高考物理总复习专题七电场第2讲电势能、电势、电势差练习含答案

第2讲电势能、电势、电势差知识巩固练1.(2023年北京一模)静电除尘是一种高效除尘方式.如图所示是某除尘器模型的简易结构，直线MN为该收尘板的横截面，其右侧的电场线分布如图.工作时收尘板带正电，粉尘带负电，在电场力作用下粉尘向收尘板运动，最后落在收尘板上.下列说法正确的是()A.A点电势φA和B点电势φB大小的关系是φA＜φBB.A点电场强度EA和B点电场强度EB大小的关系是EA＞EBC.同一粉尘在A点和B点电势能大小的关系是EpA＞EpBD.同一粉尘在A点和B点受电场力大小的关系是FA＜FB【答案】B【解析】根据沿电场线方向电势降低可知，φA＞φB，A错误；由图可知，A点的电场线更密集，则EA＞EB，B正确；根据Ep=qφ，由于粉尘带负电，则EpA＜EpB，C错误；根据F=qE，可知FA＞FB，D错误.2.产生闪电的积雨云底层带负电，为避免闪电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针.图中虚线为避雷针周围的等势线，相邻两等势线间的电势差相等.图中a、b两点的场强大小分别为Ea、Eb，a、b两点的电势分别为φa、φb，则()A.Ea＞EbB.φa＞φbC.避雷针的顶端带正电D.一带负电的雨滴从a下落至b，电场力做负功【答案】C【解析】由题意可知，产生闪电的积雨云底层带负电，可知避雷针的顶端带正电，C正确；等差等势线密集处的电场线也密集，场强也较大，则Ea＜Eb，A错误；电场线大致向上，沿电场线的方向电势逐渐降低，可知φa＜φb.3.(2023年佛山模拟)(多选)如图为“小珠落玉盘”的演示实验，两金属板平行放置如图所示.M、N为极板上两点，表面潮湿的泡沫小球刚开始静止在N点，用直流高压加在两极板上，让下极板带正电，上极板带负电，看到泡沫小球先向上运动，与上极板接触后泡沫小球又向下运动，再与下极板接触后再向上运动，之后在两平行板间往复运动，下面说法正确的是()A.泡沫小球在向上运动过程中，小球带负电B.泡沫小球在向下运动过程中，电势能减小C.泡沫小球在向上运动过程中，电势能减小D.泡沫小球在向下运动过程中，做减速运动【答案】BC【解析】泡沫小球在向上运动过程中，小球带正电，A错误；泡沫小球与上极板接触带负电，向下运动，电场力做正功，电势能减小，B正确；泡沫小球与下极板接触带正电，向上运动，电场力做正功，电势能减小，C正确；小球在向下运动过程中，电场力和重力都向下，则做加速运动，D错误.4.(2023年潮州二模)平时我们所处的地球表面，实际上存在场强大小为100V/m的电场，可将其视为匀强电场，在地面立一金属杆后空间中的等势面如图所示.空间中存在a、b、c三点，其中a点位于金属杆正上方，b、c等高.则下列说法正确的是()A.b、c两点的电势差Ubc=0B.a点场强大小大于100V/mC.a点场强方向水平向右D.a点的电势低于c点【答案】B【解析】由图可知，b、c两点的电势差为Ubc=200V-300V=-100V，A错误；由图可知，a点与相邻两等势面的距离小于1m，电势差等于100V，根据E=Ud，可知a点场强大小大于100V/m，B正确；根据场强方向垂直于等势面，可知a点的场强方向沿竖直方向，不是水平方向，C错误；由图可知，a点与c点在同一等势面上，电势均为300V，D错误5.(2023年广东惠州一模)如图，虚线为某静电场的等势面，且相邻两等势面间的电势差相等.一带正电的粒子由M点移动到N点的过程中，电场力做正功，则下列说法正确的是()A.M点的电势高于N点的电势B.M点的电场强度大于N点的电场强度C.带电粒子在M点的电势能小于在N点的电势能D.带电粒子的运动轨迹一定是椭圆【答案】A【解析】根据WMN=qUMN＞0又q＞0，得UMN=φM-φN＞0得φM＞φN，A正确；根据等势面的疏密代表场强的大小，由题图知M点的场强小于N点的场强，所以EM＜EN，B错误；根据WMN=EpM-EpN＞0得EpM＞EpN，C错误；带电粒子的运动轨迹不一定是椭圆，D错误.6.如图所示，在匀强电场中有一直角三角形ABC，∠C=90°，∠A=30°；AC边长为1m.电场强度的方向与三角形ABC在同一平面内.一电子从A点移到B点克服电场力做功为10eV，从A点移到C点克服电场力做功为5eV.则()A.B、C两点间的电势差UBC为-10VB.电场强度的方向由A点指向B点C.电场强度的大小为10V/mD.一电子从B点移到C点，电势能增加5eV【答案】C【解析】根据电势差的定义可得UAB=-WAB-e=10V，UAC=-WAC-e=5V，因为UBC=φB-φC=φB-φA+φA-φC=-5V，故A错误；D为AB的中点，△CDB为等边三角形，所以φC=φD，BE⊥CD则电场方向由E指向B，如图所示.根据几何关系可得dEB=BC·cos30°=12m，电场强度为E=UCBdEB=50.5V/m=10V/m，B错误，C正确；一电子从B点移到C点，电场力做功WBC=UBC(综合提升练7.如图为某静电消除器的原理简图，直流高压产生器将220V输入电压升高，使正、负放电极尖端交替产生大量正、负离子，当表面带电物体通过放电极附近时，离子将带电物体表面的电荷中和“消除”.忽略离子间的相互作用，则离子被吸附到带电物体表面的过程中()A.均做匀加速运动B.正离子电势能增大C.电场力对负离子做负功D.正离子向电势降低的方向移动【答案】D【解析】表面带电物体所产生的电场不是匀强电场，所以离子所受电场力为变力，均做变加速运动，A错误；无论是正离子还是负离子，被带电物体吸引时，电场力作为吸引力，都做正功，离子电势能都减小，B、C错误；因为正离子电势能减小，所以一定是向电势低的方向移动，D正确.8.(2022年全国卷)(多选)如图，两对等量异号点电荷+q、-q(q＞0)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】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，A正确；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点的场强方向向左，B正确；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，C错误；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，D错误.9.如图，真空中电荷量为2q和-q(q＞0)的两个点电荷分别位于M点与N点，形成一个以MN延长线上O点为球心，电势为零的等势面(取无穷远处电势为零)，P为MN连线上的一点，S为等势面与直线MN的交点，T为等势面上的一点，下列说法正确的是()A.P点电势低于S点电势B.T点电场强度方向指向O点C.除无穷远处外，直线MN上还有两个电场强度为零的点D.将正试探电荷q0从T点移到P点，静电力做正功【答案】B【解析】在直线MN上，根据电场的叠加可知M、N间的电场强度水平向右，沿着电场线电势逐渐降低，可知P点电势高于等势面与MN交点处电势，则P点电势高于S点电势，A错误；由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知在N左侧电场强度不可能为零.在N右侧，设MN距离为L，根据k·2q(L+d)2=k·qd2，可知除无穷远处外，直线MN上电场强度为零的点只有一个，C错误；由A选项分析可知：T点电势低于P电势，则正电荷在T点的电势能低于在P点的电势能，将正试探电荷q0从T点移到P点，电势能增大，静电力做负功，D错误；设等势圆的半径为R，AN距离为x，MN距离为L，如图所示，根据φ=kqx，结合电势的叠加原理A、S满足k·2qL-x=kqx，k·2qL+2R-x=kq10.如图所示，两个大平行金属板M、N间距离d=1.2cm，两板接在电压(电势差)U=240V的电源上，M板接地，板间A点距M板0.2cm，B点距N板0.2cm.一个电荷量q=-6×10-4C的点电荷放在A点处，试求：(1)该电荷在A点所受的电场力；(2)该电荷在B点所具有的电势能.解：(1)由图可知，M板与电源正极相连，则板间电场方向为竖直向上，根据电场强度与电势差的关系有E=Ud，可得E=240