2024高考物理一轮复习核心素养测评二十一电场能的性质含解析鲁科版.docVIP

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电场能的性质

(45分钟100分)

一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,1～6题为单选题,7～9题为多选题)

1.(2024·成都模拟)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的长度方向分布着带电器官,这些器官能在鱼四周产生电场,如图为反天刀四周的电场线分布示意图,A、B、C为电场中的点,下列说法正确的是 ()

A.头部带负电

B.A点电场强度大于B点电场强度

C.C点电势高于B点电势

D.正离子从A向C运动,其电势能变小

【解析】选B。电场线从正电荷或无穷远处动身,终止于负电荷或无穷远处,故依据电场线由头部动身可知,头部带正电,故A错误;电场线疏密程度代表电场强度,由图可知,A处电场线比B处密,故A处电场强度大于B处电场强度,故B正确;沿着电场线电势降低,等势线与电场线垂直,故B点电势比C点电势高,故C错误;沿着电场线电势降低,等势线与电场线垂直,故A点电势比C点电势低,正离子从A向C运动,电场力做负功,故电势能增大,故D错误。

2.(2024·长沙模拟)如图所示,虚线表示某电场中的四个等势面,相邻等势面间的电势差相等,一个不计重力的带负电的粒子从右侧垂直于等势面4向左进入电场,其运动轨迹与等势面分别交于a、b、c三点,则 ()

A.四个等势面电势凹凸关系为φ1φ2φ3φ4

B.该区域可能是点电荷和无限大金属平板形成的电场

C.等势面4上各点场强到处相等

D.粒子的运动轨迹和等势面3也可能垂直

【解析】选B。粒子所受的电场力指向轨迹凹侧,由于粒子带负电,因此c处电场线指向左上方,沿着电场线,电势降低,可知φ1φ2φ3φ4,故A错误;由图可知,粒子做曲线运动,其受力的方向不断改变,所以粒子的运动轨迹和等势面3不行能垂直,故D错误;该电场上、下对称,该区域可能是点电荷和无限大金属平板形成的电场,故B正确;等差等势面的疏密反映了电场线的疏密,电场线的疏密表示电场的强弱,所以等势面4上各点的场强不是到处相等的,故C错误。

3.如图所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点。下列说法中正确的有 ()

A.粒子带负电

B.粒子在M点的动能大于在N点的动能

C.粒子在M点的电势能大于在N点的电势能

D.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力

【解析】选C。带电粒子的轨迹向下弯曲,则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下,则知带电粒子带正电,故A错误。电场力做正功,动能增大,速度也增大,故带电粒子在M点的速度小于在N点的速度,故B错误。电场力做正功,电势能减小,故C正确。电场线的疏密表示场强大小,由图知粒子在M点的场强小于N点的场强,在M点的加速度小于N点的加速度,故D错误。

4.有一半径为R的匀称带电薄球壳,在通过球心的直线上,各点的场强E随与球心的距离x改变的关系如图所示;在球壳外空间,电场分布与电荷量全部集中在球心时相同,已知静电常量为k,半径为R的球面面积为S=4πR2,则下列说法正确的是 ()

A.匀称带电球壳带电密度为E

B.图中r=1.5R

C.在x轴上各点中有且只有x=R处电势最高

D.球面与球心间电势差为E0R

【解析】选A。由图线可知,距离球心R处的场强为E0,则依据点电荷场强公式可知:E0=kQR2,解得球壳带电荷量为Q=E0R2k,则匀称带电球壳带电密度为Q4πR2=E04πk,选项A正确;依据点电荷场强公式12E0=kQr2,解得r=2R,选项B错误;

5.(2024·济南模拟)如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图,在大导体板MN上铺一薄层中药材,针状电极O和平板电极MN接高压直流电源,其间产生较强的电场。水分子是极性分子,可以看成棒状带电体,一端带正电,另一端带等量负电;水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分别出去,在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥。图中虚线ABCD是某一水分子从A处由静止起先的运动轨迹。下列说法正确的是 ()

A.A处的电场强度大于D处

B.B处的电势高于C处

C.水分子做匀变速运动

D.水分子由A运动到C的过程中电势能削减

【解析】选D。电场线密的地方电场强度大,A处的电场强度小于D处,所以选项A错误;顺着电场线方向电势降低,B处的电势低于C处,所以选项B错误;水分子受到的电场力是变力,所以做变加速运动,选项C错误;水分子两端带等量异种电荷,所以水分子的棒状与电场方向平行,且上端的电场强度大,受到较大的电场力,故水分子受到的合力沿电场线向上,即电场力对水分子做正功,依据功能关系可知电势能削减,选项D正确。

6.如图所示为一个半径为R的匀称带电圆环,取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴,P到O点的距离为2R。质量为m、带负电且电量为q的小球从轴上P点由