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2022三维设计一轮课时跟踪检测(二十三) 电场能的性质

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课时跟踪检测(二十三) 电场能的性质
1.(多选)(2020·全国卷Ⅲ)如图,∠M是锐角三角形PMN最大的内角,电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点。下列说法正确的是(  )
A.沿MN边,从M点到N点,电场强度的大小逐渐增大
B.沿MN边,从M点到N点,电势先增大后减小
C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大
D.将正电荷从M点移动到N点,电场力所做的总功为负
解析:选BC 如图所示,找出Q点,使Q点与P点的距离等于M点与P点的距离,L点为MN上到P点距离最短的点,根据三角形边角关系、点电荷的电场强度公式E=k和正点电荷形成电场中的电势特点可知,沿着MN边,从M点到N点,到P点的距离r先减小后增大,电场强度先增大后减小,电势也先增大后减小,选项A错误,B正确;根据电势能与电势的关系Ep=qφ可知,正电荷在M点的电势能比在N点的电势能大,故将正电荷从M点移动到N点,电场力所做的总功为正,选项C正确,D错误。
2.(多选)(2020·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)。开始时,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
解析:选AB 沿电场线方向电势降低,则B点的电势比A点的电势高,A正确;由对称性可知,两小球所处位置的电势的绝对值始终相等,则由Ep=qφ可知两小球的电势能始终相等,B正确;该过程中,带正电荷的小球所受的电场力方向向右,带负电荷的小球所受的电场力方向向左,则电场力对两小球均做正功,C错误;电场力做正功,电势能减少,所以该过程中两小球的总电势能减少,D错误。
3.(2019·浙江选考)等量异种电荷的电场线如图所示,下列表述正确的是(  )

A.a点的电势低于 b点的电势
B.a点的场强大于b点的场强,方向相同
C.将一负电荷从a点移到b点电场力做负功
D.负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
解析:选C 沿电场线方向电势降低,故a点电势高于b点电势,A错误;电场线的疏密程度表示电场强度大小,电场线越密,电场强度越大,故a点的场强大于b点的场强,电场线的切线方向为场强方向,故ab两点的电场强度方向不同,B错误;负电荷在低电势处电势能大,所以从a点(高电势)移动到b点(低电势),电势能增大,电场力做负功,C正确,D错误。
4.(多选)(2019·全国卷Ⅲ)

如图,电荷量分别为q和-q(q>0)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
解析:选BC 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。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,故合电场强度Ea与Eb大小相等、方向相同,B、C对。由于φa<φb,负电荷从低电势移至高电势过程中,电场力做正功,电势能减少,D错。
5.在真空中A、B两点分别放有异种点电荷-Q和+2Q,以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd,如图所示,下列说法正确的是(   )
A.场强大小关系有Ea=Eb、Ec=Ed
B.电势高低关系有φa>φb、φc>φd
C.将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功
D.将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变
解析:选C 对比等量异种点电荷的电场分布可知,题图中场强大小关系有Eb>Ea,Ec=Ed,选项A错误;因沿着电场线方向电势逐渐降低,可知φa<φb,再由对称性可知φc=φd,选项B错误;由于a点电势低于b点电势,将负点电荷由a沿圆弧运动到b,电场力做正功,选项C正确;因沿直线由c到d过程中电势先升高再降低,所以将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能先增大再减小,选项D错误。
6.(多选)(2020·东北三省四市模拟)在正方形的四个顶点分别放置点电荷,电荷量分布情况如图所示(q>0),过正方形的中心O点做正方形的垂线,A、B为垂线上关于正方形对称的两点,以无穷远为零电势点,用EA、EB分别表示A、B两点的场强,用φA、φB分别表示A、B两点的电势,则下列说法正确的是(  )
A.EA与EB相等
B.φA与φB相等
C.将一个带正电的点电荷由B点无初速释放,仅在电场力作用下,该电荷从B点运动到O点的过程中加速度一定会一直减小
D.将一个带正电的点电荷由A点无初速释放,仅在电场力作用下,该电荷从A点运动到O点的过程中加速度可能先增大后减小
解析:选BD 根据电场的叠加原理和A、B两点的对称性,A、B两点的电场强度大小相等方向相反,电势相等,故A错误,B正确。如果A、B离O点足够远,A、B两点的电场强度近似为零,而对于O点,两个+q和两个-2q分别关于O点对称,O点处电场强度也为零,所以带电粒子从B点到O点或者从A点到O点,电场强度都是先增大后减小,由ma=qE,加速度也先增大后减小;如果A、B离O点比较近,加速度可能会一直减小,故C错误,D正确。
7. (2020·山东烟台市模拟)如图所示,圆心为O、半径为R的圆周上有A、B、C、D四点,A、B是一条直径的两个端点,CD与AB平行,A、C之间的距离也为R。在A、B两点分别放置电荷量绝对值均为Q的正、负点电荷,静电力常量为k。下列说法正确的是(   )
A.C、D两点电场强度相同,大小都为
B.负电荷在C点的电势能大于在D点的电势能
C.一正电荷沿着圆弧从C点移动到D点电场力不做功
D.C、O两点的电势差等于O、D两点的电势差
解析:选D 根据等量异种电荷的电场线特点,C、D两点电场强度大小相等,方向不同,故A错误;根据等量异种电荷的电场线特点,C点电势高,D点电势低,根据负电荷在电势低的地方电势能大,故负电荷在C点的电势能小于D点的电势能,故B错误;根据等量异种电荷的电场线特点,C点电势高,D点电势低,根据正电荷在电势高的地方电势能大,正电荷在C点的电势能大于D点的电势能,故正电荷从C到D电场力做正功,故C错误;根据等量异种电荷的电场线特点,C、O的电势差等于O、D的电势差,故D正确。
8.(多选)(2020·四川宜宾市第二次诊断)如图甲所示,光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场,MN是其中的一条直线,线上有A、B、C三点,一带电荷量为+2×10-3 C、质量为1×10-3 kg的小物块从A点由静止释放,沿MN做直线运动,其运动的v­t图像如图乙所示,其中B点处的切线斜率最大(图中标出了该切线),C点处的切线平行于t轴,运动过程中小物块电荷量保持不变,则下列说法中正确的是(   )

A.A、B两点电势差UAB=-4 V
B.小物块从B点到C点电场力做的功W=10-2 J
C.B点为AC间电场强度最大的点,场强大小E=1 V/m
D.由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大
解析:选BC 从A到B由动能定理:qUAB=mvB2,解得UAB=4 V,选项A错误;小物块从B点到C点电场力做的功WBC=mvC2-mvB2=10-2 J,选项B正确;在B点的加速度最大,则所受的电场力最大,则由图像:a== m/s2=2 m/s2;由Eq=ma,解得E=1 V/m,选项C正确;由A到C的过程中小物块的动能一直增大,电场力一直做正功,则电势能一直减小,选项D错误。
9.如图所示为五个点电荷产生的电场的电场线分布情况,a、b、c、d是电场中的四个点,曲线cd是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,则下列说法正确的是(   )
A.该带电粒子带正电
B.a点的电势高于b点的电势
C.带电粒子在c点的动能小于在d点的动能
D.带电粒子在c点的加速度小于在d点的加速度

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