2025届高考物理一轮复习热点强化7电场的性质含解析新人教版

PAGE7-高考热点强化(七)电场的性质(时间：40分钟)1.把一个带正电荷QA的球体A固定在可以水平移动的绝缘支座上，再把一个带正电荷QB的小球B用绝缘丝线挂在玻璃棒上的C点(使两个球心在同一水平线上)，小球静止时丝线与竖直方向的夹角如图所示。现使球体A向右缓慢移动渐渐靠近小球B，关于丝线与竖直方向的夹角，下列说法正确的是(移动过程中，A、B电荷量不变)()A．渐渐增大 B．渐渐减小C．保持不变 D．无法推断A[使球体A向右缓慢移动渐渐靠近小球B，两球间距离减小，依据库仑定律，两球之间的库仑力增大，依据小球B受力平衡可知，丝线与竖直方向的夹角将渐渐增大，选项A正确。]2．真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为F。若保持这两个点电荷之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的eq\f(1,4)，则它们之间静电力的大小变为()A．eq\f(F,16)B．eq\f(F,4)C．4F D．16FA[由库仑定律F＝keq\f(q1q2,r2)可知：若保持这两个点电荷之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的eq\f(1,4)，则它们之间静电力的大小变为原来的eq\f(1,16)，即eq\f(F,16)，A正确。]3．(多选)(2024·江苏高考)如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球(不计重力)。起先时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有()A．电场E中A点电势低于B点B．转动中两小球的电势能始终相等C．该过程静电力对两小球均做负功D．该过程两小球的总电势能增加AB[沿着电场线方向，电势降低，A正确；由于O点的电势为0，依据匀强电场的对称性φA＝－φB又qA＝－qB，Ep＝qφ，所以EpA＝EpB，B正确；A、B位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆顺时针旋转，静电力对两小球均做正功，电势能削减，C、D错误。]4.(2024·海南高考)如图，静电场中的一条电场线上有M、N两点，箭头代表电场的方向，则()A．M点的电势比N点的低B．M点的场强大小肯定比N点的大C．电子在M点的电势能比在N点的低D．电子在M点受到的电场力大小肯定比在N点的大C[电势沿电场的方向降低，A错误；负电荷从M点向N移动时克服电场力做功，电势能增大，故电子在M点的电势能比在N点的低，选项C正确；因为由一条电场线不能推断M、N两点的电场强度的大小，所以也不能推断电子在M点受到的电场力大小比在N点的大，选项B、D错误。]5.如图所示，匀强电场方向平行于xOy平面，在xOy平面内有一个半径为R＝5m的圆，圆上有一个电荷量为q＝＋1×10－8C的摸索电荷P，半径OP与x轴正方向的夹角为θ，P沿圆周移动时，其电势能Ep＝2.5×10－5sinθA．x轴位于零势能面上B．电场强度大小为500V/m，方向沿y轴正方向C．y轴位于零势能面上D．电场强度大小为500V/m，方向沿x轴正方向A[由Ep＝2.5×10－5sinθ(J)知，x轴上的势能为零，是零势能面，电势沿y轴改变最快，电场线沿y轴方向，A正确，C错误；当θ＝90°时，Ep＝2.5×10－5J＝EqR，解得E＝500V/m，又电势能大于零，故电场强度的方向沿y轴负方向，B、D错误。]6.(多选)(2024·河北邢台其次次月考)如图所示，用两根绝缘细线把两个带电小球A、B(均视为点电荷)悬挂于同一点O，两球静止在同一水平线上，且OA、OB与竖直虚线OO′的夹角分别为30°、60°，下列说法正确的是()A．A、B的质量之比为3∶1B．A、B的质量之比为1∶2C．OA、OB两细线的拉力大小之比为2∶eq\r(3)D．OA、OB两细线的拉力大小之比为eq\r(3)∶1AD[对A与B受力分析，如图所示。依据矢量合成法则和几何关系有tan30°＝eq\f(F,mAg)，tan60°＝eq\f(F′,mBg)，因F与F′是一对相互作用力，因此有eq\f(mA,mB)＝eq\f(3,1)，选项A正确，B错误；依据矢量合成法则和几何关系有sin30°＝eq\f(F,TA)，sin60°＝eq\f(F′,TB)，两式联立并结合F＝F′可得eq\f(TA,TB)＝eq\f(\r(3),1)，选项C错误，D正确。]7.(2024·江苏海安高级中学9月月考)如图所示，E、F、G、H为矩形ABCD四边的中点，O为EG、HF的交点，AB边的长度为d。E、G两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为－Q的负点电荷置于H点时，F点处的电场强度恰好为零。若将H点的负点电荷移到O点，则F点处电场强度的大小和方向为(静电力常量为k)()A．eq\f(4kQ,d2)方向向右 B．eq\f(4kQ,d2)方向向左C．eq\f(3kQ,d2)方向向右 D．eq\f(3kQ,d2)方向向左D[因负点电荷在H点时，F点处的电场强度恰好为零，故两个正点电荷在F点产生的电场强度与负点电荷在F点产生的电场强度的矢量和为零，依据公式E＝keq\f(Q,r2)可得负点电荷在F点产生的电场强度大小为E＝keq\f(Q,d2)，方向水平向左，故两个正点电荷在F点产生的电场强度大小也为E＝keq\f(Q,d2)，方向水平向右；将负点电荷移到O点，其在F点产生的电场强度大小为E1＝keq\f(4Q,d2)，方向水平向左，所以F点的合电场强度大小为keq\f(4Q,d2)－keq\f(Q,d2)＝keq\f(3Q,d2)，方向水平向左。]8.(2024·长沙模拟)静电场在x轴上的电场强度E随x的改变关系如图所示，x轴正向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷()A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程中电势能减小C．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D．由x1运动至x4的过程中电场力先减小后增大C[由x1到x3及由x2到x4过程中，场强沿x轴负方向，电场力均沿x轴负方向，电场力均做负功，电势能增大，知A、B错误；由题图可知，x1到x4电场强度先变大，再变小，则点电荷受到的电场力先增大后减小，C正确，D错误。]9.(多选)(2024·郑州模拟)离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在肯定范围内的装置。如图为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图，a、b、c、d是四根平行杆，它们与带有直流电压和叠加的射频电压相连，相当于四个电极，相对的电极带等量同种电荷，相邻的电极带等量异种电荷。在纸面内四根杆的连线是一个正方形，A、C是ac上的两点，B、D是bd上的两点，A、C、B、D到正方形中心O的距离相等。则()A．D点的电场强度为零，电势最低B．A、B、C、D四点电场强度大小相等C．A点电势比B点电势高D．正点电荷沿直线从A经O运动到C，电势能先减小后增大BCD[依据电场的叠加原理可知，D点的电场强度方向向右，选项A错误；依据电场叠加原理利用对称性可知A、B、C、D四点电场强度大小相等，方向不同，选项B正确；分析电场可知，φA>φO，φB<φO，φA>φB，A点电势比B点电势高，选项C正确；正点电荷沿直线从A经O运动到C，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，选项D正确。]10.一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示。下列图象中合理的是()ABCDD[由于粒子只受电场力作用，因此由F电＝eq\f(ΔEp,Δx)可知，Ep­x图象的斜率大小即为粒子所受电场力大小，从题图可知，图象的斜率随位移的增大而越来越小，因此粒子运动后所受的电场力随位移的增大而越来越小，因此电场强度越来越小，A项错误；由于粒子只受电场力作用，因此动能与电势能的和是定值，但从B项和题图可以看出，不同位置的电势能与动能的和不是定值，B项错误；粒子受到的电场力随位移的增大而越来越小，因此加速度随位移的增大而越来越小，D项正确；若粒子的速度随位移的增大而匀称增大，则粒子的动能Ek∝x2，结合题图和B项分析可知，C项错误。]11.(多选)如图所示，真空中有一点电荷甲固定在O点，虚线是其在四周空间产生的电场的三个等势面，且相邻的两个等势面间电势差相同。实线是点电荷乙在电场中运动轨迹，S、M、N为运动轨迹与等势面的交点，下列说法肯定正确的是()A．电势φM>φS B．甲、乙为同种电荷C．电势能EpM>EpN D．场强大小ES>ENBC[由于题中没有给出固定在O点的点电荷甲的电性，不能推断出M、S两点电势凹凸，选项A错误；依据点电荷乙在电场中运动轨迹可知，甲、乙为同种电荷，选项B正确；点电荷乙在电场中从M运动到N，电场力做正功，电势能减小，电势能EpM>EpN，选项C正确；依据点电荷电场强度公式可知，场强大小ES<EN，选项D错误。]12.(多选)(2024·江苏高考)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。最终将一电荷量为－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eq\f(W,q)B．Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为零C．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－4WABD[由题意可知，C点的电势为φC＝eq\f(Ep,q)＝eq\f(W,q)，故A正确；由于B、C两点到A点(＋q)的距离相等，所以B、C两点的电势相等，所以Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0，故B正确；由于B、C两点的电势相等，所以当在B点固定Q1后，C点的电势为eq\f(2W,q)，所以Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为WC＝qU＝(－2q)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0－\f(2W,q)))＝4W，故C错误；由于C点的电势为eq\f(2W,q)，所以Q2在移到C点后的电势能为E′p＝－4W，故D正确。]13.如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则()A．直线a位于某一等势面内，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功B[一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，依据WAB＝UABq可知，UMN＝UMP，即φN＝φP，N、P两点在同一等势面上，在匀强电场中等势面是相互平行的直线，因MQ∥NP，故M、Q两点也在同一等势面上，即φM＝φQ，选项A错误；一电子由M点分别运动到N点和P点电场力做负功，电场线与等势面垂直，故电场强度的方向为M→N或Q→P，即φM>φN，选项B正确；M、Q两点在同一等势面上，电子由M点运动到Q点电场力不做功，选项C错误；电子由P点运动到Q点，逆着电场线方向运动，电场力做正功，选项D错误。]14.(多选)已知一个很大的金属板与一个点电荷之间的电场分布与等量异种点电荷之间的电场分布类似，金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直。如图所示，MN是一个很大的不带电的金属平板，且与大地相连接。现将一个电荷量为Q的正点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以正点电荷Q为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab连线与金属板垂直。则下列说法正确的是()A．a点电场强度与d点电场强度相同B．a、b两点之间的电势差等于d、c两点之间的电势差C．将一正摸索电荷沿直线ab从a点移动到b点的过程中，摸索电荷的电势能先增加后削减D．图中以Q为圆心的虚线圆是一个等势面BC[画出电场线如图所示，依据对称性知，a、d两点的电场强度大小相同、方向不同，所以电场强度不同，选项A错误；由对称性知，a点的电势等于d点的电势，b点的电势等于c点的电势，因此a、b两点间的电势差等于d、c两点间的电势差，选