2017高考物理靜電場專題10電場線與等勢面含解析

專題10電場線與等勢面（2017廣西崇左摸底）如圖所示，圖中以點(diǎn)電荷 Q為圓心的虛線同心圓是該點(diǎn)電荷電場中球形等勢面的橫截面圖.一個帶電的粒子經(jīng)過該電場，它的運(yùn)動軌跡如圖中實(shí)線所示， P、MN。F都是軌跡上的點(diǎn).不計(jì)帶電粒子受到的重力，由此可以判斷（ ）4 *XF，A.此粒子和點(diǎn)電荷Q帶同種電荷B.此粒子在M點(diǎn)的動能小于在F點(diǎn)的動能C.若PM兩點(diǎn)間的距離和MN兩點(diǎn)間的距離相等，則從P至ijM和從M到N,電場力做功相等D.帶電粒子從P運(yùn)動到N的過程中，電勢能逐漸增大【參考答案】B.1名師解析】電荷做曲線運(yùn)動,受到的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，根據(jù)軌跡變曲方向判斷出粒子與固定在。點(diǎn)的電荷是異種電荷，它們之間存在引力，根據(jù)功能關(guān)系分析動能和電勢能的變化情況，根據(jù)庫侖定律判斷靜電力的大小，確定加速度的大小.根據(jù)軌跡杳曲方向判斷出j粒子在距N間運(yùn)動過程中，電荷一直受靜電引力作用，此粒子和點(diǎn)電荷帶不同的電荷.故A*粒子從M到N,電場力做正功，故電勢能減小，故 M點(diǎn)的電勢能大于N點(diǎn)的電勢能；N點(diǎn)與F點(diǎn)在同一個等勢面上，所以粒子在 F點(diǎn)的動能等于在N點(diǎn)的動能，所以粒子在M點(diǎn)的動能小于在F點(diǎn)的動能.故B正確；M點(diǎn)離場源電荷遠(yuǎn)，電荷所受的電場力較小，則 PM兩點(diǎn)間的距離和MN兩點(diǎn)間的距離相等，則從P到M電場力做的功比從M到N電場力做功多，故C錯誤；粒子從P到N,只受電場力，合力做正功，根據(jù)動能定理，動能增加，電勢能減小，故D錯誤；（2016?山東棗莊高三模擬）如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)電場中，一帶電粒子從A點(diǎn)以豎直向上的初速度開始運(yùn)動，經(jīng)最高點(diǎn)B后回到與A在同一水平線上的C點(diǎn)，粒子從A到B過程中克服重力做功2.0J,電場力做功3.0J,則（ ）A.粒子在A點(diǎn)的電勢能比在C點(diǎn)多6.0JB.粒子在A點(diǎn)的動能比在B點(diǎn)多1.0JC.粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在C點(diǎn)多12.0JD.粒子在C點(diǎn)的動能為14.0J【參考答案】.D【名師解析】因粒子在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動，水平方向在電場力作用下做初速度為霎的勻加速直線運(yùn)動，所以粒子從W到3和從》到二的時間相同,由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律知粒子從W到二電場力做功為12.01,所以粒子在月點(diǎn)的電勢能比在2點(diǎn)多12.0L粒子在4點(diǎn)的機(jī)械能比在白點(diǎn)少12.0J,A、C錯誤，粒子從刃到e由動能定理^△瓦=3.0J-2.0J=l-OJ,艮函子在用點(diǎn)的動能比在田點(diǎn)少L01，B錯誤￡由題知粒子在看點(diǎn)時動能為2.0J,由力到心電場力做功12.0重力做功為0,粒子在。點(diǎn)的動能為14.0?D正確。（2016?江蘇連云港高三統(tǒng)考）兩點(diǎn)電荷形成電場的電場線分布如圖所示。若圖中 A、B兩點(diǎn)處的場強(qiáng)大小分別為 R、EB,電勢分別為。a、。b,則（ ）A.Ea<Eb B.Ea>BC.（j）A>（j）B D,（j）A<（j）B【參考答案】.BC【名師解析】由電場線的分布情況可知，A處電場線比B處電場線密，則A點(diǎn)的場強(qiáng)大于B點(diǎn)的場強(qiáng)，即Ea>Eb,A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；畫出過B點(diǎn)的等勢線與A所在的電場線交于C點(diǎn)，則有A點(diǎn)的電勢高于C點(diǎn)的電勢，所以A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢，即（^〉。b。C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。

（2016?山東濰坊高三月考）如圖所示，一重力不計(jì)的帶電粒子以某一速度進(jìn)入負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，且只在電場力作用下依次通過 MMP三點(diǎn)，其中N點(diǎn)是軌跡上距離負(fù)點(diǎn)電荷最近的點(diǎn)。若粒子在M點(diǎn)和P點(diǎn)的速率相等，則（ ）A.粒子一"定帶:正電且做勻速圓周運(yùn)動B.UMn=B.UMn=—UNpC.粒子在N點(diǎn)時的加速度最大、電勢能最小D.粒子在MP兩點(diǎn)時的加速度相同【參考答案】.BC【名師解析】由物體做曲線運(yùn)動條件（合外力指向軌跡凹側(cè)）知粒子帶正電，從用到加電場力做正功，從"到F電場力做員功，即不可能做勻速圓周運(yùn)就A錯誤￡因粒子在片點(diǎn)和產(chǎn)點(diǎn)的速率相箏由動能定理：中心=；松一；苗&泌邳4一;圓由所以取=一而，B正確;電場線在網(wǎng)點(diǎn)最密集，艮函子在川點(diǎn)受到的電場力最大，加速度也最大，從后到產(chǎn)由電場力做功情況可知粒子在獷點(diǎn)電勢能最小，C正確$粒子在星產(chǎn)兩點(diǎn)的加速度方向不同，D錯誤。（2016?河南洛陽高三月考）如圖所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運(yùn)動軌跡， a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動中只受電場力的作用，對于a,b兩點(diǎn)下列判斷正確的是（ ）A.電場中a點(diǎn)的電勢較高B.帶電粒子在a點(diǎn)的動能較大C.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度較大D.帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能較大【參考答案】.BC【名師解析】由圖，粒子的運(yùn)動軌跡向左彎曲，說明粒子在 a、b兩點(diǎn)受到的電場力沿電場線向左，由于電場方向不明，故無法判定電勢高低， A項(xiàng)錯誤；無論粒子從a到b還是從b到a,由軌跡彎曲方向與粒子速度方向的關(guān)系分析可知，粒子在 a點(diǎn)的速度較大，在b點(diǎn)電勢能較大，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤；由電場線的疏密可知a點(diǎn)場強(qiáng)大，電場力大，加速度大，C項(xiàng)正確。（2016?河北邯鄲高三入學(xué)考試）如圖所示，勻強(qiáng)電場方向平行于 xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個半徑為R=5cm的圓，圓上有一動點(diǎn)P,半徑OP與x軸方向的夾角為0,P點(diǎn)沿圓周移動時，QP兩點(diǎn)的電勢差滿足UO-25sin。（V）,則該勻強(qiáng)電場的大小和方向分別為 （ ）.75V/m,沿x軸正方向500V/m,沿y軸負(fù)方向500V/m,沿y軸正方向25042V/m,沿x軸負(fù)方向【參考答案】.C【名師解析】由題意可知，尸點(diǎn)的電勢在目和18。'-且的時候,電勢相等，從教學(xué)角度可以看出關(guān)于P鈾對稱，垂直于P軸方向的平面是等勢面，見眩r軸正方向就是場強(qiáng)方向口當(dāng)白=90°時，產(chǎn)的電勢最低,525上當(dāng)。=18（尸或1時』產(chǎn)的電勢最高』50%根據(jù)后所得，4蛤500V/m；C項(xiàng)正確&Ct7.（黑龍江省大慶市第一中學(xué)2016屆高三第三次模擬考試?yán)砜凭C合試題 ）陰極射線示波管的聚焦電場是由電極Ai、A2形成，實(shí)線為電場線，虛線為等勢線， Z軸為該電場的中心軸線， P、QR為一個從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場的電子運(yùn)動軌跡上的三點(diǎn)，則（ ）A.電極Ai的電勢低于電極A2的電勢B.電場中A.電極Ai的電勢低于電極A2的電勢B.電場中Q我的電場弓II度小于R嵐的電場強(qiáng)度C.電子在P點(diǎn)處的動能大于在Q自處的動能D.電子從P至R勺運(yùn)動過程中，電場力對它一直做正功【參考答案】AD【名師解析】沿電場線電勢降低，因此電極Ai的電勢低于電極A2,故A正確；電子從P至R的運(yùn)動過程中，是由低電勢向高電勢運(yùn)動時，電場力做正功，動能增加，電勢能減小，故 C錯誤，D正確；據(jù)電場線的疏密程度可知，因此 Q點(diǎn)電場線比R點(diǎn)電場線密，故Q點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于R點(diǎn)的電場強(qiáng)度.故B正確；故選AD.考點(diǎn)：電場強(qiáng)度；電場線；電勢及電勢能【名師點(diǎn)睛】要能正確根據(jù)電場線、等勢線的分布情況，判斷電勢、電勢能、電場強(qiáng)度、電場力做功等物理量變化情況；沿電場線電勢降低，電場強(qiáng)度的大小與電場線的疏密有關(guān)；電場力做正功電勢能減小，動能增加.8.（2016?浙江金華二模）在空間O點(diǎn)固定帶正電的點(diǎn)電荷Q其電場的電場線如圖所示，在其電場中的A點(diǎn)有一個帶電粒子q（重力不計(jì)）。若給帶電粒子一個垂直于 OA方向的初速度vo,在只受電場力的作用下，以下說法中正確的是 （ ）A.若q為負(fù)電荷，則q一定做圓周運(yùn)動B.若q為負(fù)電荷，則q可能做勻變速曲線運(yùn)動C.若q為正電荷，則q的電勢能可能增大D.若q為正電荷，則q一定做遠(yuǎn)離O點(diǎn)的變加速曲線運(yùn)動【參考答案】 D1名師解析】若中為負(fù)電荷，只有當(dāng)粒子喜U的電場力恰好和粒子做圓周運(yùn)動的向心力大小相等時，粒子才做勻速圓周運(yùn)動，否則粒子就做變速曲線運(yùn)動，昵、A錯誤』當(dāng)粒子做曲線運(yùn)動時,粒子受到的電場力的大小要改變，所以粒子做的是變加速曲線運(yùn)動，所以B錯誤j若g為正電荷，反陷粒子一定會向遠(yuǎn)離電荷◎的方向運(yùn)動，電場力做正功，則口的電勢肯誦漸遍小，所以C錯誤$若q為正電荷,那么粒子一定會遠(yuǎn)離白點(diǎn)”受到的電場力的大小逐漸減小，做變加速曲線運(yùn)動，所以D正確。（2016?湖北華師一附中等八校聯(lián)考）英國科學(xué)家法拉第最先嘗試用“線”描述磁場和電場，有利于形象理解不可直接觀察的電場和磁場的強(qiáng)弱分布。如圖所示為一對等量異種點(diǎn)電荷，電荷量分別為+Q-Q實(shí)線為電場線，虛線圓的圓心O在兩電荷連線的中點(diǎn)，a、b、c、d為圓上的點(diǎn)，下列說法正確的是（ ）A.a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B.b、c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C.c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢D.d點(diǎn)的電勢等于a點(diǎn)的電勢【參考答案】 D【名師解析】 a、b、c、d在同一個圓上，電場線的疏密表示場強(qiáng)的強(qiáng)弱，故四點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，但是方向不同，選項(xiàng)A、B錯誤；沿電場線方向電勢降低，故c點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)電勢,選項(xiàng)C錯誤；a、d兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線對稱，故電勢相等，選項(xiàng)D正確。（2015?江蘇物理）兩個相同的負(fù)電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖所示， c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則（ ）

II(A),a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大(B).a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高(Q.c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大(D.c點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低【參考答案】ACD【名師解析】根據(jù)電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小，可知，點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大，c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大，選項(xiàng)M正確。根據(jù)沿電場色舫向,電勢遂斬降低可知，&點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的低，C點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低，選項(xiàng)B錯誤D正確.11.(2016?山東濰坊一中月考)如圖所示的電場，等勢面是一簇相互平行的豎直平面，間隔均為d,各面電勢已在圖中標(biāo)出，現(xiàn)有一質(zhì)量為 m的帶電小球(可視為點(diǎn)電荷)以速度V0,方向與水平方向成45。角斜向上射入電場，要使小球做直線運(yùn)動，則小球所帶電的電性及電荷量為( )-tooV200V-200V0100V1 1 1蜘1A.負(fù)電mgd100B.正電mgd100A.負(fù)電mgd100B.正電mgd100C.負(fù)電mgd20D.正電mgd200V0應(yīng)在一條直線上，而電場力與V0應(yīng)在一條直線上，而電場力與【名師解析】 要使帶電小球做直線運(yùn)動，則其所受合力與等勢面垂直，必在水平方向，則需考慮小球的重力作用。電場線由等勢面高處指向等勢面低處，得電場線方向水平向左，且 E=U=當(dāng)。對小球受力分析：為使合力與 V0在一條直線上，dd則得小球帶正電，且有mg=Eq,彳導(dǎo)q=mg=m00d故選項(xiàng)B正確。12.（多選）如圖所示，真空中MN點(diǎn)處固定有兩等量異種點(diǎn)電荷， a、b、c表示兩點(diǎn)電荷形成的電場中的3條等勢線，b是MN連線的中垂線，交MN于O點(diǎn)，a、c關(guān)于b對稱。點(diǎn)d、e、f、g是以O(shè)為圓心的圓與a、c的交點(diǎn)。已知一帶正電的試探電荷從 d點(diǎn)移動到e點(diǎn)時，試探電荷的電勢能增加，則以下判斷正確的是 （ ）A.M點(diǎn)處固定的是正電荷B.d點(diǎn)的電勢低于f點(diǎn)的電勢C.d點(diǎn)的場強(qiáng)與f點(diǎn)的場強(qiáng)相同D.將帶正電的試探電荷沿直線由 d點(diǎn)移動到f點(diǎn)，電勢能先增大后減小【參考答案】 BC【名師解析】正電荷從d點(diǎn)移動到e點(diǎn)電勢能增加，則d點(diǎn)電勢低于e點(diǎn)、，原處為負(fù)電荷，川處為正電荷,d點(diǎn)的電勢低于f點(diǎn)的電勢，爪f兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等、方向相同，將帶正電的試探電荷沿直線從d點(diǎn)移動到f點(diǎn)，電勢能一直增大，故B、C正確，品D錯誤口13.如圖所示，虛線為一靜電場中的等勢面 1、2、3、4,相鄰等勢面間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0。一帶正電的點(diǎn)電荷僅在靜電力的作用下沿圖中實(shí)線從 a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)，經(jīng)過a、b兩點(diǎn)時粒子的動能分別為 5eV和26eV。當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動到某一位置 c時，其電勢能變?yōu)?5eV。下列說法正確的是A.粒子從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中電場力做負(fù)功B.粒子在a點(diǎn)的電勢能小于其在b點(diǎn)的電勢能C.粒子在c點(diǎn)時的動能為24eVD.a、b點(diǎn)的電勢關(guān)系為%＞艱

1234【參考答案】CD【名師解析】根據(jù)軌跡圖，帶電粒子所受電場內(nèi)向右，粒子從3點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中電場力做正功，電勢能激小，帶電粒子在0點(diǎn)的電勢能大于其在b點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)必錯誤。正的點(diǎn)電荷所受電場力方向向右，電場^方向向右，a、h點(diǎn)的電勢關(guān)系為僅,書，選項(xiàng)D正確。設(shè)相鄰兩個等勢面之間的電勢差為U,則等勢面2的電勢為U,等勢面1的電勢為2小等勢面3的電勢為-IJ,根據(jù)常電粒子僅在靜電力的作用下運(yùn)動，其電勢能與動能之和保持不變，則有5e"+2qg26E-qlb5eV+2qU=⑤-5W,聯(lián)立解得二國二24W,選項(xiàng)C正確。（2016?遼寧協(xié)作校高三期末）空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個點(diǎn)電荷，其中 P點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場的等勢面分布如圖所示， a、b、c、d為電場中的4個點(diǎn)，則（ ）P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同c點(diǎn)的電勢低于d點(diǎn)的電勢D.負(fù)電荷從a到c,電勢能減少【參考答案】.D【名師解析】根據(jù)電場的等勢面分布圖可知，該電場是等量異種電荷的電場， A項(xiàng)錯誤；等量