2024版高考物理復(fù)習(xí)：考前特訓(xùn) 熱點(diǎn)情境突破練 熱點(diǎn)8　電場(chǎng)的性質(zhì)

熱點(diǎn)8電場(chǎng)的性質(zhì)1．(2023·江蘇南通市調(diào)研)如圖所示，某興趣小組制作一個(gè)簡(jiǎn)易的靜電除塵裝置，沒(méi)有底的空塑料瓶上固定著一塊鋁片和一根銅棒，將它們分別跟起電機(jī)的正、負(fù)極相連，在塑料瓶里放置點(diǎn)燃的蚊香，瓶?jī)?nèi)煙霧繚繞。搖動(dòng)起電機(jī)后瓶?jī)?nèi)便清澈透明。圖中a、b為同一根電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)。則起電機(jī)搖動(dòng)時(shí)()A．電場(chǎng)強(qiáng)度Ea>EbB．電勢(shì)φa<φbC．鋁片是等勢(shì)體D．帶負(fù)電的煙霧向銅棒聚集答案C解析起電機(jī)搖動(dòng)時(shí)，依題意銅棒帶負(fù)電，鋁片帶正電，可知二者之間電場(chǎng)線的分布是從左至右變的密集，即電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系為Ea<Eb，故A錯(cuò)誤；根據(jù)上面選項(xiàng)分析可知，a、b所在電場(chǎng)線方向由鋁片指向銅棒，根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低可知φa>φb，故B錯(cuò)誤；鋁片帶正電后，為一個(gè)等勢(shì)體，故C正確；因?yàn)殇X片帶正電，所以帶負(fù)電的煙霧向鋁片聚集，故D錯(cuò)誤。2.某空間存在沿x軸方向的靜電場(chǎng)，各點(diǎn)電勢(shì)φ隨位置的變化情況如圖所示。x1、x2、x3、x4是x軸上的四個(gè)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()A．x1點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零B．質(zhì)子在x3點(diǎn)處受到的靜電力為零C．x2與x4兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同D．一電子從x1移到x4的過(guò)程，電勢(shì)能一直減小答案C解析φ－x圖像切線的斜率大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小，由題圖可知圖像在x1點(diǎn)處的切線斜率等于零，故x1點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，A錯(cuò)誤；x3點(diǎn)處電勢(shì)為零，但是電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，故質(zhì)子在x3點(diǎn)處受到的靜電力不為零，B錯(cuò)誤；從x2到x4，電勢(shì)降低，則x2與x4兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，C正確；從x1到x4，電勢(shì)一直降低，電子在移動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能一直增大，D錯(cuò)誤。3.(2023·江蘇鹽城市三模)如圖所示，在與紙面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有矩形區(qū)域abcd，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為0、4V、6V。ab長(zhǎng)為2cm，bc長(zhǎng)為eq\r(3)cm；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是矩形abcd四條邊的中點(diǎn)。將點(diǎn)電荷＋q從b位置沿任意路徑移動(dòng)到某位置靜電力做功為零，則該位置是()A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．Ⅳ答案C解析連接Ⅰ、d與b、Ⅲ，連線與ac連線的交點(diǎn)e、f，如圖，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，e、f是ac的三等分點(diǎn)，可知f與Ⅲ、b點(diǎn)電勢(shì)相同都是4V，所以將點(diǎn)電荷＋q從b位置沿任意路徑移動(dòng)到Ⅲ位置靜電力做功為零，故選C。4．電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分，在電子顯微鏡中電子槍發(fā)射電子束，通過(guò)電場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡使其會(huì)聚或發(fā)散。電子透鏡的電場(chǎng)分布如圖所示，虛線為等勢(shì)線。一電子僅在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，a、b、c、d是軌跡上的四個(gè)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()A．b處的電場(chǎng)強(qiáng)度與c處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B．電子從a到d運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度不斷增大C．電子在a處受到的靜電力方向與a處虛線相切D．電子從a到b運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小答案D解析根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低且電場(chǎng)線上該點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，由題圖可知b處電場(chǎng)線的切線方向斜向左上方，c處電場(chǎng)線的切線方向斜向左下方，所以b、c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不相同，故A錯(cuò)誤；等差等勢(shì)線的疏密也可以反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，由a到d等勢(shì)線先變疏后變密，所以電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大，則電子的加速度先減小后增大，故B錯(cuò)誤；a處電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直，所以電子受到的靜電力方向與虛線垂直，故C錯(cuò)誤；電子從a運(yùn)動(dòng)到b時(shí)，電勢(shì)逐漸升高，根據(jù)Ep＝qφ可知，電子的電勢(shì)能逐漸減小，故D正確。5.(2023·江蘇揚(yáng)州市月考)如圖所示，半徑為R的絕緣細(xì)圓環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的正電荷，A、B、C三點(diǎn)將圓周三等分。取走A、B處弧長(zhǎng)均為ΔL的圓弧上的電荷(ΔL?R)，靜電力常量為k，此時(shí)圓心O處電場(chǎng)強(qiáng)度()A．方向沿CO，大小為keq\f(QΔL,2πR3)B．方向沿OC，大小為keq\f(QΔL,2πR3)C．方向沿CO，大小為keq\f(QΔL,πR3)D．方向沿OC，大小為keq\f(QΔL,πR3)答案A解析由于圓環(huán)所帶電荷量均勻分布，所以長(zhǎng)度為ΔL的小圓弧所帶電荷量q＝eq\f(QΔL,2πR)，沒(méi)有取走電荷時(shí)圓心O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，取走電荷后，圓環(huán)剩余電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于A、B處弧長(zhǎng)為ΔL的小圓弧所帶正電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的疊加，方向相反，即有E剩＝eq\f(2kq,R2)cos60°，解得E剩＝eq\f(kQΔL,2πR3)，方向沿CO，故選A。6．(2023·江蘇省靖江中學(xué)期末)如圖所示，豎直放置的金屬板A、B組成一平行板電容器，O點(diǎn)為兩板中心，在過(guò)O點(diǎn)且與板垂直的直線上，板外的M、N兩點(diǎn)到O點(diǎn)距離相等，板間的P、S兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等。板外M、N點(diǎn)分別放置等量異種點(diǎn)電荷時(shí)，O點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)恰好為零，忽略兩點(diǎn)電荷對(duì)兩板電荷分布的影響，則()A．A極板帶負(fù)電，B極板帶正電B．質(zhì)子在P點(diǎn)的電勢(shì)能大于在S點(diǎn)的電勢(shì)能C．P、S兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反D．若僅增加兩板之間距離，O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度仍為零答案D解析根據(jù)題意可知，板外M、N點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)方向?yàn)樗较蜃?，則兩金屬板A、B在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴?，則A極板帶正電，B極板帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；由等量異種電荷電場(chǎng)和電容器的電場(chǎng)分布可知，P、S兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向均向左，故S點(diǎn)的電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì)，質(zhì)子在P點(diǎn)的電勢(shì)能小于在S點(diǎn)的電勢(shì)能，故B、C錯(cuò)誤；若僅增加兩板之間距離，極板上電荷量不變，由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)和E＝eq\f(U,d)可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)可知，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，則O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度仍為零，故D正確。7.(2023·江蘇南京市二模)如圖，光滑絕緣水平面上，由1、2、3三個(gè)帶電荷量均為＋q、質(zhì)量均為m的相同金屬小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的三根絕緣細(xì)繩連接，A、B、C分別為其中心，O為三角形中心，已知單個(gè)點(diǎn)電荷q周圍空間的電勢(shì)φ＝keq\f(q,r)，r為到點(diǎn)電荷的距離，則下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，且方向向上B．若L長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，則A、O兩點(diǎn)的電勢(shì)可能相等C．系統(tǒng)的總電勢(shì)能為Ep＝keq\f(2q2,L)D．若B處剪斷，則之后小球1的最大速度為v1m＝qeq\r(\f(2k,3mL))答案D解析根據(jù)對(duì)稱性可知A、B、C三處點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加可得O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為0，故A錯(cuò)誤；O點(diǎn)到金屬小球的距離均為eq\f(L,\r(3))，A點(diǎn)到金屬小球3的距離為eq\f(\r(3)L,2)，則A、O兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA＝keq\f(q,\f(L,2))×2＋keq\f(q,\f(\r(3)L,2))＝(4＋eq\f(2\r(3),3))keq\f(q,L)，φO＝keq\f(q,\f(L,\r(3)))×3＝3eq\r(3)keq\f(q,L)，則A、O兩點(diǎn)電勢(shì)不論在L取何值時(shí)都不可能相等，故B錯(cuò)誤；1電荷的電勢(shì)能Ep1＝(φ2＋φ3)q＝keq\f(2q2,L)，同理可得2和3電荷電勢(shì)能Ep2＝Ep3＝keq\f(2q2,L)，故整個(gè)系統(tǒng)電勢(shì)能為Ep＝eq\f(Ep1＋Ep2＋Ep3,2)＝keq\f(3q2,L)，故C錯(cuò)誤；三球在同一條直線上時(shí)整個(gè)系統(tǒng)電勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，1球速度最大，此時(shí)1電荷的電勢(shì)能Ep1′＝(φ2＋φ3)q＝keq\f(2q2,L)，2和3電荷電勢(shì)能Ep2′＝Ep3′＝keq\f(q2,L)＋keq\f(q2,2L)＝keq\f(3q2,2L)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)電勢(shì)能最小為Ep′＝eq