2020年高考物理一轮复习热点题型专题19 电场能的性质(解析版)

2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题19 电场能的性质【专题导航】目录热点题型一电势高低、电势能大小的判断 (1)热点题型二电势差与电场强度的关系 (3)在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” (4)U＝Ed在非匀强电场中的应用 (7)热点题型三电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题 (7)带电粒子运动轨迹的分析 (8)等势面的综合应用 (9)热点题型四静电场的图象问题 (10)v－t图象 (11)φ－x图象 (12)E－x图象 (12)Ep－x图象 (14)【题型演练】 (15)【题型归纳】热点题型一电势高低、电势能大小的判断1．电势高低的判断2.电势能大小的判断3.电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．(3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化．【例1】(2019·广东韶关质检)如图所示，虚线表示某电场的等势面，实线表示一带电粒子仅在电场力作用下 运动的径迹．粒子在A 点的加速度为a A 、动能为E k A 、电势能为E p A ；在B 点的加速度为a B 、动能为E k B 、 电势能为E p B .则下列结论正确的是 ( )A ．a A >aB ，E k A >E k B B ．a A <a B ，E p A >E p BC ．a A <a B ，E p A <E p BD ．a A >a B ，E k A <E k B【答案】C【解析】根据图中等势面分布可知，＋5 V 等势面处场强小于－5 V 等势面处场强，带电粒子在A 点所受的电场力小于在B 点所受的电场力，根据牛顿第二定律，a A <a B ，选项A 、D 错误；根据带电粒子运动轨迹可知粒子受到指向轨迹AB 凹侧的力作用，带电粒子从A 到B ，电场力做负功，电势能增大，E p A <E p B ，动能减小，E k A >E k B ，选项C 正确，B 错误．【变式1】(2019·江苏南京师范大学附属中学高三模拟)某静电除尘设备集尘板的内壁带正电，设备中心位置有一个带负电的放电极，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，C点与B点关于放电极对称，下列说法正确的是()A．A点电势低于B点电势B．A点电场强度小于C点电场强度C．烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能D．烟尘颗粒在A点的电势能小于在B点的电势能【答案】AC【解析】由沿电场线方向电势降低可知，A点电势低于B点电势，A正确；由图可知，A点处电场线比C 点处密集，因此A点的场强大于C点场强，B错误；烟尘颗粒带负电，从A到B的过程中，电场力做正功，动能增加，烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能，电势能减小，烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能，C正确，D错误．【变式2】(多选)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B，电势能分别为E p A、E p B.下列说法正确的是()A．电子一定从A向B运动B．若a A＞a B，则Q靠近M端且为正电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A＜E p B D．B点电势可能高于A点电势【答案】BC【解析】若Q在M端，由电子运动的轨迹可知Q为正电荷，电子从A向B运动或从B向A运动均可，由于r A＜r B，故E A＞E B，F A＞F B，a A＞a B，φA＞φB，E p A＜E p B；若Q在N端，由电子运动的轨迹可知Q为负电荷，且电子从A向B运动或从B向A运动均可，由r A＞r B，故E A<E B，F A<F B，a A<a B，φA＞φB，E p A＜E p B.综上所述选项A、D错误，选项B、C正确．热点题型二电势差与电场强度的关系1．公式E ＝U d的三点注意 (1)只适用于匀强电场．(2)d 为某两点沿电场强度方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离．(3)电场强度的方向是电势降低最快的方向．2.电场线、电势、电场强度的关系(1)电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向．(2)电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．(3)电场强度大小与电势无直接关系：零电势可人为选取，电场强度的大小由电场本身决定，故电场强度大的地方，电势不一定高．3．E ＝U d在非匀强电场中的三点妙用4.解题思路在匀强电场中由公式U ＝Ed 得出的“一式二结论”(1)“一式”：E ＝U d ＝W qd，其中d 是沿电场线方向上的距离． (2)“二结论”结论1：匀强电场中的任一线段AB 的中点C 的电势φC ＝φA ＋φB 2，如图甲所示． 结论2：匀强电场中若两线段AB ∥CD ，且AB ＝CD ，则U AB ＝U CD (或φA －φB ＝φC －φD )，如图乙所示．【例2】(2019·山东潍坊模拟)如图所示，匀强电场的方向平行于xOy 坐标系平面，其中坐标原点O 处的电势为2 V ，a 点的坐标为(0 cm ，4 cm)，电势为8 V ，b 点的坐标为(3 cm ，0 cm)，电势为8 V ，则电场强度的大小为( )A ．250 V/mB ．200 V/mC ．150 V/mD ．120 V/m【答案】A【解析】由题意可知a 、b 两点的电势相等，则ab 为一条等势线，又O 点电势为2 V ，则知匀强电场的场强方向垂直于ab 指向左下方．过O 点作ab 的垂线交ab 于c 点，由几何关系得tan ∠b ＝43，得∠b ＝53°，Oc ＝Ob ·sin ∠b ＝0.03 m×sin 53°＝2.4×10－2 m ， c 、O 间的电势差U ＝8 V －2 V ＝6 V ，则电场强度大小E ＝U Oc＝250 V/m ，故A 正确． 【变式1】(2017·高考全国卷Ⅲ)一匀强电场的方向平行于xOy 平面，平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示， 三点的电势分别为10 V 、17 V 、26 V ．下列说法正确的是 ( )A ．电场强度的大小为2.5 V/cmB ．坐标原点处的电势为1 VC ．电子在a 点的电势能比在b 点的低7 eVD ．电子从b 点运动到c 点，电场力做功为9 eV【答案】ABD【解析】ac 垂直于bc ，沿ca 和cb 两方向的场强分量大小分别为E 1＝U ca ac ＝2 V/cm 、E 2＝U cb bc＝1.5 V/cm ，根据矢量合成可知E ＝2.5 V/cm ，A 项正确；根据在匀强电场中平行线上等距同向的两点间的电势差相等，有φO －φa ＝φb －φc ，得φO ＝1 V ，B 项正确；电子在a 、b 、c 三点的电势能分别为－10 eV 、－17 eV 和－26 eV ，故电子在a 点的电势能比在b 点的高7 eV ，C 项错误；电子从b 点运动到c 点，电场力做功W ＝(－17 eV)－(－26 eV)＝9 eV ，D 项正确．【变式2】(2018·高考全国卷Ⅱ)如图，同一平面内的a 、b 、c 、d 四点处于匀强电场中，电场方向与此平面 平行，M 为a 、c 连线的中点，N 为b 、d 连线的中点．一电荷量为q (q ＞0)的粒子从a 点移动到b 点，其电 势能减小W 1；若该粒子从c 点移动到d 点，其电势能减小W 2.下列说法正确的是 ( )A ．此匀强电场的场强方向一定与a 、b 两点连线平行B ．若该粒子从M 点移动到N 点，则电场力做功一定为W 1＋W 22C ．若c 、d 之间的距离为L ，则该电场的场强大小一定为W 2qLD ．若W 1＝W 2，则a 、M 两点之间的电势差一定等于b 、N 两点之间的电势差【答案】 BD【解析】 结合题意，只能判定U ab ＞0、U cd ＞0，但电场方向不能得出，A 错误；根据电场力做功与电势能变化量的关系有W 1＝q (φa －φb )①，W 2＝q (φc －φd )②，W MN ＝q (φM －φN )③，根据匀强电场中“同一条直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比”的规律可知，U aM ＝U Mc ，即φa －φM ＝φM －φc ，可得φM ＝φa ＋φc 2④，同理可得φN ＝φb ＋φd 2⑤，联立①②③④⑤式可得W MN ＝W 1＋W 22，B 项正确；电场强度的方向只有沿c →d 时，场强E ＝W 2qL，但本题中电场方向未知，故C 错误；若W 1＝W 2，则φa －φb ＝φc －φd ，结合④⑤两式可推出φa －φM ＝φb －φN ，D 正确．U ＝Ed 在非匀强电场中的应用【例3】．如图所示，在某电场中画出了三条电场线，C 点是A 、B 连线的中点．已知A 点的电势为φA ＝30 V ，B 点的电势为φB ＝－20 V ，则下列说法正确的是( )A ．C 点的电势φC ＝5 VB ．C 点的电势φC >5 VC ．C 点的电势φC <5 VD ．负电荷在A 点的电势能大于在B 点的电势能【答案】C.【解析】从电场线的分布情况可以看出φA －φC >φC －φB ，所以有φC <5 V ，C 正确，A 、B 错误；因为负电荷在电势高的地方电势能较小，所以D 错误热点题型三 电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题1．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线．2．几种典型电场的等势线(面)3.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负．(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等．(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．带电粒子运动轨迹的分析(1)判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为粒子在该点处的速度方向．(2)判断电场力(或场强)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹的凹侧，再根据粒子的正、负判断场强的方向．(3)判断电场力做功的正、负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加．【例4】(2019·浙江名校协作体)阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成的实线为电场线，虚线为等势线，Z轴为该电场的中心轴线，P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则()A．电极A1的电势低于电极A2的电势B．电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度C．电子在P点处的动能大于在Q点处的动能D．电子从P至R的运动过程中，电场力对它一直做正功【答案】AD【解析】沿电场线电势降低，因此电极A1的电势低于电极A2，故A正确；电子从P至R的运动过程中，是由低电势向高电势运动，电场力做正功，动能增加，电势能减小，故C错误，D正确；Q点电场线比R点电场线密，据电场线的疏密程度可知Q 点的电场强度大于R 点的电场强度，故B 错误．【变式】如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P 的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知( )A ．Q 点的电势比P 点高B ．油滴在Q 点的动能比它在P 点的大C ．油滴在Q 点的电势能比它在P 点的大D ．油滴在Q 点的加速度大小比它在P 点的小【答案】AB.【解析】根据带负电的油滴在竖直面内的轨迹可知，油滴所受合外力一定向上，则所受电场力一定向上，且电场力大于重力，故匀强电场的方向竖直向下，Q 点的电势比P 点高，选项A 正确；油滴从P 点运动到Q 点，根据动能定理，合外力做正功，动能增大，所以油滴在Q 点的动能比它在P 点的大，选项B 正确；油滴从P 点运动到Q 点，电场力做正功，电势能减小，油滴在Q 点的电势能比它在P 点的小，选项C 错误；由于带电油滴所受的电场力和重力均为恒力，所以油滴在Q 点的加速度和它在P 点的加速度大小相等，选项D 错误．等势面的综合应用【例5】．(多选)(2018·高考全国卷 Ⅰ )图中虚线a 、b 、c 、d 、f 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b 上的电势为2 V ．一电子经过a 时的动能为10 eV ，从a 到d 的过程中克服电场力所做的功为6 eV .下列说法正确的是( )A ．平面c 上的电势为零B ．该电子可能到达不了平面fC ．该电子经过平面d 时，其电势能为4 eVD ．该电子经过平面b 时的速率是经过d 时的2倍【答案】AB.【解析】电子在等势面b 时的电势能为E ＝qφ＝－2 eV ，电子由a 到d 的过程电场力做负功，电势能增加6 eV ，由于相邻两等势面之间的距离相等，故相邻两等势面之间的电势差相等，则电子由a 到b 、由b 到c 、由c 到d 、由d 到f 电势能均增加2 eV ，则电子在等势面c 的电势能为零，等势面c 的电势为零，A 正确；由以上分析可知，电子在等势面d 的电势能应为2 eV ，C 错误；电子在等势面b 的动能为8 eV ，电子在等势面d 的动能为4 eV ，由公式E k ＝12mv 2可知，该电子经过平面b 时的速率为经过平面d 时速率的2倍，D 错误；如果电子的速度与等势面不垂直，则电子在该匀强电场中做曲线运动，所以电子可能到达不了平面f就返回平面a，B正确．【变式】(2019·湖南长沙模拟)如图所示，M、N、P三点位于直角三角形的三个顶点上，∠PMN＝30°，∠MNP＝60°，一负点电荷位于三角形的平面上，已知M点和N点的电势相等，P点的电势与MN中点F的电势相等，则下列说法正确的是()A．M点和P点的电场强度相等B．N点和P点的电场强度相等C．同一正电荷在M点时的电势能大于在P点时的电势能D．同一正电荷在N点时的电势能小于在P点时的电势能【答案】C【解析】由M点和N点的电势相等，P点的电势与F点的电势相等，则知负点电荷Q应位于MN连线的垂直平分线和PF连线的垂直平分线上，作图得到Q的位置如图．可知P点离Q近，场强较大，故A错误；N点离Q较远，则N点的场强比P点的小，故B错误；正电荷从M点运动到P点，电场力做正功，电势能减小，则同一正电荷在M点的电势能大于在P点的电势能，故C正确；M点的电势和N点的电势相等，所以正电荷从N点运动到P点，电场力做正功，电势能减小，则同一正电荷在N点的电势能大于在P点的电势能，故D错误．热点题型四静电场的图象问题几种常见图象的特点及规律v －t 图象【例6】．(多选)(2019·安徽黄山模拟)光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A 、B 、C 三点，如图甲所示．一质量m ＝1 g 的带正电小物块由A 点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B 、C 两点(图中未画出)，其运动过程的v －t 图象如图乙所示，其中图线在B 点位置时斜率最大，根据图线可以确定( )A ．中垂线上B 点电场强度最大 B ．A 、B 两点之间的位移大小C ．B 点是连线中点，C 与A 点必在连线两侧D ．U BC >UAB【答案】AD.【解析】v －t 图象的斜率表示加速度，可知小物块在B 点的加速度最大，所受的电场力最大，所以B 点的电场强度最大，A 正确；小物块由A 运动到B 的过程中，由图可知A 、B 两点的速度，已知小物块的质量，则由动能定理可知qU AB ＝12mv 2B －12mv 2A ，由上式可求出小物块由A 运动到B 的过程中电场力所做的功qU AB ，因为电场强度的关系未知，则不能求解A 、B 两点之间的位移大小，B 错误；中垂线上电场线分布不是均匀的，B 点不在连线中点，C 错误；在小物块由A 运动到B 的过程中，根据动能定理有qU AB ＝12mv 2B －12mv 2A ＝(12×1×10－3×42－0) J ＝8×10－3 J ，同理，在小物块由B 运动到C 的过程中，有qU BC ＝12mv 2C －12mv 2B ＝(12×1×10－3×72－12×1×10－3×42) J ＝16.5×10－3 J ，对比可得U BC >U AB ，D 正确． φ－x 图象【例7】(2019·福建泉州模拟)在坐标－x 0到x 0之间有一静电场，x 轴上各点的电势φ随坐标x 的变化关系如图所示，一电荷量为e 的质子从－x 0处以一定初动能仅在电场力作用下沿x 轴正向穿过该电场区域．则该质子( )A ．在－x 0～0区间一直做加速运动B ．在0～x 0区间受到的电场力一直减小C ．在－x 0～0区间电势能一直减小D ．在－x 0～0区间电势能一直增加【答案】 D【解析】从－x 0到0，电势逐渐升高，意味着该区域内的场强方向向左，质子受到的电场力向左，与运动方向相反，所以质子做减速运动，A 错误；设在x ～x ＋Δx ，电势为φ～φ＋Δφ，根据场强与电势差的关系式E ＝ΔφΔx ，当Δx 无限趋近于零时，ΔφΔx表示x 处的场强大小(即φ～x 图线的斜率)，从0到x 0区间，图线的斜率先增加后减小，所以电场强度先增大后减小，根据F ＝Ee ，质子受到的电场力先增大后减小，B 错误；在－x 0～0区间质子受到的电场力方向向左，与运动方向相反，电场力做负功，电势能增加，C 错误，D 正确．【变式】在x 轴上有两个点电荷q 1、q 2，其静电场的电势φ在x 轴上分布如图所示．下列说法正确的有( )A ．q 1和q 2带有异种电荷B ．x 1处的电场强度为零C ．负电荷从x 1移到x 2，电势能减小D ．负电荷从x 1移到x 2，受到的电场力增大【答案】AC【解析】由x 1处电势为零可知，两点电荷q 1和q 2带有异种电荷，选项A 正确；在φ -x 图象中，图象切线的斜率表示电场强度，则x 1处的电场强度不为零，选项B 错误；且有x 1到x 2电场强度逐渐减小，负电荷受到的电场力逐渐减小，选项D 错误；由E p ＝φq 可知，负电荷在电势高处的电势能低，负电荷从x 1移到x 2，电势能减小，选项C 正确．E －x 图象【例8】．(多选)(2019·山东潍坊实验中学模拟)某电场中沿x 轴上各点的电场强度大小变化如图所示．场强方向与x 轴平行，规定沿x 轴正方向为正，一负点电荷从坐标原点O 以一定的初速度沿x 轴负方向运动，到达x 1位置时速度第一次为零，到达x 2位置时速度第二次为零，不计点电荷的重力．下列说法正确的是( )A ．点电荷从x 1运动到x 2的过程中，速度先保持不变，然后均匀增大再均匀减小B ．点电荷从O 沿x 轴正方向运动到x 2的过程中，加速度先均匀增大再均匀减小C ．电势差U Ox 1＜U Ox 2D ．在整个运动过程中，点电荷在x 1、x 2位置时的电势能最大【答案】BD.【解析】点电荷从x 1运动到x 2的过程中，将运动阶段分成两段：点电荷从x 1运动到O 的过程中，初速度为0，根据牛顿第二定律有a ＝F m ＝Eq m，电场强度E 不变，所以加速度a 不变，点电荷做匀加速运动；点电荷从O 运动到x 2的过程中，根据牛顿第二定律有a ＝F m ＝Eq m，电场强度E 先均匀增大再均匀减小，所以加速度a 先均匀增大再均匀减小，速度不是均匀变化的，故A 错误，B 正确；点电荷从O 运动到x 1的过程中，根据动能定理有U Ox 1q ＝0－12mv 20，点电荷从O 运动到x 2的过程中，根据动能定理有U Ox 2q ＝0－12mv 20，所以电势差U Ox 1＝U Ox 2，故C 错误；点电荷在运动过程中仅有电场力做功，动能和电势能之和保持不变，点电荷在x 1、x 2位置动能最小，则电势能最大，D 正确．【变式】(2019·石家庄模拟)如图所示，真空中有一半径为R 、电荷量为＋Q 的均匀带电球体，以球心为坐标 原点，沿半径方向建立x 轴．理论分析表明，x 轴上各点的场强随x 变化关系如图乙所示，则 ( )A ．x 2处场强大小为kQ x 22B ．球内部的电场为匀强电场C ．x 1、x 2两点处的电势相同D ．假设将试探电荷沿x 轴移动，则从x 1移到R 处和从R 移到x 2处电场力做功相同【答案】A【解析】计算x 2处的电场强度时，可把带电球体等效为位于原点的点电荷，则有x 2处场强大小为E ＝k Q x 22，故选项A正确；由乙图E-x图象可知，球内部由O到球表面区间电场强度均匀增大，所以内部电场为非匀强电场，故选项B错误；x轴上O点右侧的电场方向始终是向右的，沿着电场的方向电势逐渐减小，可知φx1>φx2，故选项C错误；E-x图象与x轴所围面积表示电势差，由乙图可知两处面积不相等，所以x1处与球表面、球表面与x2处的电势差不同，则将试探电荷沿x轴从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功不相同，故选项D错误．Ep－x图象【例9】.(2019·河北张家口一模)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能E p随位移x 变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线x＝x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是()A．x1处电场强度最小，但不为零B．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动C．在0、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3>φ2＝φ0>φ1D．x2～x3段的电场强度大小、方向均不变【答案】D【解析】.根据E p＝qφ，E＝ΔφΔx，得E＝1q·ΔE pΔx，由数学知识可知E p－x图象切线的斜率等于ΔE pΔx，x1处切线斜率为零，则知x1处电场强度为零，故A错误；由题图看出在0～x1段图象切线的斜率不断减小，由上式知电场强度减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动，x1～x2段图象切线的斜率不断增大，电场强度增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动，x2～x3段斜率不变，电场强度不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故B错误，D正确；根据E p＝qφ，粒子带负电，q<0，则知，电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有φ1>φ2＝φ0>φ3，故C 错误．【变式】如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，x A、x B分别为A、B两点在x轴上的坐标值．一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能E p随其坐标x变化的关系如图乙所示，E p A和E p B分别表示电子在A、B两点时的电势能．则下列说法中正确的是()A．该电场可能是孤立的点电荷形成的电场B．A点的电场强度小于B点的电场强度C．电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W＝E p A－E p BD．电子在A点的动能大于在B点的动能【答案】CD【解析】由于A、B两点的电势能与两个位置间的关系是一条过原点的直线，说明电势是均匀增加的，所以一定是个匀强电场，而不是孤立的点电荷形成的电场，故A错误；由上可知是匀强电场，所以A、B两点的电场强度相等，故B错误；由图乙可知，电子在A、B两点的电势能关系为E p B>E p A，说明电子由A运动到B时电势能增大，电场力做负功，电场力对其所做的功为W＝E p A－E p B，故C正确；电场力做负功，动能减小，所以A点的动能大于B点的动能，故D正确．【题型演练】1．(2019·黑龙江大庆模拟)关于静电场，下列说法正确的是()A．将负电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定增加B．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大C．在同一个等势面上的各点，场强的大小必然是相等的D．电势降低的方向就是电场强度的方向【答案】B【解析】将负电荷由低电势点移到高电势点，电场力做正功，电势能减小，选项A错误；无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，因无穷远处电势能为零，因此静电力做正功越多，电荷在该点的电势能越大，选项B正确；在同一等势面上，电势处处相等，场强不一定相等，选项C错误；电势降低最快的方向才是电场强度的方向，选项D错误．2.一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示，图中平行实线可能是电场线也可能是等势线，则以下说法正确的是()A．无论图中的实线是电场线还是等势线，a点的电场强度都比b点的电场强度小B．无论图中的实线是电场线还是等势线，a点的电势都比b点的电势高C．无论图中的实线是电场线还是等势线，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小D．如果图中的实线是等势线，电子在a点的速率一定大于在b点的速率【答案】D.【解析】根据电场线和等势线的特点及两者的关系可知，无论图中的实线是电场线还是等势线，a、b两点的电场强度都相等；若图中实线是电场线，则根据做曲线运动的物体一定受到指向轨迹凹侧的合外力，可知电子受到的电场力方向水平向右，电场线方向水平向左，a点的电势比b点的电势低，电子从a点运动到b点的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增大，电子在a点的电势能比在b点的电势能大，电子在a点的速率一定小于在b点的速率；若图中实线是等势线，则根据电场线和等势线垂直的关系和物体做曲线运动的条件，可知电子受到的电场力方向竖直向下，电场线方向竖直向上，a点的电势比b点的电势高，电子从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，电势能增加，动能减小，电子在a点的电势能比在b点的电势能小，电子在a点的速率一定大于在b点的速率．综上所述，选项D正确．3．(2018·高考天津卷)如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为a M、a N，速度大小分别为v M、v N，电势能分别为E p M、E p N.下列判断正确的是()A．v M＜v N，a M＜a N B．v M＜v N，φM＜φNC．φM＜φN，E p M＜E p N D．a M＜a N，E p M＜E p N【答案】D【解析】电场线越密，电场强度越大，同一个粒子受到的电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度越大，故有a M＜a N；若粒子从M运动到N点，根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做负功，电势能增大，动能减小，即v M＞v N，E p M＜E p N，负电荷在低电势处电势能大，故φM＞φN；。