2021年高考物理一轮复习考点22电场的能的性质课件

电场的能的性质考点22第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．在电场中，下列说法正确的是()A．某点的电场强度大，该点的电势一定高B．某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大C．某点的场强为零，试探电荷在该点的电势能一定为零D．某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零解析电势是人为规定的，其值与电场强度无关，电势能与零势能面的选取有关，与电场强度无关，A、C错误；负电荷在高电势处比在低电势处电势能小，B错误；根据Ep＝qφ可知，某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零，D正确。答案解析2．在静电场中，一个电子由a点移到b点时电场力做功为＋4eV，则下列判断中正确的是()A．电子的电势能增加4eVB．电子的电势能减少4eVC．电子的电势能减少4JD．a、b两点间电势差Uab＝4V解析由Wab＝Epa－Epb＝4eV可知，电场力做功＋4eV，电势能必然减少4eV＝6.4×10－19J；a、b两点间电势差为Uab＝Wab－e＝－4V。B正确，A、C、D错误。答案解析3．如图所示，三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的三个点，且在同一条电场线上，已知AB＝BC，B、C两点的电势依次为φB＝20V和φC＝10V，则A点的电势()A．等于30VB．大于30VC．小于30VD．无法判断解析电场线与等势面互相垂直，由图看出，AB段电场线比BC段电场线密，AB段平均场强较大，又AB＝BC，根据公式U＝Ed可知，A、B间电势差UAB大于B、C间电势差UBC，即φA－φBφB－φC，得到：φA2φB－φC＝30V，故B正确，A、C、D错误。答案解析4．如图所示，在静电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是()A．场强EAEB，电势φAφBB．将电荷＋q从A点移到B点，电场力做负功C．将重力可忽略的电荷＋q从A点移到B点，加速度变小D．将电荷－q分别放在A、B两点，具有的电势能EpAEpB答案解析根据沿着电场线方向电势降低，可知电势φAφB，由图知，a处电场线疏，b处电场线密，而电场线的疏密表示场强的相对大小，则场强EAEB，由a＝Fm＝qEm知，电荷在A点的加速度较小，故A、C错误；将电荷＋q从A点移到B点，电场力方向与位移方向的夹角小于90°，则电场力做正功，故B错误；根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，则电荷－q在A处具有的电势能小，在B处具有的电势能大，即EpAEpB，故D正确。解析5．如图所示，匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，D为AC的中点，AB⊥BC，且AC＝2AB。已知电场线的方向平行于△ABC所在平面，A、B、D三点的电势分别为0V、4V和2V，一电量为2×10－6C的正电荷从D点移到C点，电场力所做的功为()A．2×10－6JB．－2×10－6JC．－4×10－6JD．4×10－5J解析匀强电场中，由于D为AC的中点，则D点的电势φD＝φA＋φC2，得到φC＝4V，正电荷从D点移到C点，电场力所做的功为W＝qUDC＝q(φD－φC)＝2×10－6×(2－4)J＝－4×10－6J。故C正确。答案解析6．如图所示，三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，对应的电势分别为5V、10V、15V，实线是一不计重力的带电粒子在该区域内的运动轨迹，则可知()A．粒子一定带正电荷B．粒子在a、b、c三点中，在b点时所受电场力最大C．粒子在三点的动能大小为EkcEkaEkbD．粒子在三点的电势能大小为EpcEpaEpb答案解析由等势面特点知，该电场为匀强电场，粒子在a、b、c三点中所受电场力相等，电场线方向向上，而粒子受电场力方向向下，故粒子带负电，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。解析7．(多选)如图所示为沿x轴方向的电场强度E随位置x变化的关系图象，在x轴负方向上的图象是直线，x轴正方向为电场强度的方向，电子的电荷量为e(e0)。则下列说法正确的是()A．原点O处的电势最高，－x1处的电势最低B．电子在－x2处和x1处的电势能相等C．将电子沿x轴从坐标原点O移到x1处，电子的电势能增加D．将电子沿x轴从坐标原点O移到－x1处，电场力做的功为12eE0x1答案解析电场线沿x轴正方向，由沿着电场线方向电势降低知，A错误；在E­x图象中，图象与x轴所围成的面积表示电势差，由图象可以得出－x2处与x1处之间存在电势差，所以电子在－x2处和x1处具有的电势能不相等，B错误；将电子沿x轴从坐标原点O移到x1处，电子克服电场力做功，电子的电势能增加，C正确；坐标原点O与－x1处之间的电势差为－12E0x1，所以将电子沿x轴从坐标原点O移到－x1处，电场力做的功为－eU＝12eE0x1，D正确。解析题组二高考小题8．(2019·北京高考)如图所示，a、b两点位于以负点电荷－Q(Q0)为球心的球面上，c点在球面外，则()A．a点场强的大小比b点大B．b点场强的大小比c点小C．a点电势比b点高D．b点电势比c点低答案解析由点电荷的场强公式E＝kQr2知，a、b两点与－Q距离相等，场强大小相等，A错误；由E＝kQr2知，离－Q越近，场强越大，故b点场强大小比c点大(或由负点电荷形成的电场的电场线形状是“万箭穿心”，离点电荷越近电场线越密，场强越大，得出b点的场强比c点的大)，B错误；点电荷形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面，离－Q距离相等的两点的电势相等，C错误；沿电场线的方向电势降低，故离－Q越近，电势越低，D正确。解析9．(2019·全国卷Ⅲ)(多选)如图，电荷量分别为q和－q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则()A．a点和b点的电势相等B．a点和b点的电场强度大小相等C．a点和b点的电场强度方向相同D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加答案解析b点距q近，a点距－q近，则b点的电势高于a点的电势，A错误。如图所示，a、b两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强，其中E1∥E3，E2∥E4，且知E1＝E3，E2＝E4，故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同，B、C正确。由于φaφb，将负电荷从低电势处移至高电势处的过程中，电场力做正功，电势能减少，D错误。解析10．(2016·全国卷Ⅲ)关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功解析假设两个电势不同的等势面相交，则交点处的电势就是两个不同的值，这是不可能的，A错误；同一等势面上各点电势相等，而场强不一定相等，C错误；负电荷从高电势处移到低电势处，电势能增加，电场力做负功，D错误。答案解析11.(2019·江苏高考)(多选)如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为＋q的点电荷固定在A点。先将一电荷量也为＋q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，电场力做功为－W。再将Q1从C点沿CB移到B点并固定。最后将一电荷量为－2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点。下列说法正确的有()A．Q1移入之前，C点的电势为WqB．Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0C．Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2WD．Q2在移到C点后的电势能为－4W答案解析根据电场力做功与电势能变化的关系知Q1在C点的电势能Ep＝W，根据电势的定义式知C点电势φ＝Epq＝Wq，A正确；在A点的点电荷产生的电场中，B、C两点处在同一等势面上，Q1从C点移到B点的过程中，电场力做功为0，B正确；将Q1移到B点固定后，再将Q2从无穷远处移到C点，两固定点电荷对Q2的库仑力做的功均为2W，则电场力对Q2做的总功为4W，C错误；因为无穷远处电势为0，则Q2移到C点后的电势能为－4W，D正确。解析12.(2017·全国卷Ⅲ)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是()A．电场强度的大小为2.5V/cmB．坐标原点处的电势为1VC．电子在a点的电势能比在b点的低7eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV答案解析如图所示，由匀强电场中两平行线距离相等的两点间电势差相等知，Oa间电势差与bc间电势差相等，故O点电势为1V，B正确；则在x轴上，每0.5cm长度对应电势差为1V,10V对应的等势线与x轴交点e坐标为(4.5,0)，△aOe中，Oe∶Oa＝4.5∶6＝3∶4，由几何知识得：Od长度为3.6cm，代入公式E＝Ud得，E＝2.5V/cm，A正确；电子带负电，电势越高，电势能越小，电子在a点的电势能比在b点的高7eV，C错误；电子从b点运动到c点，电场力做功W＝－eUbc＝9eV，D正确。解析13.(2018·全国卷Ⅱ)(多选)如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1；若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是()A．此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行B．若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为W1＋W22C．若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为W2qLD．若W1＝W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差答案解析根据题意无法判断电场方向，故A错误；由于电场为匀强电场，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点，所以φM＝φc＋φa2，φN＝φd＋φb2。若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为W＝qUMN＝q(φM－φN)＝qφc＋φa2－qφd＋φb2＝qUcd＋qUab2＝W1＋W22，故B正确；因为不知道匀强电场方向，所以场强大小不一定是W2qL，故C错误；若W1＝W2，说明Ucd＝Uab，UaM－UbN＝(φa－φM)－(φb－φN)。又因为φM＝φc＋φa2，φN＝φd＋φb2，解得：UaM－UbN＝0，故D正确。解析14．(2017·江苏高考)(多选)在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示。下列说法正确的有()A．q1和q2带有异种电荷B．x1处的电场强度为零C．负电荷从x1移到x2，电势能减小D．负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大答案解析两个点电荷在x轴上，且x1处的电势为零，xx1处的电势大于零，xx1处的电势小于零，如果q1、q2为同种电荷，x轴上各点的电势不会有正有负，故q1、q2必为异种电荷，A正确；由E＝－ΔφΔx知x1处的电场强度不为零，B错误；负电荷从x1移动到x2的过程，电势升高，电势能减小，C正确；由φ­x图象中E＝－ΔφΔx知，负电荷从x1移动到x2，所受电场力减小，D错误。解析15.(2017·全国卷Ⅰ)(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra，φa)标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()A．Ea∶Eb＝4∶1B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1D．Wbc∶Wcd＝1∶3答案解析由题图知，a、b、c、d四个点距点电荷的距离依次增大，且rb＝2ra，由E＝kQr2知，Ea∶Eb＝4∶1，A正确；rd＝2rc，由E＝kQr2知，Ec∶Ed＝4∶1，B错误；在移动电荷的过程中，电场力做的功与电势能的变化量大小相等，则Wab∶Wbc＝q(φa－φb)∶q(φb－φc)＝3∶1，C正确