熱點(diǎn)8　電場(chǎng)的性質(zhì)-2025高考物理

熱點(diǎn)8電場(chǎng)的性質(zhì)［分值：50分］1~4題每題5分，5~9題每題6分，共50分1.(2024·江蘇淮安市模擬)如圖甲、乙所示，兩個(gè)帶電荷量均為q的點(diǎn)電荷分別位于帶電荷量線密度相同、半徑相同的半圓環(huán)和34圓環(huán)的圓心，環(huán)的粗細(xì)可忽略不計(jì)。若圖甲中環(huán)對(duì)圓心點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為F，則圖乙中環(huán)對(duì)圓心點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為(A.32F B.12F C.22F答案C解析由題圖甲中均勻帶電半圓環(huán)對(duì)圓心點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為F，可以得出14圓環(huán)對(duì)圓心點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為22F。將題圖乙中的均勻帶電34圓環(huán)分成三個(gè)14圓環(huán)，關(guān)于圓心對(duì)稱的兩個(gè)14圓環(huán)對(duì)圓心點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的合力為零，因此題圖乙中的34圓環(huán)對(duì)圓心點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為22F，故C2.(2024·黑龍江、遼寧名校聯(lián)考)如圖甲所示，AB是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，若有一電子以某一初速度且僅在靜電力的作用下沿AB由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep隨距A點(diǎn)的距離x變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)的方向由A指向BB.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電子在A點(diǎn)的速度小于在B點(diǎn)的速度D.若一質(zhì)子以同一初速度由A點(diǎn)釋放，一定能運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)答案C解析由題圖乙可知，電子的電勢(shì)能減小，則靜電力做正功，故電子的速度變大，又電子帶負(fù)電，故電場(chǎng)的方向由B指向A，故A錯(cuò)誤，C正確；Ep-x圖像的斜率表示靜電力，可知A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故B錯(cuò)誤；由電場(chǎng)強(qiáng)度方向可知，由A向B運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜電力對(duì)質(zhì)子做負(fù)功，質(zhì)子有可能在運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)前減速到零，故D錯(cuò)誤。3.(2024·北京卷·11)如圖所示，兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別位于M、N兩點(diǎn)，P、Q是MN連線上的兩點(diǎn)，且MP=QN。下列說(shuō)法正確的是()A.P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比Q點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大B.P點(diǎn)電勢(shì)與Q點(diǎn)電勢(shì)相等C.若兩點(diǎn)電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍D.若兩點(diǎn)電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，P、Q兩點(diǎn)間電勢(shì)差不變答案C解析由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)知，P、Q兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，A錯(cuò)誤；由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低知，P點(diǎn)電勢(shì)高于Q點(diǎn)電勢(shì)，B錯(cuò)誤；由電場(chǎng)疊加得P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E=kQMP2+kQNP2，若僅兩點(diǎn)電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，同理Q點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，而PQ間距不變，根據(jù)U=Ed定性分析可知P、4.(多選)(2023·遼寧卷·9)圖(a)為金屬四極桿帶電粒子質(zhì)量分析器的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為四極桿內(nèi)垂直于x軸的任意截面內(nèi)的等勢(shì)面分布圖，相鄰兩等勢(shì)面間電勢(shì)差相等，則()A.P點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)的低B.P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的大C.M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿z軸正方向D.沿x軸運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，電勢(shì)能不變答案CD解析由題圖結(jié)合電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，可知P點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)的高，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因M點(diǎn)所在的等差等勢(shì)面密集，則M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比P點(diǎn)大，即P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直等勢(shì)面，且沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，可知M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿z軸正方向，選項(xiàng)C正確；因x軸上各點(diǎn)電勢(shì)相等，則沿x軸運(yùn)動(dòng)的帶電粒子電勢(shì)能不變，選項(xiàng)D正確。5.(2024·江蘇淮安市三模)如圖所示，在x軸上相距為3L的兩點(diǎn)固定兩個(gè)點(diǎn)電荷+Q、+2Q，虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、L為半徑的圓，a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)在x軸上，b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱。下列判斷正確的是()A.b、d兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.四點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低C.將一正試探電荷沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能先減小后增大D.將一正試探電荷沿直線從b點(diǎn)移到d點(diǎn)，靜電力先做負(fù)功后做正功答案D解析根據(jù)對(duì)稱性可知b、d兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，方向不同，故A錯(cuò)誤；四點(diǎn)到+Q的距離相等，其中c點(diǎn)到+2Q的距離最近，根據(jù)電勢(shì)的疊加可知c點(diǎn)處電勢(shì)最高，故B錯(cuò)誤；將一正試探電荷沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，+Q對(duì)試探電荷的庫(kù)侖力不做功，+2Q對(duì)試探電荷的庫(kù)侖力始終做負(fù)功，試探電荷的電勢(shì)能一直增大，故C錯(cuò)誤；易知在x軸上方的bd連線上，電場(chǎng)強(qiáng)度始終具有向上的分量，而在x軸下方的bd連線上，電場(chǎng)強(qiáng)度始終具有向下的分量，將一正試探電荷沿直線從b點(diǎn)移到d點(diǎn)，靜電力先做負(fù)功后做正功，故D正確。6.(多選)(2024·云南昆明市第一中學(xué)模擬)在某靜電場(chǎng)中，x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示，規(guī)定x軸正向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度正方向。下列判斷正確的是()A.x1和x3處的電場(chǎng)強(qiáng)度相等B.從x2處到x4處，電勢(shì)逐漸降低C.一電子只在靜電力作用下從x2處沿直線運(yùn)動(dòng)到x4處，速度先增大后減小D.一電子只在靜電力作用下從x1處沿直線運(yùn)動(dòng)到x4處，電勢(shì)能先減小后增大答案BD解析x1和x3處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，故A錯(cuò)誤；從x2處到x4處，電場(chǎng)強(qiáng)度為正值，則電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正向，電勢(shì)逐漸降低，故B正確；一電子只在靜電力作用下從x2處沿直線運(yùn)動(dòng)到x4處，靜電力一直做負(fù)功，動(dòng)能一直減小，則速度一直減小，故C錯(cuò)誤；一電子只在靜電力作用下從x1處沿直線運(yùn)動(dòng)到x4處，從x1處到x2處，靜電力做正功，從x2處到x4處，靜電力做負(fù)功，則電勢(shì)能先減小后增大，故D正確。7.(2024·河北卷·7)如圖，真空中有兩個(gè)電荷量均為q(q>0)的點(diǎn)電荷，分別固定在正三角形ABC的頂點(diǎn)B、C。M為三角形ABC的中心，沿AM的中垂線對(duì)稱放置一根與三角形共面的均勻帶電細(xì)桿，電荷量為q2。已知正三角形ABC的邊長(zhǎng)為a，M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，靜電力常量為k。頂點(diǎn)A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為(A.23kqa2 B.C.kqa2(33+1) D.kqa答案D解析B點(diǎn)和C點(diǎn)的點(diǎn)電荷在M的合電場(chǎng)強(qiáng)度為E=2kq(33a)由M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故帶電細(xì)桿在M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EM=E=3kqa2，方向向下，由對(duì)稱性可知帶電細(xì)桿在A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為EA=EM=3kqa2，方向向上，因此A點(diǎn)合電場(chǎng)強(qiáng)度為E合=EA+2kqa8.(2024·湖南省天壹名校聯(lián)盟大聯(lián)考)如圖所示，半徑為R的兩平行金屬圓環(huán)豎直固定，兩圓環(huán)各帶等量的同種電荷，電荷量為Q且電荷分布均勻，兩圓環(huán)中心連線O1O2與環(huán)面垂直，P、M、N為連線O1O2上的三個(gè)位置，且O1P=PM=MN=NO2=R。不計(jì)兩圓環(huán)電荷間的相互影響，下列說(shuō)法正確的是()A.O1、O2兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0B.P、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.P、N兩點(diǎn)的電勢(shì)不一定相等D.P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為(25答案D解析因?yàn)閮蓤A環(huán)在各自圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，但彼此在對(duì)方圓心處電場(chǎng)強(qiáng)度不為0，則O1、O2兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度均不為0，故A錯(cuò)誤；P、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等但方向不同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)對(duì)稱性特點(diǎn)可知P、N兩點(diǎn)是等勢(shì)點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=∑kΔQ(2R)2cos45°-∑k9.(多選)(2024·湖北省三模)如圖所示，正方形ABCD的對(duì)角線長(zhǎng)為2a，在A、C兩點(diǎn)分別放置電荷量為+q的點(diǎn)電荷，P為正方形ABCD外接圓上任意一點(diǎn)，O為外接圓的圓心，靜電力常量為k，下列說(shuō)法正確的是()A.B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.將負(fù)電荷沿直線由B移到D的過(guò)程中，靜電力先做正功后做負(fù)功C.對(duì)角線BD連線上電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為4D.若兩點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別是E1、E2，則1E1+答案BCD解析B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同，即電場(chǎng)強(qiáng)度不同，故A錯(cuò)誤；O點(diǎn)到B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，O點(diǎn)到D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向上，將負(fù)電荷沿直線由B移到D的過(guò)程中，靜