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课时跟踪检测(三十一)电场能的性质
一、立足主干知识,注重基础性和综合性
1.(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.(2024·河北高考)我国古人最早发现了尖端放电现象,并将其用于生产生活,如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻,一古塔顶端附近等势线分布如图所示,相邻等势线电势差相等,则a、b、c、d四点中电场强度最大的是()
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
解析:选C在静电场中,等差等势线的疏密程度反映电场强度的大小。题图中c点的等差等势线相对最密集,故该点的电场强度最大。故选C。
3.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e,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、K之间的电场强度大小为U
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Ud,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
4.(2025·浙江1月选考)三个点电荷的电场线和等势线如图所示,其中的d、e与e、f两点间的距离相等,则()
A.a点电势高于b点电势
B.a、c两点的电场强度相同
C.d、f间电势差为d、e间电势差的两倍
D.从a到b与从f到b,电场力对电子做功相等
解析:选D根据沿电场线方向电势降低,由题图可知b点电势高于a点电势,A错误;由题图可知,a、c两点电场强度方向不同,则a、c两点的电场强度不同,B错误;从d→e→f电场强度逐渐减小,间距相等,结合U=Ed可知0UfeUed,则Ufd2Ued,C错误;a点与f点在同一等势面上,a、b两点的电势差和f、b两点的电势差相等,根据电场力做功W=qU可知从a到b与从f到b,电场力对电子做功相等,D正确。
5.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a、b两点,电势能分别为Epa和Epb,电荷所受电场力大小分别为Fa和Fb,则()
A.EpaEpb,FaFb B.EpaEpb,FaFb
C.EpaEpb,FaFb D.EpaEpb,FaFb
解析:选D电场线的疏密程度表示场强的大小,因此FaFb,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b点电势小于a点电势,由Ep=qφ可知EpbEpa。故D正确。
6.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-0.5J,根据动能定理得,W总=WG+W电+Wf=ΔEk,解得Wf=-0.7J,故C正确;外力做功为W外=W电+Wf=-1.2J,故金属块机械能减少1.2J,故D错误。
7.(2024·广西高考)如图,将不计重力、电荷量为q、带负电的小圆环套在半径为R的光滑绝缘半圆弧上,半圆弧直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和64Q的负点电荷。将小圆环从靠近N点处静止释放,小圆环先后经过图上P1点和P2点,已知sinθ=35,则小圆环从P1点运动到P2点的过程中(