内容正文:
题组1 静电力做功和电势能
1.(2025·江苏盐城市合格考模拟)如图所示,一带正电的点电荷在匀强电场中,从a → b → c → d → a运动,在这个过程中,静电力做负功的过程是( )
A.a → b B.b → c
C.c → d D.d → a
解析:选C。由正电荷所受静电力方向与电场方向相同可知,点电荷从a → b过程,静电力做正功,故A错误;点电荷从b → c过程,静电力做正功,故B错误;点电荷从c → d过程,静电力做负功,故C正确;点电荷从d → a过程,由于移动方向与静电力方向垂直,则静电力不做功,故D错误。
2.如图所示,在电场强度为E的匀强电场中,将电荷量为+q的点电荷从电场中A点经B点移动到C点,其中AB⊥BC,AB=4d,BC=3d,则此过程中静电力所做的功为( )
A.3qEd B.4qEd
C.5qEd D.7qEd
解析:选B。静电力做功与路径无关,只和始、末位置有关,从B点到C点静电力不做功,故此过程中静电力做功W=qE×4d=4qEd,B正确。
3.如图所示,静电场中的一条电场线上有M、N两点,箭头代表电场的方向,则( )
A.M点的电场强度大小一定比N点的大
B.电子从M点运动到N点静电力做正功
C.电子在M点的电势能比在N点的低
D.电子在M点受到的静电力大小一定比在N点的大
解析:选C。由于题中只给出了一条电场线,不能确定电场线的疏密,因此不能确定电场强度大小,也不能确定电子在M、N两点受到的静电力大小,A、D错误;电子从M点运动到N点,静电力做负功,电子的电势能增加,所以电子在M点的电势能比在N点的低,B错误,C正确。
题组2 电场强度、电势及电势能的比较
4.(2025·四川德阳市期末)有一电场的电场线如图所示,场中A、B两点的电场强度和电势分别用EA、EB和φA、φB表示,下列说法正确的是( )
A.EA>EB、φA>φB
B.EA>EB、φA<φB
C.EA<EB、φA>φB
D.EA<EB、φA<φB
解析:选B。A点的电场线比B点的密集,则有EA>EB,沿电场线的方向为电势降低的方向,故φA<φB。
5.(2025·浙江台州市期中)如图所示,P、Q是电荷量相等的两个正电荷,它们的连线中点是O,A、B是PQ连线的中垂线上的两点,OA<OB,E1、E2为A、B两点的电场强度的大小,φ1、φ2为A、B两点的电势,则( )
A.E1>E2 B.E1<E2
C.φ1>φ2 D.φ1<φ2
解析:选C。根据等量同种点电荷的电场分布特点可知,中垂线上的电场强度从O点开始向外先增大后减小,所以不能确定A、B两点电场强度的大小关系,故A、B错误;由于A点更靠近场源电荷,所以A点电势高于B点电势,即φ1>φ2,故C正确,D错误。
6.如图所示,一正点电荷固定在圆心,M、N是圆上的两点,下列说法正确的是( )
A.M点和N点电势相同
B.M点和N点电场强度相同
C.负电荷由M点到N点,电势能始终增大
D.负电荷由M点到N点,静电力始终做正功
解析:选A。M、N是以O为圆心的同一个圆上的两点,则电势相同,电场强度大小相等,方向不同,A正确,B错误;由于两点电势相等,负电荷由M点到N点,静电力做功为零,电势能变化量为零,C、D错误。
7.(2023·湖北卷,T3)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是( )
A.若φM>φN,则M点到电荷Q的距离比N点的远
B.若EM<EN,则M点到电荷Q的距离比N点的近
C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,则φM<φN
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,静电力做负功,则EM>EN
解析:选C。沿着电场线的方向电势降低,根据正点电荷产生的电场特点可知若φM>φN,则M点到电荷Q的距离比N点的近,故A错误;电场线的疏密程度表示电场强度的大小,根据正点电荷产生的电场特点可知若EM<EN,则M点到电荷Q的距离比N点的远,故B错误;若把带负电的试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,则是逆着电场线运动,电势增加,故有φM<φN,故C正确;若把带正电的试探电荷从M点移到N点,静电力做负功,则是逆着电场线运动,根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN,故D错误。
8.(多选)(2025·青海省协作联考) 如图所示,两个带等量异种电荷的点电荷固定于M、N两点上,A、B是M、N连线中垂线上的两点,O为AB、MN的交点,AO=OB。现使一带正电的点电荷P通过绝缘柄(图中未画出)从A点缓慢移动到B点,下列说法正确的是( )
A.点电荷P在O点时所受静电力最大
B.点电荷P在A点时所受静电力的方向由A指向O
C.由A到B的过程中点电荷P所受静电力先变小后变大
D.由A到B的过程中点电荷P的电势能不变
解析:选AD。等量异种电荷的电场线如图所示,MN连线中垂线上O点的电场强度最大,从A到B电场强度先变大后变小,故点电荷P在O点时所受静电力最大,由A到B的过程中点电荷P所受静电力先变大后变小,A正确,C错误;O点的电场强度方向向右,正点电荷P在A点时所受静电力的方向垂直于AB指向右侧,B错误;AB连线为等势面,由A到B的过程中点电荷P的电势能不变,D正确。
9.(2025·天津市八校期末)静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷,并吸附于带正电的被喷涂工件的涂装技术,静电喷涂机的结构如图所示,规定大地的电势为零,下列说法正确的是( )
A.雾化涂料微粒带正电
B.静电喷涂机喷口处的电势大于零
C.雾化涂料向被喷涂工件运动过程中电势能减小
D.若将静电喷涂机向被喷涂工件移动,P点的电场强度减小
解析:选C。由题图可知静电喷涂机与电源负极相连,且正极接地,故雾化涂料微粒带负电,故A错误;因为电源正极接地,故正极电势为零,负极电势小于零,即静电喷涂机喷口处电势小于零,故B错误;雾化颗粒带负电,工件带正电,雾化颗粒在运动过程中,受到的静电力指向工件,静电力做正功,电势能减小,故C正确;若将静电喷涂机向被喷涂工件移动,P点的电场线会变得更加密集,即P点的电场强度增大,故D错误。
10.(2025·云南昭通市期中)金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示,A、B、C、D为电场中的四个点,则( )
A.A点电场强度大于C点电场强度
B.B点的电势高于D点电势
C.负电荷在B点的电势能大于在D点的电势能
D.正电荷由D点静止释放,只受静电力作用将沿电场线运动到B点
解析:选C。电场线的疏密表示电场强度的大小,C点电场强度大于A点电场强度,A错误;沿着电场线方向电势逐渐降低,D点的电势高于B点电势,B错误;D点电势比B点电势高,所以负电荷在B点的电势能大于在D点的电势能,C正确;正电荷由D点静止释放,受静电力方向沿电场线的切线方向,运动的轨迹不会沿电场线的方向,D错误。
11.如图甲所示,A、B是某电场中一条电场线上的两点,一个负电荷从A点由静止释放,仅在静电力的作用下从A点运动到B点,其运动的v-t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.A、B两点电场强度方向不相同
B.该负电荷在A点受到的静电力小于它在B点受到的静电力
C.A点电势比B点电势低
D.该负电荷在A点的电势能小于它在B点的电势能
解析:选C。A、B是某电场中一条电场线上的两点,故两点电场强度方向相同,故A错误;v-t图线的斜率表示加速度,由题图乙可知,该负电荷运动过程中加速度减小,所以该负电荷从A点运动到B点受到的静电力减小,故B错误;从A点运动到B点,由于负电荷做加速运动,静电力做正功,负电荷的电势能减小,负电荷逆着电场线运动,电势升高,即A点电势比B点电势低,故C正确,D错误。
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