯条之间的电场强度为
C.除尘过程中带电量为q的烟尘增加的电势能最大值为
D.除尘过程中带电量为q的烟尘减小的电势能最大值为
【答案】 AD
【解析】A.质量为m、带电量为q的烟尘被金属片吸附前瞬间水平方向速度为v,则烟尘受到电场力做的
功与速度的关系为
则吸附时水平方向动量变化量不大于 ,故A正确;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.根据俯视图可以看出塑料瓶内存在的是辐射状的电场,不是匀强电场,所以金属片与钢锯条之间的电
场强度不为 ,故B错误;
CD.除尘过程中,钢锯条和金属片之间存在强电场,它使空气电离成负离子和正离子,负离子在电场力作
用下向正极移动时,碰到烟尘使它带负电,带电烟尘在电场力作用下向正极移动,烟尘最终被吸附到金属
片上,这样消除了烟尘中的尘粒,所以带电量为q且能到达金属片的烟尘减小的电势能最大值为qU,故C
错误,D正确。
故选AD。
【能力提升】
11.(2023秋·广东广州·高三执信中学校考开学考试)静电纺纱利用了高压静电场使单纤维两端带异种电
荷,其电场分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.虚线可能是等势线
B.电场强度
C.负电荷在A点的电势能小于其在 点的电势能
D.在 点静止释放一电子,它将在电场力作用下沿着虚线 运动
【答案】 C
【解析】A.电极是等势体,其表面是等势面,根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线,故A错误;
B.由电场线的疏密表示电场强度的大小可知
故B错误;
C.电场线由高压电源的正极到负极,所以A点的电势高,C点的电势低,由
可知,负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能,故C正确;
D.CD电场是曲线,在C点静止释放一电子,在电场力作用下不会沿着虚线CD运动,故D错误。
故选C。
12.(2023·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测)如图所示为某静电场中x轴上各点电势 的分布图。
一质量为m,电荷量大小为q的粒子从坐标 处以初速度 沿x轴正方向射出,仅在静电力作用下恰好在
区间内往复运动,已知 、 处电势为 ,下列说法正确的是( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.粒子一定带负电
B.粒子从 运动到 的过程中,加速度先增大后减小
C.粒子从 运动到 的过程中,电势能先增大后减小
D.粒子从 射出后能运动到无穷远处至少需要动能
【答案】 B
【解析】A.粒子从坐标 处以初速度 沿x轴正方向射出,仅在静电力作用下恰好在 区间内往复
运动,可知粒子从 运动到 的过程中,粒子速度减小,电场力方向沿x轴向左,沿电场线方向电势降低,
可知 区间内电场强度方向沿x轴向左,故粒子一定带正电,故A错误;
B. 图象的斜率大小表示电场强度大小,电场力是粒子的合外力,粒子从 运动到 的过程中,斜率
大小先增大后减小,故加速度先增大后减小,故B正确;
C.粒子从 运动到 的过程中, 区间电场强度方向沿x轴向右,电场力做正功,粒子动能增大,
区间内电场强度方向沿x轴向左,电场力做负功,粒子动能减小,可知在 处粒子的动能最大,故
电势能先减小后增大,故C错误;
D.粒子从 运动到 的过程中根据动能定理得
粒子从 射出后能运动到无穷远处至少需要动能
解得
故D错误。
故选B。
13.(2023秋·广东广州·高三统考开学考试)如图所示,在O点固定一点电荷,过O的一条电场线上有
a、b、c三点,且ab间的距离与bc间的距离相等。已知b点电势低于c点电势,若一带负电的粒子仅在电
场力作用下先从a点运动到b点,再从b点运动到c点,则( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.从a到b和从b到c过程中,电场力做功相等
B.从a到b过程中电场力做的功大于从b到c过程中电场力做的功
C.从a到b过程中,粒子电势能不断增大
D.从b到c过程中,粒子动能不断减小
【答案】 B
【解析】AB.已知b点电势低于c点电势,故O点点电荷为负电荷,由a点到b点再到c点的过程中,电
场强度不断减小,又因为bc点的距离与ab间的距离相等,故
A错误,B正确;
C.从a到b过程中,电场力对负电粒子做正功,粒子电势能不断减小,C错误;
D.从b到c过程中,电场力对负电粒子做正功,粒子动能增加,D错误。
故选B。
14.(2023秋·黑龙江鸡西·高三校考期末)如图(a)所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子以
某一初速度且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,所经位置的电势随距A点的距离变化的规
律如图(b)所示。以下说法不正确的是( )
A.A、B两点的电场强度
B.电子在A、B两点的速度
C.A、B两点的电势
D.电子在A、B两点的电势能
【答案】 B
【解析】A. 图象的斜率表示电场强度,可得A、B两点的电场强度
故A正确;
B.根据沿电场线方向电势降低,可知电场强度的方向为 指向 ,则电子受到电场力方向为 指向 ,
电子由点A运动到点B,电场力做负功,电子的动能减小,速度减小,故
故B错误,
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】C.由图(b)可知A、B两点的电势
故C正确;
D.电子由点A运动到点B,电场力做负功,电子的电势能增加,故
故D正确。
本题选错误的,故选B。
15.(2023·安徽合肥·合肥一中校考模拟预测)图甲为某同学在研究匀强电场过程甲建立的一直角坐标并
以坐标原点O为中心,以半径r画一个圆。圆与坐标轴交点分别为A、B、C、D。取O点电势为零,从A
点逆时针转动测量圆上各点的电势,电势与转过的角度θ的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该匀强电场的场强大小为
B.A、B、C、D四点中D点电势最高
C.在A点沿AC方向射入一电子,电子有可能经过D点
D.在O点放置一正点电荷,A、B、C、D四点中A点场强最大
【答案】 D
【解析】A.由图可知,电势从 到 ,转动角度为 ,两点间距离为
故A错误;
B.由乙图可知
A、B、C、D四点中C点电势最高。故B错误;
C.匀强电场场强与OA夹 斜向右上,由牛顿第二定律可知,沿 轴负方向的电子的加速度大小为
沿 轴负方向的加速度大小为
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】设电子在A点的速度为 ,当水平为位移为 时,设运动时间为 ,则
竖直方向的位移大小
故电子不可能到D点。故C错误;
D.由矢量合成可知,在A点两个场强的夹角最小,故A点场强最大。故D正确。
故选D。
16.(2023·江苏徐州·校考模拟预测)如图所示,竖直平面内固定一倾斜的光滑绝缘杆,轻质绝缘弹簧上
端固定,下端系带正电的球A,球A套在杆上,杆下端固定带正电的球B。现将球A从O点由静止释放,
此时弹簧弹力为零,球A运动到P点返回。关于球A说法正确的是( )
A.向下运动时,加速度随位移变化越来越快
B.向下运动到OP中点时速度最大
C.向下运动过程中机械能一直增大
D.在OP间做简谐运动
【答案】 A
【解析】A.设A、B小球分别带电量为q 、q ,释放A球时A、B间距为r,弹簧的劲度系数为k,小球A
1 2
运动到最低点的过程中,受力分析如图所示
加速阶段,根据牛顿第二定律得
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】解得
对a 求导得
1
所以在加速阶段,加速度随位移x的增加而减小,且加速减小得越来越快。
减速阶段,根据牛顿第二定律得
解得
对a 求导得
2
在减速阶段加速度随位移x的增加而增大,且加速度增加得越来越快,故A正确;
BD.小球先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,越向下运动,弹力和电场力越大,所
以减速阶段速度减小的更快,速度减为零的时间更短,和加速阶段不对称;向下运动到 OP中点下方某处
时速度最大,小球在OP间不做简谐运动,故BD错误;
C.小球向下运动过程中,由于要克服电场力、弹簧弹力做功,所以球A的机械能逐渐减小,故C错误。
故选A。
17.(多选)(2023·江西·校联考模拟预测)如图,虚线为某电子显微镜中静电场中的等势线,A、B、
C、D、E为电场中的5个点,下列说法正确的是( )
A.C点电场强度垂直于该点所在的等势线,方向向右
B.A、B、C、D、E五个点中,C点的电场强度大小最大
C.一正电荷从A点移到E点,电势能增大
D.一电子从E点移到A点,电场力做正功
【答案】 BC
【解析】A.C点电场强度垂直于该点所在的等势线,方向向左,故A错误;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.等势线的疏密程度表示电场强度的大小,所以A、B、C、D、E五个点中,C点的电场强度大小最大,
故B正确;
C.正电荷在电势高处电势能大,故C正确;
D.电子从E点移到A点,电场力做负功,故D错误。
故选BC。
18.(多选)(2023秋·黑龙江鸡西·高三校考期末)如图所示,在真空中有两个带等量负电的点电荷,分
别置于P、Q两点,O是他们连线的中点,A、B、C为P、Q连线的中垂线上的三点,且 ,下列
说法正确的是( )
A.A点的电场场强一定大于B点的电场强度
B.C点的电势低于B点的电势
C.同一点电荷在A、C两点受电场力大小相同
D.同一负电荷在B点的电势能小于其在A点的电势能
【答案】 BCD
【解析】A.由于A、B两点处电场线的疏密情况不清楚,故不能判断A、B两点处的电场强度,故A错误;
B.根据对称性可知,A、C两点的电势相等, 间电场方向从 到 ,根据沿电场线方向电势降低,可
知A点的电势低于B点的电势,故C点的电势低于B点的电势,故B正确;
C.根据对称性可知A、C两点的电场强度大小相等,故同一点电荷在A、C两点受电场力大小相同,故C
正确;
D.A点的电势低于B点的电势,而负电荷在电势高处电势能小,故同一负电荷在B点的电势能小于其在
A点的电势能,故D正确。
故选BCD。
19.(多选)(2023·河南开封·统考一模)如图所示,长为L、倾角为 的光滑绝缘斜面处于电场中,
一带电荷量为 、质量为m的小球,以初速度 由斜面底端的A点开始沿斜面上滑,到达斜面顶端B点
时的速度为 ,则( )
A.小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.A、B两点的电势差一定为
C.若该电场是 边中垂线上某点的点电荷Q产生的,则Q一定是正电荷
D.若电场是匀强电场,则该电场的电场强度的最小值一定是
【答案】 AD
【解析】A.从A到B小球的机械能在增大,故电场力做正功,电势能减小,故A正确;
B.根据动能定理有
解得
故B错误;
C.若该电场是 边中垂线上某点的点电荷Q产生的,根据点电荷的电势分布可知Q可能为处于 边中
垂线与AB边交点下方的正电荷,也可能为处于 边中垂线与AB边交点上方的负电荷,故C错误;
D.若电场是匀强电场,根据公式 可知当场强方向沿AB方向时d取最大值等于L,此时电场强度
有最小值为
故D正确。
故选AD。
20.(多选)(2023·广东汕头·仲元中学校联考二模)如图所示,A、B、C是等边三角形的三个顶点,
边的中点为M, 边的中点为N,O点为三角形的中心,分别在A、B、C固定放置电荷量为 、
、 的点电荷时,下列说法正确的是( )
A.M、N两点的电场强度大小相等
B.M点的电势大于N点的电势
C.将一个不计重力的负电荷沿直线 由M点向O点移动的过程中,电势能逐渐减小
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】D.将一个不计重力的负电荷沿直线 由O点向N点移动的过程中,受到的电场力做负功
【答案】 BD
【解析】A.根据电场强度
及平行四边形法则,M点的电场强度小于N点的电场强度,故A错误;
B.M点距正电荷较近,N点距负电荷较近,则M点的电势大于N点的电势,故B正确;
C.将一个不计重力的负电荷沿直线 由M点向O点移动的过程中,电场力做负功,电势能逐渐增大,
故C错误;
D.将一个不计重力的负电荷沿直线 由O点向N点移动的过程中,受到B点的负电荷和C点的正电荷
的合电场力垂直于 不做功,受到A点的正电荷的电场力做负功,故D正确。
故选BD。
21.(2023秋·江苏·高三江苏省高邮中学校考期中)绝缘粗糙的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定
电荷量不等的正电荷,两电荷的位置坐标如图甲所示,已知A处电荷的电荷量为+Q,图乙是A、B连线之
间的电势φ与位置x之间的关系图像,图中x=L处对应图线的最低点,x=-2L处的纵坐标φ=2φ ,x=
0
2L处的纵坐标φ= φ,若在x=-2L处的C点由静止释放一个质量为m、电荷量为+q的带电物块(可视
0
为质点),物块随即向右运动(假设此带电物块不影响原电场分布),求:
(1)固定在B处的电荷的电荷量Q ;
B
(2)小物块与水平面间的动摩擦因数μ为多大,才能使小物块恰好到达x=2L处?
(3)若小物块与水平面间的动摩擦因数 ,小物块运动到何处时速度最大?
【答案】 (1) ;(2) ;(3)x=0处
【解析】(1)由题图乙得x=L处为图线的最低点,切线斜率为零,即合场强为0,则有
代入数据得
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(2)从x=-2L到x=2L的过程中,物块先做加速运动再做减速运动,由动能定理得
即
解得
(3)小物块运动速度最大时,电场力与摩擦力的合力为零,设该位置离A点的距离为LA,则有
解得
即小物块运动到x=0处时速度最大。
22.(2023·广东梅州·统考三模)如图所示,在平面直角坐标系内有四个点: ( m,3m)、 (
m,3m)、 ( m,-1m)和 ( m,-1m),在空间内有平行于xOy平面的匀强电场,
且 、 、 点处的电势分别为-2000V、1000V、-1000V。有一个重力可以忽略的带电粒子从坐标原点以
大小为 、方向与y轴负方向夹角为 的速度射入第四象限,经过 ,速度恰好平行
于x轴且与x轴同向。
(1)求 点的电势;
(2)求匀强电场的电场强度大小;
(3)求带电粒子的带电性质及比荷 。
【答案】 (1) ;(2) ;(3) ,粒子带负电
【解析】(1)在平行于xOy平面内有匀强电场,且 平行于 ,在匀强电场中,相互平行的两线段两
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】端的电势差与两线段的长度成正比,有
可得
由以上两式解得
(2)据题意, 与y轴交点M(0,3m)电势为0,点N( m,1m)的电势也为0,即直线MN为
等势线,设MN与y轴间的夹角为α,如图所示
由几何关系有
得
因为电场的方向垂直MN,所以电场方向与x轴负方向间的夹角为 ,电场强度大小
(3)在t时间内粒子在y轴负方向上做匀减速运动,则有
,
解得
,且该带电粒子带负电
【真题感知】
23.(2023·天津·统考高考真题)如图,一个固定正电荷产生的电场中,同一个正电荷q两次以大小相同、
方向不同的初速度从P点出发,分别抵达M点,N点,且q在M,N点时速度大小也一样,则下列说法正
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】确的有( )
A.P点电势大于M B.M点电势大于N
C.q从P到M一直做减速运动 D.M、N两点处电场强度大小相同
【答案】 D
【解析】ABC.由题知,同一个正电荷q两次以大小相同、方向不同的初速度从P点出发,分别抵达M点,
N点,且q在M,N点时速度大小也一样,则说明M、N两点的电势相同,但由于正电荷q有初速度,则
无法判断P点电势和M点电势的大小关系,且也无法判断q从P到M的运动情况,故ABC错误;
D.根据以上分析可知,M、N两点在同一等势面上,且该电场是固定正电荷产生的电场,则说明M、N到
固定正电荷的距离相等,则M、N两点处电场强度大小相同,故D正确。
故选D。
24.(多选)(2023·广东·统考高考真题)电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微
粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色.透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素.
如图所示,胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒.当胶囊下方的电极极性由负变正时,微粒在
胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变),像素由黑色变成白色.下列说法正确的有( )
A.像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B.像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C.像素由黑变白的过程中,电场力对白色微粒做正功
D.像素由白变黑的过程中,电场力对黑色微粒做负功
【答案】 AC
【解析】A.像素呈黑色时,当胶囊下方的电极带负电,像素胶囊里电场线方向向下,所以黑色微粒所在
的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故A正确;
B.像素呈白色时,当胶囊下方的电极带正电,像素胶囊里电场线方向向上,所以黑色微粒所在的区域的
电势高于白色微粒所在区域的电势,故B错误;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】C.像素由黑变白的过程中,白色微粒受到的电场力向上,位移向上,电场力对白色微粒做正功,故C正
确;
D.像素由白变黑的过程中,黑色微粒受到的电场力向下,位移向下,电场力对黑色微粒做正功,故 D错
误。
故选AC。
25.(多选)(2022·海南·高考真题)某带电体周围的电场线和等势面如图所示,设A点的电场强度为 ,
电势为 ,B点的电场强度为 ,电势为 ,则有( )
A. B. C. D.
【答案】 BD
【解析】AB.根据电场线的疏密程度表示电场的强弱,电场线越密,电场强度越大,则B点的电场强度较
大,即
故A错误,B正确;
CD.根据电场线与等势面垂直,且电势较高的等势面指向电势较低的等势面,所以B点的电势较大,即
故C错误,D正确。
故选BD。
26.(多选)(2022·重庆·高考真题)如图为两点电荷Q、 的电场等势面分布示意图,Q、 位于x轴
上,相邻等势面的电势差为 。若x轴上的M点和N点位于 等势面上,P为某等势面上一点,则(
)
A.N点的电场强度大小比M点的大
B.Q为正电荷
C.M点的电场方向沿x轴负方向
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】D.P点与M点的电势差为
【答案】 AD
【解析】A.等差等势线的密度体现场强的大小,由图可知N点的等差等势线比M点更密,则N点的电场
强度大小比M点的大,故A正确;
B.沿着电场线电势逐渐降低,由图可知电场线由N指向Q,则Q为负电荷,故B错误;
C.沿着电场线电势逐渐降低,结合各等势线的电势高低关系可知 M点的电场方向沿x轴正方向,故C错
误;
D.M点与N点等势均为0V,P点与N点的等势线间隔四个,而相邻等势面的电势差为 ,则P点与M
点的电势差为 ,故D正确。
故选AD。
27.(多选)(2022·全国·统考高考真题)如图,两对等量异号点电荷 、 固定于正方形的4个
顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点。则( )
A.L和N两点处的电场方向相互垂直
B.M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左
C.将一带正电的点电荷从M点移动到O点,电场力做正功
D.将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功为零
【答案】 AB
【解析】A.两个正电荷在N点产生的场强方向由N指向O,N点处于两负电荷连线的中垂线上,则两负
电荷在N点产生的场强方向由N指向O,则N点的合场强方向由N指向O,同理可知,两个负电荷在L处
产生的场强方向由O指向L,L点处于两正电荷连线的中垂线上,两正电荷在L处产生的场强方向由O指
向L,则L处的合场方向由O指向L,由于正方形两对角线垂直平分,则 L和N两点处的电场方向相互垂
直,故A正确;
B.正方形底边的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向左,而正方形上方的一对等量异号电荷在M
点产生的场强方向向右,由于M点离上方一对等量异号电荷距离较远,则M点的场方向向左,故B正确;
C.由图可知,M和O点位于两等量异号电荷的等势线上,即M和O点电势相等,所以将一带正电的点电
荷从M点移动到O点,电场力做功为零,故C错误;
D.由图可知,L点的电势低于N点电势,则将一带正电的点电荷从L点移动到N点,电场力做功不为零,
故D错误。
故选AB。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】28.(2021·全国·高考真题)如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,
在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示,相邻等势面间的电势
差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的电场力大小分别为 和 ,相应的
电势能分别为 和 ,则( )
A. B.
C. D.
【答案】 A
【解析】由图中等势面的疏密程度可知
根据
可知
由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷,设将该试探电荷从 M点移到N点,可知电场力做正功,电势
能减小,即
故选A。
29.(多选)(2021·海南·高考真题)如图,在匀强电场中有一虚线圆, 和 是圆的两条直径,其中
与电场方向的夹角为 , , 与电场方向平行,a、b两点的电势差 。则( )
A.电场强度的大小
B.b点的电势比d点的低
C.将电子从c点移到d点,电场力做正功
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】D.电子在a点的电势能大于在c点的电势能
【答案】 AD
【解析】A.根据
可得电场强度的大小
选项A正确;
B.沿电场线电势逐渐降低,可知b点的电势比d点的电势高,选项B错误;
C.将电子从c点移到d点,因电子所受的电场力与位移反向,可知电场力做负功,选项C错误;
D.因a点的电势低于c点电势,则电子在a点的电势能大于在c点的电势能,选项D正确。
故选AD。
30.(多选)(2021·天津·高考真题)两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻
等势面间的电势差相等。虚线 是一个电子在该电场中的运动轨迹,轨迹与某等势面相切于P点。下
列说法正确的是( )
A.两点电荷可能是异种点电荷 B.A点的电场强度比B点的大
C.A点的电势高于B点的电势 D.电子运动到P点时动能最小
【答案】 CD
【解析】A.根据电荷间等势面的分布情况可知两点电荷时同种电荷,又根据电子在该电场中的运动轨迹
可判断电子一直受到排斥的力,故可知两点电荷为同种负电荷;故A错误;
B.根据等势面的疏密程度可以判断A点的电场强度比B点的小,故B错误;
C.因为两点电荷是同种负电荷,电场线指向负电荷,故可知A点的电势高于B点的电势,故C正确;
D.根据电子的运动轨迹和电场线的方向可知由 M到P电场力做负功,由P到N电场力做正功;由M到P
动能减小,由P到N动能增加,故电子运动到P点时动能最小,故D正确。
故选CD。
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