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2020-2021学年高二物理：非匀强电场电势差、电场力做功分析专题训练1.如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为=20V，=50V，则a、b连线的中点c的电势应为（）A.=35VB.＞35VC.＜35VD.无法判断的高低【答案】B【解析】由图看出，ac段电场线比bc段电场线密，ac段场强较大，根据公式U=Ed可知，ca间电势差Uca大于b、c间电势差Ubc，即φc﹣φa＞φb﹣φc，得到φc＞=35V.故选：B2.如图所示，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等.在O点处有固定点电荷.已知b点电势高于c点电势.若一带负电荷的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则（）A.两过程中静电力做的功相等B.前一过程中静电力做的功大于后一过程中静电力做的功C.前一过程中，粒子电势能不断减少D.后一过程中，粒子动能不断减少【答案】C【解析】由题意知O点点电荷带正电，其周围部分电场线分布如图所示，负电荷由c到b再到a过程中，电场强度不断变大，根据公式U＝Ed可知，a、b间电势差Uab大于b、c间电势差Ubc，由W＝qU可知WabWbc，故A、B项均错误；负电荷由c→b→a过程中，静电力做正功，电势能不断减少，动能不断增加，故C项正确，D项错误.3.如图，一半径为R的电荷量为Q的均匀带电球壳，A、B为球壳表面上的两点.O、P、M、N在一条直线上，PO＝r且r＞R，PM＝MN，下列说法正确的是（）A.P点的电场强度的大小E＝kB.电势差UPM＝UMNC.电势差UAP＞UBPD.若电荷量Q不变，P点位置不变，O点位置不变，仅令R变小，则P点的场强变小【答案】A【解析】均匀带电球壳在P点产生的场强等效于电荷量为Q的点电荷置于O点在P点产生的场强，则P点产生的场强E＝k，若电荷量Q不变，P点位置不变，O点位置不变，仅令R变小，则P点的场强不变.故A正确，D错误；由P到N，电场强度逐渐减小，根据U＝Ed可知，UPM＞UMN.故B错误；均匀带电球壳为等势面，A、B两点的电势相等，则UAP＝UBP.故C错误.4.如图为某一电场的电场线和等势面分布，其中图中实线表示电场线，虚线表示等势面，过a、c两点的等势面电势分别为φa＝5V，φc＝3V，那么a、c连线的中点b的电势φb为（）A.φb＝4VB.φb4VC.φb4VD.上述情况都有可能【答案】C【解析】由电场线的分布可知，ab段的平均电场强度要大于bc段的平均电场强度，又因ab＝bc，由E＝可知UabUbc，所以b点的电势应小于4V，故选C.5.如图所示是某电场中的三条电场线，C点是A、B连线的中点.已知A点的电势是φA＝30V，B点的电势φB＝－20V，则下列说法正确的是（）A.C点的电势φC＝5VB.C点的电势φC＞5VC.C点的电势φC＜5VD.负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能【答案】C【解析】由图看出，AC段电场线比CB段电场线密，则AC段场强较大，根据公式U＝Ed可知，AC间电势差UAC大于CB间电势差UCB，所以UAC＞UAB＝25V，即φA－φC＞25V，又φA＝30V，可知φC＜5V.故C正确，A、B错误.而负电荷在电势低处电势能较大，故D错误.6.孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示，其电势分别为φ1、φ2、φ3，其中A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且AB＝BC.现将一负电荷由A移到B，电场力做正功W1；由B移到C，电场力做正功W2，则（）A.W1＝W2，φ1＜φ2＜φ3B.W1＝W2，φ1＞φ2＞φ3C.W1＞W2，φ1＜φ2＜φ3D.W1＜W2，φ1＞φ2＞φ3【答案】C【解析】负电荷由A到C，由电场力做正功可知，负电荷受电场力向右，电场线方向向左，所以场源电荷为负电荷在左侧，则AB间平均场强比BC间强，电场力做功多，即W1＞W2.沿电场线电势降低，则有φ1＜φ2＜φ3，故选C.7.如图所示，在两等量异种点电荷连线上有D、E、F三点，且DE＝EF.K、M、L分别为过D、E、F三点的等势面.一不计重力的带负电粒子，从a点射入电场，运动轨迹如图中实线所示，以|Wab|表示该粒子从a点到b点电场力做功的数值，以|Wbc|表示该粒子从b点到c点电场力做功的数值，则（）A.|Wab|＝|Wbc|B.|Wab|＞|Wbc|C.粒子由a点到b点，动能增加D.a点的电势较b点的电势低【答案】B【解析】由等量异种点电荷的电场线特点可知靠近电荷处电场强度大，类比公式U＝Ed知|Uab|＞|Ubc|，而W＝qU，所以|Wab|＞|Wbc|，则A错误，B正确.；粒子由a点到b点，电场力做负功，电势能增加，动能减少，则C错误.从带负电粒子的运动轨迹可知该粒子从a点到c点受到大体向左的作用力，故左侧为正电荷，从左向右电势降低，则D错误.8.如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MN＝NQ，a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出.仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则（）A.a一定带正电，b一定带负电B.a加速度减小，b加速度增大C.MN电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ|D.a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小【答案】B【解析】由带电粒子的运动轨迹，结合曲线运动的特点可知带电粒子所受的电场力方向，但因为电场线的方向不确定，故不能判断带电粒子带电的性质，A错；由电场线的疏密可知，a加速度将减小，b加速度将增大，B正确；因为是非匀强电场，故MN电势差并不等于NQ两点电势差，C错；因为等势线1与2之间的电场强度比2与3之间的电场强度要大，故1、2之间的电势差要大于2、3之间的电势差，但两粒子的带电荷量大小不确定，故无法比较动能变化量的大小，D错误.9.（多选）如图所示，O是一固定的点电荷，另一点电荷P从很远处以初速度v射入点电荷O的电场，在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN，a、b、c是以O为中心Ra、Rb、Rc为半径画出的三个圆，它们之间间距相等，1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的交点.以|W12|表示点电荷P由l运动到2的过程中电场力做的功的大小，|W34|表示由3到4的过程中电场力做的功的大小，则（）A.|W12|＞2|W34|B.|W12|=2|W34|C.P、O两电荷可能同号D.P、O两电荷一定异号【答案】AD【解析】根据电场线的分布情况可知，2、3间的场强大于3、4间场强，由公式U=Ed分析得知，2、3间的电势差大于3、4间的电势差，所以1、2间的电势差大于3、4间电势差的2倍，即有2，由电场力做功公式W=qU得，2.故A正确，B错误.由轨迹的弯曲方向可判定两电荷间存在引力，是异号电荷，故C错误，D正确，故选A、D.10.（多选）如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有（）A.φA＞φB＞φCB.EC＞EB＞EAC.UAB＜UBCD.UAB＝UBC【答案】ABC【解析】由电场线的方向是电势降低的方向知选项A正确.由题图中电场线的分布规律可知，电场不是匀强电场，C附近电场线稠密，B附近电场线次之，A附近电场线最稀疏，所以EC＞EB＞EA，选项B正确；由公式U＝Ed进行定性分析知：UBC＞UAB，选项C正确，D错误；故选A、B、C.11.（多选）两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则（）A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低【答案】ACD【解析】根据电场线的疏密判断，a点电场强度比b点的大，A正确；根据沿电场线电势降低，a点的电势比b低，B错误；根据电场的叠加原理，c、d点的电场都是正电荷与两个相同的负电荷形成的电场的叠加，c点两个相同的负电荷形成的电场互相抵消、d点两个相同的负电荷形成的电场方向与正电荷形成的电场方向相反，而c、d点与正电荷距离相等，所以c点电场强度比d大，C正确；根据U＝Ed的原理，c、d点与正电荷距离相等，但正电荷到c间电场强度比到d间电场强度大，所以电势降落大，所以c点的电势比d点的低，D正确.12.（多选）如图所示，一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM＝MN.P点在y轴右侧，MP⊥ON.则（）A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动【答案】AD【解析】在静电场中，沿着电场线方向，电势降低，A项正确；负电荷在电场中受力方向与电场线的切线方向相反，故由O向P运动时，电场力做负功，B项错；由电场线的疏密程度可知，OM段的任意点场强均大于MN段任意点场强，故移动同一正电荷在OM段和MN段间运动，电场力在OM段做功较多，故OM两点间电势差大于MN两点间电势差，C项错；根据电场线关于y轴对称，故y轴上场强方向处处沿y轴正方向，故正电粒子受力始终沿y轴正方向，故粒子做直线运动，D项正确.