三维设计2023高三物理总复习-课时跟踪检测(三十一)-电场能的性质

课时跟踪检测（三十一）电场能的性质

一、立足主干知识，注意基础性和综合性

1.（2021•湖北高考）（多选）关于电场，下列说法正确的是（）

A.电场是物质存在的一种形式

B.电场力一定对正电荷做正功

C.电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向

D.静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面

解析：选AD电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，A正确；如果正电荷的速度方

向与电场力方向的夹角大于90。，则电场力做负功，B错误；电场线是为了形象地描绘电场

而人为引入的一簇曲线，该曲线的疏密程度反映场强的大小，C错误；静电场的电场线在空

间上与等势面垂直，且沿电场线的方向电势降低，即由高等势面指向低等势面，D正确。

2.我国的特高压直流输电是中国在高端制造领域领先世界的一

张“名片”，特别适合远距离输电，若直流高压线掉到地上时，它

就会向大地输入电流，并且以高压线与大地接触的那个位置为圆心,

形成一簇如图所示的等差等势线同心圆，4、B、C、D是等势线上

的四点，当人走在地面上时，如果形成跨步电压就会导致两脚有电

势差而发生触电事故，贝必）

A.电势的大小为9c＞88=少/）＞仍1

B.电场强度的大小为EA＞Eli=El）＞Ec

C.人从B沿着圆弧走到。会发生触电

D.A4间距离等于/北间距离的2倍

解析：选B根据题意，圆心处的电势最高，向外越来越低，电势的大小为他＞”=的）

＞伏，A错误；电场强度看等势线的疏密，由题图可知电场强度的大小为蜃＞&=助＞反,

B正确；〃和O在同一条等势线上，人从3沿着圆弧走到。不会发生触电，C错误；A8的

平均场强大于的平均场强，力〃的电势差等于EC电势差的二倍，根据E=彳可以定性判

断出48间距离小于8C间距离的2倍，D错误。

3.（2021丽江1月选考）如图所示是某一带电导体周围的电场线与等

势面，A、C是同一等势面上的两点，〃是另一等势面上的一点。下列说

法正确的是（）

A.导体内部的场强左端大于右端

B.4、C两点的电势均低于3点的电势

C.B点的电场强度大于A点的电场强度

D.正电荷从A点沿虚线移到〃点的过程中电场力做正功，电势能减小

解析：选D处于静电平衡状态下的导体，它的表面是一个等势面，其内部电场为零，

A错误；根据电场线性质，顺着电场线方向电势降低，所以A、C电势高于B点电势，B

错误；由题图可以看出A点的电场线比B点的电场线密集，B点的电场强度小于A点的电

场强度，C错误；因为他＞仰,因此正电荷从A点到B点电场力做正功，电势能减小，D

正确。

4.电子束焊机是一种高精密的焊接设备,它利用高速运动的电子束流

轰击工件使动能转化为热能进行焊接加工。在曲面K与A之间加上高压

U后，K与A之间的电场线如图所示，A到曲面各点的距离均为d,电子

由静止被加速后轰击工件，电子的电量大小为c,不考虑电子重力，则下

列说法正确的是（）

A.待焊接的工件应放置在K极

B.A、A之间的电场强度大小为与

C.电子在加速运动过程中加速度逐渐增大

D.电子经高压U加速后电势能增大了eU

解析：选C电子受电场力沿电场线的反方向运动，则待焊接的工件应放置在A极，A

错误；A、K之间不是匀强电场，则电场强度大小不等于?，B错误；电子在加速运动过程中

向A极运动，则由于电场线越来越密集，则电场力变大，加速度逐渐增大，C正确；电子经

高压U加速后，电场力做正功，则电势能减小了eU,D错误。

5.（2021•北京等级者）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，;-P

M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对电…

N・!

称。下列说法正确的是（）

A.M点的场强比尸点的场强大

B.M点的电势比N点的电势高

C.N点的场强与P点的场强相同

D.电子在M点的电势能比在P点的电势能大

解析：选C等量异种点电荷的电场线分布如图所示，则M点的

场强与。点的场强大小相等，N点的场强与。点的场强大小相等，方向

相同，A错误，C正确；根据等量异种点电荷的电势分布特点可知，M

点的电势与N点的电势相等，M点的电势高于P点的电势，根据Ep=g°=—e/可知，电子

在M点的电势能比在尸点的电势能小，B、D错误。

6.（2021・2宁高考）等量异号点电荷固定在水平向右的匀强电场中，

电场分布如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线。将同一负电荷

先后置于。、b两点,电势能分别为Ep0和电荷所受电场力大小分

别为凡和6,贝"）

A.Epa>Epb，FpFbB.Epa>Epb，Fa<Fh

C.EpaVEpb,Fa>FhD.Efia<EpbtFa<Fb

解析：选D电场线的疏密程度表示场强的大小，因此尸“V尸打原匀强电场水平向右，

正负电荷的电场线由正电荷指向负电荷，因此可知图中的电场线方向为从左指向右，因此由

对称性可知力点电势小于。点电势，由Ep=q力可知Epb>Epa。故D正确。

7.如图所示，绝缘的斜面处在一个竖直向上的匀强电场中，一带电[[[]][£

金属块由静止开始沿斜面滑到底端，已知在金属块下滑的过程中动能增性Hl

加了0.3J,重力做功1.5J,电势能增加0.5J,则以下判断正确的是（）|||

A.金属块带负电荷

B.静电力做功0.5J

C.金属块克服摩擦力做功0.7J

D.金属块的机械能减少1.4J

解析：选C在下滑过程中电势能增加0.5J,故物体需克服电场力做功为0.5J,故金

属块带正电荷，故A、B错误；在金属块滑下的过程中动能增加了0.3J,重力做功1.5J,

电场力做功一0.5J,根据动能定理得，1%=W（；+W电+Wf=A&,解得Wf=-0.7J,故C

正确；外力做功为W外=W电+为=-1.2J,故金属块机械能减少1.2J,故D错误。

8.如图为某静电除尘装置的示意图。A、％为电极和集尘板上某点连线[]集

上的两点。不计烟尘微粒与空气的作用力及重力，下列说法正确的是（）悭,人,|5

A.A、3两点的电场强度大小不同，方向相同

三高压电源U

B.集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直XX

C.向集尘板加速靠近的烟尘微粒带负电，且加速度逐渐增大

D.若带电烟尘微粒由静止开始仅受电场力作用，则一定沿电场线到达集尘板

解析：选B电极与集尘板之间的电场线是曲线，并非直线，并且越靠近电极处电场线

越密集，所以4、4两点的电场强度大小不同，方向也不同，故A错误；集尘板表面为一等

势面，所以集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直，故B正确；向集尘板加速靠近的

烟尘微粒带负电，但所受电场力逐渐减小，加速度逐渐减小，故C错误；由于电极与集尘板

之间的电场线并非直线，所以带电烟尘微粒由静止开始仅受电场力作用，其速度方向不可能

始终沿电场线的切线方向，故D错误。

二、强化迁移能力，突出创新性和应用性

9.（2020•全GD卷E）（多选）如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆

分别均匀分布着等量异种电荷。。、b为圆环水平直径上的两个点，c、d

为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。贝人）

A.a、力两点的场强相等

B.”、〃两点的电势相等

C.c、d两点的场强相等

D.c、d两点的电势相等

解析：选ABC将圆环分割成无穷个小段，关于水平直径对称的两小段构成等量异种

点电荷模型，在等量异种点电荷的垂直平分线上各点场强方向由正点电荷指向负点电荷，根

据对称性可知4、力两点的场强相等，A项正确；取无穷远处电势为零，在等量异种点电荷

的垂直平分线上各点电势均为零，故0、力两点的电势相等，B项正确；关于竖直直径对称

的两小段构成等量同种点电荷模型，根据对称性可知c、d两点的场强相等，C项正确；在

等量异种点电荷模型中，距离正点电荷近的点电势高，故丸〉仰，D项错误。

10.（多选）匀强电场中有一与电场方向平行的扇形AOB区域，如图所

示，圆心角〃=120。，半径K=lm,其中C、尸将圆弧A3四等分。

已知0,4=9V,。0=3V,以下说法正确的是（）

A.。。=6V

B.8卜=3V

C.电场方向沿4。连线方向

D.场强大小为3V/m

解析：选ABC连接48、OC、OD.OF,交点分别为，、H、

G,ZkO/G为等边三角形，△Q4/、△OHG为等腰三角形，如图所示，

由几何关系可得A/=/G=GB,即/、G为AB的三等分点、,由于匀强

电场电势均匀变化，可得p/=6V,9G=3V,故。尸为电势3V的等势

面，由几何关系可得O/连线垂直于。4,与。尸平行，为电势6V的等势面，即和=6V,

”=3V,A、R正确；电场方向垂直于等势面指向电势较低一侧，故沿八。连线方向，C正

确；场强大小为E=d^=6V/m,D错误。

K

U.（2021•江苏高考）一球面均匀带有正电荷，球内的电场强度处处为零，

如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点，0/1=0〃，现垂直于AB将球

面均分为左右两部分，C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电荷

仍均匀分布，贝！1（）

A.。、C两点电势相等

B.4点的电场强度大于5点

C.沿直线从A到5电势先升高后降低

D.沿直线从A到8电场强度逐渐增大

解析：选A由于球壳内部的场强为零，补全球面以后可知左、右半球面对C点的场

强应等大反向，由对称性可知右半球面对C点的场强应垂直截面向左，因此0C是等势线，

故A正确；将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球面在A点产生

的电场强度大小分别为Ei和E2；由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知昂=

E2t根据对称性，左、右半球面在3点产生的电场强度大小分别为Ez和百，在图示电场中，

A的电场强度大小为E2,方向向左，〃的电场强度大小为0,方向向左，所以A点的电场

强度与B点的电场强度相同，沿直线从A到笈电场强度不可能逐渐增大，故B、D错误；

根据电场的叠加原理可知，在A8连线上电场线方向向左，沿着电场线方向电势逐渐降低，

则沿直线从A到〃电势升高，故C错误。

12.（多选）如图，平面直角坐标系内有°、力、c三点，位置如图

A一…2........5

所示，句强电场平行于坐标平面。将电子从«点分别移到坐标原点’

II

和b点的过程中，电场力做功均为2eV,知。点电势为2V,以下J-\-------:f%扁

说法正确的是（）

A.8点电势为零

B.电场强度大小为200V/m

C.电子在c点电势能为一8eV

D.将电子从。点移到力点和从力点移到c点，电场力做功相同

2eV

解析：选BC由题意可知：Vah=Vao=—=-2V,因。点仃.色泉.…八

电势为2V,则从。两点的电势均为4V,A错误；匀强电场的电j\

场线如图所示，电场强度大小为月=一加­=200V/m,B正确；

abcos60°

由几何关系知，加连线与电场强度E方向平行，则UH=£•石=4V,则c点的电势为8V,

电子在c点电势能为一8eV,C正确；由于，必和加的电势差不相等，则将电子从。点移到

力点和从力点移到c点，电场力做功不相同，D错误。

13.如图所示为一个半径为£的均匀带电圆环，取环面中心。为原点，以

过。点且垂直于环面的轴线为x轴，P到。点的距离为2R。质量为机、带负

电且电荷量为q的小球从轴上尸点由静止释放，小球运动到0点时速度为零,

0点在。点上方£处。下列说法正确的是（）

A.尸点电势比。点电势低

B.尸点场强比。点场强大

D.。点的场强大小等于学

解析：选C由题意可知带负电小球由尸点到。点先加速后减速运动，受到沿x轴向

上的电场力作用，故电场方向沿x轴向下，沿电场线方向电势逐渐降低，故尸点电势比。点

电势高，A错误；开始qEgng,在Q点、qE0>mg,故尸点场强比。点场强小，B、D错误；

由动能定理可知mgK+U改（一q）=U,故〃、0两点的电势差为UPQ=笠一，C正确。

14.如图所示，匀强电场中有一个与电场线平行的平面，平面中有一个

直角三角形48C,其中N8=90"，ZC=30°,AB=2n】。若在〃处有一

个放射源，能沿平面向各方向射出动能为10eV的电子，电子经过A、CBC

两点时的动能分别为11eV和7eV。不考虑电子间的相互作用，则该电场的电场强度大小为

（）

A.1N/CB.2N/C

C.3N/CD.4N/C

解析：选A根据W=Uq和动能定理可得：U=^T-

BAC

EkA—EkBIV，〃1萼=如等=3丫；沿围方向延长上8

至O,根据匀强电场等分级段等分电势差得17叨=一1V,故A、。两点电势相等，连接AO

则为等势线，过3作AO垂线则为电场线，如困所示。由儿何关系得：60°

=~~^~m,tanNADB=〃八