2025届高考物理一轮复习课时作业31电场能的性质含解析鲁科版

PAGEPAGE8课时作业31电场能的性质时间：45分钟1．(2024·北京卷)如图所示，a、b两点位于以负点电荷－Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则(D)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点低解析：由点电荷的场强公式E＝eq\f(kQ,r2)可知，与－Q距离相等的点场强大小相等，离－Q越近的点场强越大，故a点场强的大小与b点的相等，b点场强的大小比c点的大，A、B项错误；与－Q距离相等的点，电势相等，离－Q越近的点，电势越低，故a点电势与b点的相等，b点电势比c点的低，C项错误，D项正确．2.如图所示为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线，A、B为电场线上的两点，当电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中，动能增加，则可以推断(C)A．场强大小EA>EBB．电势φA>φBC．电场线方向由B指向AD．若Q为负电荷，则Q在B点右侧解析：本题考查单条电场线下的电场强度、电势的分析等．由于电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中，动能增加，故电子所受的电场力方向与速度方向一样，由A指向B(即水平向右)，电子带负电，所受电场力与场强方向相反，故场强方向由B指向A，即电场线方向由B指向A，依据沿着电场线方向电势渐渐降低可知，φA<φB，选项B错误，C正确；结合点电荷四周电场线的分布特点可知该点电荷Q可以是正电荷且处在B的右侧，也可以是负电荷且处在A点的左侧，若点电荷Q为负电荷则有EA>EB，若点电荷Q为正电荷则有EA<EB，选项A、D均错误．3．(多选)一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，若在a点和b点的电势能相等，则(AB)A．a、b两点的电势肯定相等B．a、b两点场强可能相等C．作用于该点电荷的电场力肯定始终与其移动方向垂直D．该点电荷肯定沿等势面移动解析：本题考查电场强度、电势、电场力做功等．同一个点电荷若在a点和b点的电势能相等，依据电势能与电势的关系可知，a、b两点的电势肯定相等，选项A正确；a、b两点的电场强度可能相等，选项B正确；依据题述信息能得出点电荷从静电场中的a点移到b点电场力做功为零，不能得出作用于该点电荷的电场力肯定始终与其运动方向垂直，也不能得出该点电荷肯定沿等势面移动，选项C、D错误．4．如图所示为某电场的电场线和等势面分布图，其中实线为电场线，虚线为等势面，a、b、c为电场中的三个点．下列说法正确的是(D)A．a点的电势高于b点的电势B．a点的电场强度小于b点的电场强度C．电子从a点移到c点，电势能增大D．将电子从a点移到c点，再从c点移到b点，电场力做功的代数和为零解析：本题考查电场强度的比较、电势比较、电场力做功、电势能改变及其相关学问点．依据同一等势面上电势相等可知，a点的电势等于b点的电势，选项A错误；依据电场线的疏密表示电场强度的大小可知a点的电场强度大于b点的电场强度，选项B错误；电子从a点移到c点，电场力做正功，电势能减小，选项C错误；电场力做功与路径无关，只与两点之间的电势差有关，将电子从a点移到c点，再从c点移到b点，因为a、b两点处于同一等势面上，所以电场力做功的代数和为零，选项D正确．5.如图所示虚线a、b、c是电场中的等势线，实线是正点电荷仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点，则下列说法正确的是(C)A．a等势线的电势比c等势线的电势低B．点电荷在P点的速率肯定比它在Q点的大C．点电荷在P点的加速度大小肯定比它在Q点的大D．点电荷肯定是从P点运动到Q点的解析：本题考查等势线、电势、带电粒子在电场中的运动．由于点电荷做曲线运动，电场力必定指向轨迹弯曲的内侧，点电荷带正电，电场强度方向也指向轨迹弯曲的内侧，而沿电场线方向电势降低，可知a等势线的电势比c等势线的电势高，选项A错误；点电荷在Q点的速率肯定比它在P点的速率大，选项B错误；等势线密集的区域电场强度大，电场力就大，加速度大小也大，故点电荷在P点的加速度大小肯定比它在Q点的大，选项C正确；点电荷无论从P运动到Q还是从Q运动到P都可得到图中的轨迹，选项D错误．6．避雷针上方有雷雨云时避雷针旁边的电场线分布如图所示，图中中心的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面．M、N是电场中两个点，下列说法正确的是(C)A．M点的场强比N点的场强大B．摸索电荷从M点沿直线移动到N点，电场力做的功最少C．M点的电势比N点的电势高D．CD的电势为零，但其表面旁边的电场线有些位置和地面不垂直解析：本题考查电场线、电场强度和电势、电场力做功等学问点．依据电场线的疏密表示电场强度大小可知M点的场强比N点的场强小，选项A错误；依据在静电场中电场力做功与路径无关可知，摸索电荷从M点沿任何路径移动到N点，电场力做功都相同，选项B错误；依据沿电场线方向电势渐渐降低，可知M点的电势比N点的电势高，选项C正确；CD的电势为零，CD为等势面，依据电场线与等势面垂直，可知CD表面旁边的电场线都和地面垂直，选项D错误．7.(多选)如图所示，在A、B两点分别固定着所带电荷量相等的正、负点电荷，O点是两个点电荷连线的中点，C、D是关于O点对称的两点．下列说法正确的是(AD)A．C、D两点的场强大小相等、方向相同B．C、D两点的电势相等C．负点电荷在C点的电势能大于它在D点的电势能D．正点电荷从C点移到D点的过程中，电场力做正功解析：等量异种点电荷的电场线关于两个点电荷的连线对称，电场线分布如图所示，某点电场强度方向用电场线上通过该点的切线方向表示，故依据对称性可知C、D两点的场强大小相等、方向相同，故A正确；沿着电场线，电势渐渐降低，等势面与电场线垂直，可知C点所在等势面的电势高于D点所在等势面的电势，则C点电势较高，故B错误；由于C点电势高于D点电势，依据公式φ＝eq\f(Ep,q)，可知负点电荷在C点的电势能小于它在D点的电势能，故C错误；正点电荷从C点移到D点的过程中，电场力做正功，故D正确．8.(多选)如图所示，虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面，其中等势面C的电势为0，一电子仅在电场力的作用下运动，经过A、D等势面时的动能分别为26eV和5eV，则下列说法正确的是(AD)A．等势面D的电势为－7VB．等势面B的电势为4VC．该电子不行能到达电势为－10V的等势面D．该电子运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能为4eV解析：因电子仅在电场力的作用下运动，经过A、D等势面的动能分别为26eV和5eV，依据动能定理有－e(φA－φD)＝－21eV，即φA－φD＝21V，又φC＝0，可得φD＝－7V，选项A正确；因匀强电场中2φC＝φB＋φD，则等势面B的电势为7V，选项B错误；因只有电场力做功，动能和电势能之和保持不变．当电子的速度为零时，由能量守恒可得－eφD＋5eV＝－eφ，解得φ＝－12V，选项C错误；同理，由能量守恒可得－eφD＋5eV＝8eV＋Ek，Ek＝4eV，选项D正确．9.空间存在平行于纸面方向的匀强电场，纸面内ABC三点形成一个边长为1cm的等边三角形．将电子由A移动到B点，电场力做功2eV，再将电子由B移动到C点，克服电场力做功1eV.匀强电场的电场强度大小为(C)A．100V/m B.eq\f(200\r(3),3)V/mC．200V/m D．200eq\r(3)V/m解析：本题考查电场强度、电场力做功、电势等．依据题述电子由A移动到B点，电场力做功2eV，可知A、B之间的电势差为－2V，依据电子由B移动到C点，克服电场力做功1eV，可知B、C之间的电势差为1V，由此可知AB的中点与C点等电势，电场线平行于AB，方向由B指向A，由E＝eq\f(U,d)可得E＝200V/m，选项C正确．10．如图所示，有向直线为某点电荷电场中的一条电场线，其上两点a、b相距为d，电势差为U，b点的场强大小为E，把电荷量为q的摸索电荷从a点移到b点，电场力做功为W，该摸索电荷在a点所受的电场力大小为F，下列关系式肯定正确的是(D)A．E＝eq\f(F,q) B．U＝EdC．E＝eq\f(kq,d2) D．U＝eq\f(W,q)解析：本题考查依据沿电场线运动的粒子的电场力做功状况分析电场强度和电势差．a点的场强大小为在a点的摸索电荷受到的电场力与摸索电荷的电荷量的比值，即Ea＝eq\f(F,q)，因电场为点电荷的电场，可知b点的场强不是E＝eq\f(F,q)，故A错误；公式U＝Ed只适用于匀强电场，对非匀强电场不适用，故B错误；点电荷在某点产生的场强大小为E＝eq\f(kQ,r2)，其中Q为场源点电荷所带电荷量，r为某点到该点电荷的距离，故C错误；摸索电荷从a到b电场力做功为W＝qU，所以a、b间电势差U＝eq\f(W,q)，故D正确．11.如图所示，在匀强电场中，a、b、c、d、e、f刚好构成一个正六边形区域，O点是这个正六边形的中心，现测得b、c、d三点的电势分别为φb＝12V、φc＝10V、φd＝6V，已知电场线与正六边形所在平面平行．则下列结论正确的是(C)A．a点的电势为14VB．正摸索电荷在f点的电势能大于在O点的电势能C．O点的场强方向指向e点D．a点的场强方向指向O点解析：本题考查电场强度、电势和电势能等．连接bd，将线段bd等分为3份，等分点为g、h，如图，每一等份电势差为2V，连接cg并延长恰过a点，ca为等势线，a点的电势为10V，选项A错误；由于df∥ac，则df是一条等势线，f点电势与d点电势相等，低于O点的电势，正摸索电荷在f点的电势能小于在O点的电势能，选项B错误；be⊥ac，则bOe连线为电场线方向，O点的场强方向指向e点，选项C正确；af∥be，则a点的场强方向指向f点，选项D错误．12.(多选)如图所示，虚线a、b、c、d、e代表电场中的五个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场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(CD)A．五个等势面中，a的电势最高B．带电粒子通过P点时的电势能较Q点大C．带电粒子通过P点时的动能较Q点大D．带电粒子通过P点时的加速度较Q点小解析：由等势面及轨迹与力的关系可知五个等势面中，e的电势最高，故A错误；粒子由P到Q过程电场力做负功，动能减小，电势能增大，故B错误，C正确；电势差相等的等势面越密，电场强度越大，加速度越大，故D正确．13．如图所示，等量异种点电荷分别固定在水平线上的M、N两点处，O点位于M、N连线中点B的正上方且与B点之间的距离为L，质量为m、电荷量为＋q(可视为点电荷)的小球固定在长度为L的绝缘轻质细杆的一端，细杆另一端可绕过O点且与M、N连线垂直的水平轴无摩擦转动．现在把杆拉起到水平位置，由静止释放，小球经过最低点B时速度为v.取O点电势为零，忽视小球所带电荷量对等量异种电荷所形成的电场的影响，重力加速度为g.(1)求小球在经过B点时对杆的拉力大小；(2)在＋Q、－Q形成的电场中，求A点的电势φA；(3)小球接着向左摇摆，求其在经过与A等高的C点时的速度大小．解析：(1)小球经B点时，在竖直方向上，有F－mg＝meq\f(v2,L)由牛顿第三定律可知，小球对细杆的拉力大小F′＝F＝mg＋meq\f(v2,L).(2)O点电势为零，而OB在M、N连线