2023高考物理基础知识综合复习优化集训16电势能电势电势差与电场强度的关系

优化集训16电势能、电势、电势差与电场强度的关系基础巩固1.关于重力势能和电势能,下列说法正确的是()A.两种势能都是物体单独具有的B.两种势能的值都与零势能位置选择无关C.两种势能的变化量,都可以用力做的功来衡量D.两种势能的值都可正可负,所以都是矢量2.在静电场中,以下说法正确的是()A.电场中电场强度为零的地方,电势也一定为零B.电场强度处处相同的地方,电势也一定处处相同C.电场中某处电场强度的方向不一定是和该处的等势面垂直的D.沿着电场强度的方向,电势一定是不断降低的3.关于电场强度的三个公式①E=Fq,②E=kQr2,③E=Ud的适用范围,下列说法正确的是A.三个公式都只能在真空中适用B.公式①和②只能在真空中适用,公式③在真空中和介质中都适用C.公式②和③只能在真空中适用,公式①在真空中和介质中都适用D.公式①适用于任何电场,公式②只适用于点电荷形成的电场,公式③只适用于匀强电场4.如图所示,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c间距离。用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,可以判定()A.φa>φb>φc B.φa-φb=φb-φcC.Ea>Eb>Ec D.Ea=Eb=Ec5.(2021年浙江7月学考)如图所示,在匀强电场中,某初速度为零的带电粒子只在静电力作用下从A运动到B。则从A到B()A.电势升高B.电场强度增大C.粒子动能增加D.粒子电势能增加6.如图所示,在电场强度为E的水平方向的匀强电场中有A、B两点,AB连线长为L,连线与电场线夹角为α,则A、B两点的电势差UAB等于()A.EL B.零C.ELcosα D.ELsinα7.“空气击穿电压”是指空气失去绝缘性能变为导体的临界电压。已知高铁上方高压电网的电压峰值为27.5kV。阴雨天雨伞伞尖周围的电场强度达到5×105V/m时,空气就有可能被击穿。乘客阴雨天打伞站在站台上,试估算伞尖靠近高压电网距离约为多少时空气会被击穿?()A.5.5cm B.55cmC.1.1m D.1.82m8.如图所示为某一电场的电场线,M、N、P为电场中的三个点,M、N是同一电场线上的点。下列判断正确的是()A.M、N、P三点中M点电势最小B.P点没有电场线,P点电场强度最小C.正电荷在M点自由释放,电荷仅在静电力作用下将沿电场线运动到N点D.负电荷在N点电势能大于在M点电势能9.将一电荷量为+Q的小球放在原来不带电的金属球附近,最终所形成的电场线分布如图所示,a、b为电场中的两点,则()A.a点的电场强度比b点的小B.a点的电势比b点的低C.负检验电荷在a点受的静电力比在b点的大D.负检验电荷从a点移到b点,静电力做正功10.如图所示是某电场中的一组等势面,若A、B、C、D相邻两点间距离均为2cm,A和P点间的距离为1.5cm,则该电场的电场强度E和P点的电势φP分别为()A.500V/m,-2.5VB.100033V/m,-2C.500V/m,2.5VD.100033V/m,2能力提高11.如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带正电的质点仅在静电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.带电质点通过P点时的电势能较小C.带电质点通过P点时的动能较大D.带电质点通过P点时的加速度较大12.图中虚线为电场中与电场强度方向垂直的等间距平行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷量的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c点。若不计重力,则()A.M带负电荷,N带正电荷B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C.N在从O点运动至a点的过程中克服静电力做功D.M在从O点运动至b点的过程中,静电力对它做的功等于零13.如图所示为范德格拉夫起电机,直流高压电源的正电荷通过电刷E、传送带、电刷F,源源不断地传到球壳的外表面,并均匀地分布在球壳的外表面上,从而在球壳和大地间形成高电压。当达到某稳定的高压时,一个电子仅在静电力作用下,从金属球壳外空间中A点运动到B点,下列说法正确的是()A.电子在A点的电势能小于B点的电势能B.电子在A点的加速度小于B点的加速度C.电子在A点的速度小于B点的速度D.A点的电势比B点的电势低14.如图所示,空间有一圆锥OAA',B点为OA母线上一点,B'点位于底面圆心,且OB等于OB',现在顶点O处固定一正的点电荷,下列判断正确的是()A.A、A'两点的电场强度相同B.B、B'两点的电势不相等C.将一负的试探电荷从A点沿底面圆弧移到A'点,静电力对该试探电荷不做功D.将一负的试探电荷从A点沿底面直径移到A'点,静电力对该试探电荷先做负功后做正功15.避雷针上方有雷雨云时避雷针附近的电场线分布如图所示,图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针,CD为水平地面。M、N是电场中两个点,下列说法正确的有()A.M点的电场强度比N点的电场强度大B.试探电荷从M点到N点,沿直线移动静电力做功最少C.正电荷从M点到N点,静电力一定做正功D.CD表面附近的电场线有些位置与CD不垂直

优化集训16电势能、电势、电势差与电场强度的关系1.C解析势能为相互作用的系统所共有的,选项A错误;两种势能的值都与零势能位置选择有关,选项B错误;两种势能的变化量,都可以用力做的功来衡量,选项C正确;由于势能的大小与零势能位置选择有关,其正、负值表示相对于零势能位置是高或低,势能没有方向,选项D错误。2.D解析电场强度大小和电势大小没有必然的联系,A错误;电场线始终垂直于等势面,且沿着电场线方向电势降低,C错误,D正确;电场强度处处相同,即为匀强电场,根据U=Ed,电势不一定相同,B错误。3.D解析①是通过比值的方法定义电场强度的,所以适用于任何电场;②是由库仑定律推导出来的,所以它适用于真空静止点电荷形成的电场;③适用于匀强电场,故D正确。4.A解析判断电场强度的大小,需看电场线的疏密,此题不具备判断的条件,C、D错误;电场线分布不确定,故Uab与Ubc的大小关系不确定,B错误;沿着电场线的方向电势降低,A正确。5.C解析根据电场线的性质,顺着电场线电势降低,所以A点电势高,选项A错误;电场是匀强电场,所以选项B错误;从A点到B点,静电力做正功,所以动能增加,电势能减少,选项C正确,D错误。6.C解析A、B之间沿电场线方向的距离为Lcosα,由E=Ud可得,UAB=ELcosα,C7.A解析根据U=Ed,得d=UE=27.5×1035×105m=5.58.D9.C解析题图中的金属球在电场中处于静电平衡状态,整个金属球是一个等势体,根据电场线性质可知Ea>Eb,φa>φb,选项A、B错误;负电荷在a点所受的静电力比在b点要大,选项C正确;因为φa>φb,所以负电荷从a点移到b点,电势能增加,即静电力做负功,选项D错误。10.B解析由E=Ud得,E=UCBBC·sin60°=102×10-2×32V/m=100033V/m,UBP=E·PBsin60°=100033×0.5×10-2×11.D解析质点所受静电力指向轨迹内侧,由于质点带正电,因此电场线指向右下方,沿电场线电势降低,故c等势线的电势最低,a等势线的电势最高,故A错误;根据质点受力情况可知,从P到Q过程中静电力做正功,动能增大,电势能降低,故P点的电势能大于Q点的电势能,故B、C错误;由于相邻等势面之间的电势差相等,等势线密的地方电场线密、电场强度大,故P点位置电场强,质点所受静电力大,根据牛顿第二定律,加速度也大,故D正确。12.D解析由于O点电势高于c点,电场强度方向向下,根据M、N粒子的运动轨迹可知N受到的静电力向上,M受到的静电力向下,则N带负电,M带正电,A错误;根据题意可知,|UOa|=2|UOc|,静电力都做的是正功,而且电荷量和质量大小相等,根据动能定理得Uq=12mv2-12mv02,N在a点的速度与M在c点的速度大小不等,B错误;N在从O点运动至a点的过程中受到的静电力向上,轨迹运动方向也向上,故静电力做正功,C错误;图中的虚线为等势线,即O点和b点的电势相等,所以M从13.A解析由于金属球壳带正电,因此A点电势高,电场强度大,所以电子在A点电势能小,选项A正确、D错误,由于A点电场强度大,所以电子在A处的加速度大,所以选项B错误;电子仅在静电力作用下,从A点向B点运动静电力做负功,速度减小,因此A点速度大于B点速度,所以选项C错。14.C解析在O点放一个正电荷,根据正电荷的电场的特点E=kQr2,由于OA=OA',即A、A'的电场强度相等,但是方向不同,所以选项A错误。点电荷的电场线与等势线互相垂直,OB=OB',所以B、B'是两个电势相等的点,选项B错误。同理A、A'的电势也相等,因此W=qUAA',即负电荷从A到A'静电力不做功,选项C正确。根据电场线的特点,A点电势比B'的电势低,所以负电荷在A处的电势能较大,