2021年高考物理 电场能的性质题型归纳 (带答案)
2021年高考物理总复习 6.2电场能的性质的描述考题演练(含解析)
2021年高考物理总复习 6.2电场能的性质的描述考题演练（含解析）1.(多选)(xx·新课标全国卷Ⅱ)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是( )A.电场强度的方向处处与等电势面垂直B.电场强度为零的地方,电势也为零C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低D.任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向【解题指南】解答本题时应注意以下三个方面：(1)电场线处处与等势面垂直。
(2)电场强度与电势没有本质的联系。
(3)电场强度的方向就是电势降落最快的方向。
【解析】选A、D。
由于电场线与等势面垂直,而电场强度的方向为电场线的方向,故电场强度的方向与等势面垂直,A项正确。
电场强度为零的地方电势不一定为零,如等量同种正电荷连线的中点处的电场强度为零,但电势大于零,B项错误。
电场强度大小与电场线的疏密有关,而沿着电场线的方向电势逐渐降低,电场线的疏密与电场线的方向没有必然联系,C项错误。
任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致,沿电场线的方向是电势降落最快的方向,D项正确。
2.(xx·重庆高考)如图所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线,两电子分别从a、b两点运动到c点,设电场力对两电子做的功分别为W a和W b,a、b点的电场强度大小分别为E a和E b,则( )A.W a=W b,E a>E bB.W a≠W b,E a>E bC.W a=W b,E a<E bD.W a≠W b,E a<E b【解析】选A。
电子在电场中运动,电场力做功W=qU,由于a、b两点位于同一条等势线上,有U ac=U bc,可得W a=W b,电场线的疏密程度反映场强的大小,a点比b点的电场线密些,故场强大些,E a>E b,故选A。
3. (多选)如图所示,实线是两个等量点电荷P、Q形成电场的等势面,虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,b位于P、Q连线的中点。
新高考2021届高考物理小题必练16电场能的性质20210421183
(1)电势能、电势；(2)电势差、等势面；(3)匀强电场中电势差与电场强度的关系等。
例1．(2020∙全国II 卷∙20)如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。
a 、b 为圆环水平直径上的两个点，c 、d 为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。
则( )A ．a 、b 两点的场强相等B ．a 、b 两点的电势相等C ．c 、d 两点的场强相等D ．c 、d 两点的电势相等【答案】ABC【解析】如图所示，为等量异种电荷周围空间的电场分布图。
本题的带电圆环，可拆解成这样无数对等量异种电荷的电场，沿竖直直径平行放置。
它们有共同的对称轴PP′，PP′所在的水平面与每一条电场线都垂直，即为等势面，延伸到无限远处，电势为零。
故在PP′上的点电势为零，即φa ＝φb ＝0；而从M 点到N 点，电势一直在降低，即φc ＞φd ，故B 正确，D 错误；上下两侧电场线分布对称，左右两侧电场线分布也对称，由电场的叠加原理可知AC正确。
【点睛】本题考查点电荷形成的电场的特点。
例2．(2020∙全国III 卷∙21)如图，∠M 是锐角三角形PMN 最大的内角，电荷量为q （q ＞0）的点电荷固定在P点。
下列说法正确的是( )A．沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B．沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C．正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D．将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负【解析】点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如图，∠M是最大内角，所以PN ＞PM，根据点电荷的场强公式E＝k（或者根据电场线的疏密程度）可知从M→N电场强度先增大后减小，A错误；电场线与等势面（图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从M→N电势先增大后减小，B正确；M、N两点的电势大小关系为φM＞φN，根据电势能的公式E p＝qφ可知正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，C正确；正电荷从M→N，电势能减小，电场力所做的总功为正功，D错误。
电场能的性质--2024高三物理一轮复习题型归纳(解析版)
第八章 静电场电场能的性质【考点预测】1. 利用功能关系计算电场力做功和电势能的变化2.电势、电势差、等势面、和电势能3.φ-x图像、E p-x图像4. 带电粒子在电场中的运动【方法技巧与总结】一、静电力做功和电势能1.静电力做功(1)特点：静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关．(2)计算方法①W=qEd，只适用于匀强电场，其中d为带电体在沿电场方向的位移．②W AB=qU AB，适用于任何电场．2.电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能．(2)说明：电势能具有相对性，通常把无穷远处或大地的电势能规定为零．3.静电力做功与电势能变化的关系(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即W AB=E p A-E pB.(2)通过W AB=E p A-E pB可知：静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少．(3)电势能的大小：由W AB=E p A-E pB可知，若令E pB=0，则E p A=W AB，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功．二、电势 等势面1.电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：φ=E p q.(3)矢标性：电势是标量，有正负之分，正(负)号表示该点电势比零电势高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同．2.等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．(2)四个特点：①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．②电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面．③等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小．④任意两个等势面都不相交．三、电势差1.定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力所做的功W AB与移动电荷的电荷量q的比值．2.定义式：U AB=W AB q.3.影响因素电势差U AB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功W AB无关，与零电势点的选取无关．4.电势差与电势的关系：U AB=φA-φB，U AB=-U BA.5.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)电势差与电场强度的关系式：U AB=E·d，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离．(2)电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向电势降低最快的方向；在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势．四、静电感应和静电平衡1.静电感应当把一个不带电的金属导体放在电场中时，导体的两端分别感应出等量的正、负电荷，“近端”出现与施感电荷异种的感应电荷，“远端”出现与施感电荷同种的感应电荷．这种现象叫静电感应．2.静电平衡(1)定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场的场强在导体内部大小相等且方向相反，使得叠加场强为零时，自由电荷不再发生定向移动，导体处于静电平衡状态．(2)处于静电平衡状态的导体的特点①导体内部的场强处处为零；②导体是一个等势体，导体表面是等势面；③导体表面处的场强方向与导体表面垂直；④导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上；⑤在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净电荷.【题型归纳目录】题型一：描述电场能的性质的物理量题型二：电势差与电场强度的关系题型三：电场线、等势面及运动轨迹问题题型四：静电场中的图像问题【题型一】描述电场能的性质的物理量【典型例题】1(2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，电荷量大小相等，其中P处为正电荷。
专题14 电场能的性质-2021高考物理一轮复习压轴题剖析(电学部分)(解析版)
专题14 电场能的性质 压轴题一、单选题1．在光滑的水平面内有一沿x 轴的静电场，其电势ϕ随x 坐标值的变化图线如图所示。
一质量为m ，带电量为q 的带正电小球（可视为质点）从O 点以初速度0v 沿x 轴正向移动。
下列叙述正确的是（ ）A ．若小球能运动到1x 处，则该过程小球所受电场力逐渐增大B ．带电小球从1x 运动到3x 的过程中，电势能先减小后增大C ．若该小球能运动到4x 处，则初速度0v 至少为02q mϕD ．若002q v m ϕ=06m q v mϕ=【答案】D【解析】A ．由于φ-x 图象的斜率等于电场强度，则可知小球从O 运动到x 1的过程中，场强不变，由F=qE 知，粒子所受电场力保持不变，故A 错误；B ．正电荷在电势高处电势能大，则小球从x 1运动到x 3的过程中，电势不断减少，正电荷的电势能不断减少，故B 错误；C ．若小球恰好能运动到x 1处，初速度v 0最小，从x =0到x 1处，根据动能定理得200012q mv ϕ-=-得02q v mϕ=故C 错误；D ．当带电粒子运动到x 3处时，电场力做正功最大，粒子的速度最大，从x =0到x 3处，根据动能定理得qφ0=12mv m 2-12mv 02 由题意002q v mϕ=，得最大速度为 06m q v mϕ=故D 正确。
故选D 。
2．如图所示，在真空中某点电荷的电场中，将两个电荷量相等的试探电荷分别置于M 、N 两点时，两试探电荷所受电场力相互垂直，且213F F =，则以下说法正确的是A ．这两个试探电荷的电性可能相同B ．M 、N 两点可能在同一等势面上C ．把电子从M 点移到N 点，电势能可能增大D ．过MN 上某点P （未标出）的电场线与MN 垂直时，P 、N 的距离可能是P 、M 距离的3倍 【答案】C【解析】在点电荷电场中，两个试探电荷所受的电场力的方向的延长线的交点即为点电荷的位置，由图可知两个试探电荷为异种电荷，选项A 错误；两个电荷量相等的试探电荷在N 点受电场力较大可知，N 点离点电荷的位置较近，则M 、N 两点不在同一等势面上，选项B 错误；若是负点电荷电场，则M 点的电势较高，把电子从M 点移到N 点，电势能增大，选项C 正确； 根据2kQE r =，F =Eq ，因F 2=3F 1，则3OM ON =，可知60ONM ∠=，由几何关系可知，3PM PN =,故选项D 错误． 故选C ．3．如图所示，一个“V”形玻璃管ABC 倒置于竖直平面内，并处于场强大小为E ＝1×103 V/m ，方向竖直向下的匀强电场中，一个重力为G ＝1×10－3 N 、电荷量为q ＝2×10－6 C 的带负电小滑块从A 点由静止开始运动，小滑块与管壁的动摩擦因数μ＝0.5.已知管长AB ＝BC ＝L ＝2 m ，倾角α＝37°，B 点处是一段很短的光滑圆弧管，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g ＝10 m/s 2.下列说法正确的是（ ）A ．B . A 两点间的电势差为2 000 VB ．小滑块从A 点第一次运动到B 点的过程中电势能增大C ．小滑块第一次速度为零的位置在C 处D ．从开始运动到最后静止，小滑块通过的总路程为3 m 【答案】D【解析】A. AB 两点间沿电场方向的长度为sin37 1.2m d L =︒=BA 两点间的电势差为1200V BA U Ed ==A 错误；B.由于小滑块带负电，所以小滑块从A 点第一次运动到B 点的过程中，电场力做正功，电势能减小，B 错误；C.在上滑的过程中受到重力、竖直向上的电场力、垂直玻璃管向下的弹力和沿玻璃管向下的摩擦力，受力如图所示．根据牛顿第二定律得：()()1sin37cos37qE mg qE mg ma μ-︒--︒=得212m/s a =所以小球第一次到达B 点时的速度为12222m/s 22m/s v a l ==⨯⨯=在下滑的过程中受到重力、竖直向上的电场力、垂直玻璃管向下的弹力和沿玻璃管向上的摩擦力，在BC 面上，小球开始从B 点做匀减速运动，()()2sin37cos37qE mg qE mg ma μ-︒+-︒=得2210m/s a =所以，速度为0时到B 的距离为2228m 0.4m 220v x a ===C 错误；D.接着小球又反向向B 加速运动，到B 后又减速向A 运动，这样不断地往复，最后停在B 点，有：()()sin cos qE mg L qE mg s αμα-=-得：小球通过的全路程3m s =D 正确。
专题(32)电场能的性质(解析版)
2021年高考物理一轮复习必热考点整合回扣练专题（32）电场能的性质（解析版）考点一电势高低及电势能大小的比较电势高低的判断方法1．（2020·江苏省高考真题）如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。
开始时，两小球分别静止在A、B位置。
现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。
取O点的电势为0。
下列说法正确的有（）A．电场E中A点电势低于B点B．转动中两小球的电势能始终相等C．该过程静电力对两小球均做负功D．该过程两小球的总电势能增加【答案】AB【解析】A．沿着电场线方向，电势降低，A正确；B．由于O点的电势为0，根据匀强电场的对称性A B ϕϕ=-又A B q q =-，p E q ϕ=，所以PA PB E E =B 正确；CD ．A 、B 位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆逆时针旋转，两小球静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，CD 错误；故选AB 。
2、(多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示．c 是两负电荷连线的中点，d 点在正电荷的正上方，c 、d 到正电荷的距离相等，则( )A ．a 点的电场强度比b 点的大B ．a 点的电势比b 点的高C ．c 点的电场强度比d 点的大D ．c 点的电势比d 点的低 【答案】ACD【解析】根据电场线的分布图，a 、b 两点中，a 点的电场线较密，则a 点的电场强度较大，选项A 正确；沿电场线的方向电势降低，a 点的电势低于b 点的电势，选项B 错误；由于c 、d 关于正电荷对称，正电荷在c 、d 两点产生的电场强度大小相等、方向相反．两负电荷在c 点产生的电场强度为0，在d 点产生的电场强度方向向下，根据电场的叠加原理，c 点的电场强度比d 点的大，选项C 正确；c 、d 两点中c 点离负电荷的距离更小，c 点电势比d 点低，选项D 正确．3、（2020·浙江省高考真题）空间P 、Q 两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q 点处为正电荷，P 、Q 两点附近电场的等势线分布如图所示，a 、b 、c 、d 、e 为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则（ ）A ．e 点的电势大于0B ．a 点和b 点的电场强度相同C ．b 点的电势低于d 点的电势D ．负电荷从a 点移动到c 点时电势能增加 【答案】D【解析】A ．根据电场线与等势面垂直关系，可判断P 点处为负电荷，无穷远处电势为0，e 点在PQ 连线的中垂线上，则0e ϕ=，A 错误；B ．a 、b 两点电场强度大小相同，方向不同，则a 、b 两点电场强度不同，B 错误；C ．从Q 到P 电势逐渐降低，则b d ϕϕ>，C 错误；D ．由a c ϕϕ>，负电荷从a 到c 电场力做负功，电势能增加，D 正确。
新高考物理热点10 电场的性质
热点10电场的性质1．(2021·全国乙卷·15)如图1(a)，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷．由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等．若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为F M和F N，相应的电势能分别为E p M和E p N，则()图1A．F M<F N，E p M>E p NB．F M>F N，E p M>E p NC．F M<F N，E p M<E p ND．F M>F N，E p M<E p N答案 A解析由图中等势面的疏密程度可知E M<E N，根据F＝qE，可知F M<F N；由题可知题图中电场线方向是由金属板指向负电荷，假设将该试探电荷从M点移到N点，可知电场力做正功，电势能减小，即E p M>E p N，故选A.2.(2021·重庆市1月适应性测试·3)如图2所示，虚线表示某电场中的三个等势面，a、a′、b、b′、c、c′为分布在等势面上的点．一带电粒子从a点运动到c点的过程中电场力做功为W ac，从a′点运动到c′点的过程中电场力做功为W a′c′.下列说法正确的是()图2A．c点的电场方向一定指向b点B．a′点电势一定比c′点电势高C．带电粒子从c点运动到c′点，电场力做功为0D．|W ac|<|W a′c′|答案 C解析带电粒子的电性和电场力做功的正负均未知，所以各等势面的电势高低未知，电场线的方向未知，A、B错误；因为c和c′在同一个等势面上，电势差U＝0，根据电场力做功W＝qU可知电场力对带电粒子做功为0，C正确；根据题意可得a、c两点的电势差与a′、c′两点之间的电势差相等，根据电场力做功W＝qU可知|W ac|＝|W a′c′|，D错误．3.(2021·湖北省1月选考模拟·4)如图3所示，在电场强度大小为E的匀强电场中，某电场线上有两点M和N，距离为2d.在M和N处分别固定电荷量为＋q和－q的两个点电荷．下列说法正确的是()图3A．点电荷＋q和－q受到的静电力大小均为qE，方向相反B．将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力对点电荷＋q做功为qEdC．交换两个点电荷的位置，静电力对两个点电荷做功之和为零D．将两点电荷沿MN连线移动距离d，保持两个点电荷的距离不变，静电力对两个点电荷做功之和为零答案 D解析静电力指匀强电场对电荷的作用力和电荷间的库仑力的合力，静电力做功即为合力做功，A错误；将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力对点电荷做功大于qEd，故B错误；交换两点电荷位置，静电力对两电荷均做正功，故静电力对两点电荷做功之和不为零，C错误；将两点电荷沿MN连线移动距离d，且保持两个点电荷的距离不变，位移大小相等，方向相同，两点电荷受到的静电力保持等大反向，则静电力对两个点电荷做功之和为零，D正确．4．(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图4所示．电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为E a、E b、E c和E d.点a到点电荷的距离r a与点a的电势φa已在图中用坐标(r a，φa)标出，其余类推．现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，静电力所做的功分别为W ab、W bc和W cd.下列选项正确的是()图4A．E a∶E b＝4∶1B ．E c ∶E d ＝2∶1C ．W ab ∶W bc ＝3∶1D ．W bc ∶W cd ＝1∶3答案 AC解析 由题图可知，a 、b 、c 、d 到点电荷的距离分别为1 m 、2 m 、3 m 、6 m ，根据点电荷的场强公式E ＝k Q r 2可知，E a E b ＝r b 2r a 2＝41，E c E d ＝r d 2r c 2＝41，故A 正确，B 错误；静电力做功W ＝qU ，a 与b 、b 与c 、c 与d 之间的电势差分别为3 V 、1 V 、1 V ，所以W ab W bc ＝31，W bc W cd ＝11，故C 正确，D 错误．5.(多选)(2021·山东潍坊市高三下3月一模)如图5所示，直角坐标系xOy 平面内，O (0,0)、P (a,0)两点各放置一点电荷，Q (0，a )点电场强度沿x 轴正方向，下列判断正确的是( )图5A ．P 处点电荷带正电B ．P 处点电荷量大于O 点电荷量C ．从P 点沿x 轴正方向电势越来越低D ．从O 点沿x 轴负方向电势先降低再升高答案 BD解析 如果O 、P 处点电荷带电性一致，Q 点电场强度必有，沿y 轴分量，若O 、P 处点电荷分别带负电、正电，则Q 点电场强度x 轴方向必指向x 轴负方向，故O 处点电荷带正电，P 处点电荷带负电，故A 错误；由题意Q 点电场强度沿x 轴正方向可得E Oy ＝E Py ，即k Q O a2＝k Q P 2a 2·22，解得Q P ＝22Q O ，故B 正确；由于沿电场线方向电势降低，P 处点电荷带负电且电荷量较大，则P 点右侧电场线沿x 轴负方向，故从P 点沿x 轴正方向电势越来越高，故C 错误；因P 处负点电荷的电荷量大于O 处正点电荷的电荷量，则O 点沿x 轴负方向存在一点M ，电场强度为0，由此可知O 到M 之间电场线指向－x 方向，M 到负无穷电场线指向＋x 方向，则由O 点沿x 轴负方向电势先降低，从M 点之后再升高，故D 正确．6．如图6甲所示，在某电场中建立x 坐标轴，一个电子仅在电场力作用下沿x 轴正方向运动，经过A 、B 、C 三点，已知x C －x B ＝x B － x A .该电子的电势能E p 随坐标x 变化的关系如图乙所示．则下列说法中正确的是( )图6A．A点电势高于B点电势B．A点的电场强度小于B点的电场强度C．A、B两点电势差大小等于B、C两点电势差大小D．电子经过A点的速率小于经过B点的速率答案 D解析一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，由题图乙知电子电势能一直减小，则电子从A到B电场力做正功，即W＝U AB q＝U AB·(－e)>0，所以U AB<0，A点电势低于B点电势，故A错误；根据电势能E p随坐标x变化的关系E p＝qφx＝－eφx，则ΔE p＝－eΔφx＝－eE xΔx，可知E p－x图像的斜率绝对值越大，电场强度越强，由题图乙可知A点的斜率绝对值比B点的大，A点的电场强度大于B点的电场强度，故B错误；由题图乙可知，电子通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，根据功能关系W AB＝－ΔE p AB，W BC＝－ΔE p BC，电场力做功W AB＝U AB q＝U AB·(－e)，W BC＝U BC q＝U BC·(－e)，故|U AB|>|U BC|，A、B两点电势差大小|U AB|大于B、C两点电势差大小|U BC|，故C错误；电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，根据动能定理得W AB＝12m v B2－12m v A2>0，可知电子经过A点的速率小于经过B点的速率，故D正确．7. (多选)(2021·华中师范大学附属中学高三期末)如图7所示，平行板电容器A、B两极板与直流电源E、理想二极管D(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地．初始时电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴在电容器中的P点处于静止状态．下列说法正确的是()图7A．将极板A向下平移后，油滴在P点的电势能E p增大B．将极板B向上平移后，油滴在P点的电势能E p增大C．将极板A向上平移后，带电油滴静止不动D．将极板B向下平移后，极板B的电势降低答案 BCD解析 由C ＝εr S 4πkd 可知，极板A 向下平移，C 增大，Q ＝CU 增大，电容器充电，极板间电势差不变，电场强度E ＝U d 增大，φP －φB ＝Ed PB ，φB ＝0，φP 升高，油滴带负电，则油滴在P 点的电势能E p 减小，选项A 错误；极板B 向上平移，C 增大，电容器充电，极板间电势差不变，电场强度E 增大，φA －φP ＝Ed AP (φA 等于电源电动势，不变)增大，φP 降低，油滴带负电，则油滴在P 点的电势能E p 增大，选项B 正确；极板A 向上平移，C 减小，Q ＝CU 减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器的带电荷量Q 不变，电场强度E ＝U d ＝Q Cd＝4πkQ εr S不变，带电油滴静止不动，选项C 正确；极板B 向下平移，C 减小，Q ＝CU 减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器的带电荷量Q 不变，φA －φB ＝Q C(φA 等于电源电动势，不变)增大，φB 降低，选项D 正确．8.(2021·湖南卷·4)如图8，在(a,0)位置放置电荷量为q 的正点电荷，在(0，a )位置放置电荷量为q 的负点电荷，在距P (a ，a )为2a 的某点处放置正点电荷Q ，使得P 点的电场强度为零．则Q 的位置及电荷量分别为( )图8A ．(0,2a )，2qB ．(0,2a )，22qC ．(2a,0)，2qD ．(2a,0)，22q答案 B解析 根据点电荷场强公式E ＝k Q r 2，两异种点电荷在P 点的场强大小均为E 0＝kq a2，方向如图所示：两异种点电荷在P 点的合场强为E 1＝2E 0＝2kq a2，方向与＋q 点电荷和－q 点电荷的连线平行，如图所示，Q 点电荷在P 点的场强大小为E 2＝k Q (2a )2＝kQ 2a2， 由于三点电荷在P 处的合场强为0，则E 2的方向应与E 1的方向相反，且大小相等，即有E 1＝E 2，解得Q ＝22q ，由几何关系可知Q 的坐标为(0,2a )，故选B.。
2021年高考物理第2讲 电场的能的性质
静电场高考第一轮复习第九单元 电场的能的性质1必备知识2关键能力第2讲1电势能、电势1电势能、电势答案1答案BBD 电势能、电势答案1C电势能、电势2电势差2电势差C答案2BCD答案电势差3匀强电场中电势差与电场强度的关系必备知识3匀强电场中电势差与电场强度的关系A案考点一电势差与电场强度关系的应用考点一答案解析ABD电势差与电场强度关系的应用考点一解析电势差与电场强度关系的应用考点一电势差与电场强度关系的应用Array方法考点一答案解析BD 电势差与电场强度关系的应用考点一解析电势差与电场强度关系的应用考点二非匀强电场的电场强度与电势差的关系答案解析非匀强电场的电场强度与电势差的关系考点二C解析非匀强电场的电场强度与电势差的关系考点二考点三带电粒子在电场中运动轨迹的分析答案解析考点三带电粒子在电场中运动轨迹的分析解析考点三带电粒子在电场中运动轨迹的分析考点三带电粒子在电场中运动轨迹的分析方法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。
答案解析考点三带电粒子在电场中运动轨迹的分析解析考点三带电粒子在电场中运动轨迹的分析考点四电场中的图象问题几种常见图象的特点及规律答案解析考点四电场中的图象问题解析考点四电场中的图象问题答案解析考点四电场中的图象问题解析考点四电场中的图象问题答案解析考点四电场中的图象问题解析考点四电场中的图象问题答案解析考点四电场中的图象问题解析考点四电场中的图象问题考点五电场中的功能关系答案解析考点五电场中的功能关系解析考点五电场中的功能关系答案解析考点五电场中的功能关系解析考点五电场中的功能关系谢谢观赏。
高三新高考练习题及答案解析 第七章 第2讲 电场能的性质
第2讲 电场能的性质一、非选择题1．(2021·全国高三专题练习)如图所示，带电荷量为Q 的正电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C 点，斜面上有A 、B 两点，且A 、B 和C 在同一直线上，A 和C 相距为L ，B 为AC 的中点。
现将一带电小球从A 点由静止释放，当带电小球运动到B 点时速度正好又为零，已知带电小球在A 点处的加速度大小为g 4，静电力常量为k ，求：(1)小球运动到B 点时的加速度；(2)A 和B 两点间的电势差U AB (用k 、Q 和L 表示)[答案] (1)g 2 (2)－kQ L[解析] (1)带电小球在A 点时mg sin θ－k Qq L 2＝ma A ，带电小球在B 点时k Qq ⎝⎛⎭⎫L 22－mg sin θ＝ma B ，联立可解得a B ＝g 2。
(2)由A 点到B 点应用动能定理得mg L 4＋qU AB ＝0，由14mg ＝k Qq L 2， 可求得AB 间的电势差U AB ＝－kQ L。
2．(2021·全国高三专题练习)绝缘粗糙的水平面上相距为6L 的A 、B 两处分别固定电荷量不等的正电荷，两电荷的位置坐标如图甲所示，已知A 处电荷的电荷量为＋Q ，图乙是A 、B 连线之间的电势φ与位置x 之间的关系图像，图中x ＝L 处对应图线的最低点，x ＝－2L 处的纵坐标φ＝2φ0，x ＝2L 处的纵坐标φ＝67φ0，若在x ＝－2L 处的C 点由静止释放一个质量为m 、电荷量为＋q 的带电物块(可视为质点)，物块随即向右运动(假设此带电物块不影响原电场分布)，求：(1)固定在B 处的电荷的电荷量Q B ；(2)小物块与水平面间的动摩擦因数μ为多大，才能使小物块恰好到达x ＝2L 处？(3)若小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝kQq 12mgL 2，小物块运动到何处时速度最大？[答案] (1)Q 4 (2) 2qφ07mgL(3)x ＝0处 [解析] (1)由题图乙得x ＝L 处为图线的最低点，切线斜率为零，即合场强为0，则有 k Q A r 2A ＝k Q B r 2B ，代入数据得Q B ＝Q A 4＝Q 4。
电场能的性质 2024届高考物理一轮复习热点题型(解析版)
电场能的性质1.目录题型一 电场性质的综合应用类型1 利用点电荷考电场的性质类型2 利用电偶极子考电场的性质题型二 电势差与电场强度的关系题型三 电场线、等势面及运动轨迹问题题型五 电场中功能关系的综合问题题型六 电场中的图像问题类型1 v-t、v-x图像类型2 φ-x图像类型3 E-x图像类型4 E p-x图像、E k-x图像电场性质的综合应用【核心归纳】1.静电力做功的特点静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关．2.电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能．(2)说明：电势能具有相对性，通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零．3.电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比．(2)定义式：φ=E p q.(3)标矢性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同．4.静电力做功与电势能变化的关系(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即W AB=E p A-E pB.静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少．(2)电势能的大小：由W AB=E p A-E pB可知，若令E pB=0，则E p A=W AB，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功．【方法技巧】1.求静电力做功的四种方法2.判断电势能变化的两种方法(1)根据静电力做功：静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加．(2)根据E p=φq：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小．3.电势高低的四种判断方法(1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低．(2)电势差与电势的关系：根据U AB=W ABq，将W AB、q的正负号代入，由U AB的正负判断φA、φB的高低．(3)E p与φ的关系：由φ=E pq知正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低．(4)场源电荷的正负：取离场源电荷无限远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．空间中有多个点电荷时，某点的电势可以代数求和．类型1利用点电荷考电场的性质1如图所示，一个带负电的点电荷固定在O点，实线为几条对称分布的电场线，虚线为以Oe电场线上的O 点为圆心的一个圆，a、b、c、d、e、f、g、h为圆与电场线的交点，下列说法正确的是()A.b、h两点的电场强度相同B.a点电势比e点电势高C.d、b两点之间的电势差大于e、b两点之间的电势差D.将电子沿圆周由h运动到d与由h运动到f，电场力做功相等【答案】D【详解】A．由题图可知，b、h两点到O点的距离相同，则电场强度的大小相同，但是方向不同，则b、h两点的电场强度不同，故A错误；BC．电势沿着电场线的方向逐渐降低，该电场是由带负电的点电荷产生的，则离点电荷越远，电势越高，所以a点电势低于e点电势，d点电势低于e点电势，则d、b两点间电势差小于e、b两点间电势差，故BC错误；D．d、f两点到O点的距离相等，则d、f两点的电势相同，电子沿圆周由h运动到d与由h运动到f，电场力做功相等，故D正确。
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：电场能的性质(解析版)
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练电场能的性质一、选择题3.如图所示,MN是某点电荷Q产生的电场中的一条电场线,一带负电的试探电荷仅在电场力作用下由a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示.则下列判断中正确的是( )A.试探电荷有可能从a点静止出发运动到b点B.a点电势一定高于b点电势C.从a到b的过程中,试探电荷的电势能一定越来越大D.若试探电荷运动的加速度越来越大,则Q必为正电荷且位于M端解析:选D 如果从静止开始运动,将沿电场线运动,故选项A错误;因为是负试探电荷,可以判断电场线方向是从M指向N,则表明b点电势高于a点电势,选项B错误;从a到b的过程中电场力做正功,电势能减少,选项C错误;根据孤立点电荷电场分布特点分析,在b点加速度大,意味着距离正电荷Q的位置越来越近,选项D正确.2、图中的虚线a,b,c,d表示匀强电场中的4个等势面.两个带电粒子M,N(重力忽略不计)以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示.已知M是带正电的粒子.则下列说法中正确的是( )A.N一定也带正电B.a点的电势高于b点的电势,a点的电场强度大于b点的电场强度C.带电粒子N的动能减小,电势能增大D.带电粒子N的动能增大,电势能减小解析:选D根据偏转情况得带正电的M粒子向右偏,N粒子向左偏必带负电,选项A错误;该电场是匀强电场,选项B错误;两粒子都是电势能减小,动能增大,选项C错误,D正确.3、如图所示,两个等量异种点电荷分别位于P,Q两点,P,Q两点在同一竖直线上,水平面内有一正三角形ABC,且PQ连线的中点O为三角形ABC的中心,M,N为PQ连线上关于O点对称的两点,则下列说法中正确的是( )A.A,B,C三点的电场强度大小相等但方向不同B.A,B,C三点的电势相等C.M点电场强度小于A点电场强度D.将一正点电荷从N点移到B点,电场力做正功解析:选B等量异种电荷的中垂面上任一点的电场强度方向均与两电荷连线平行,即竖直向下,又由几何关系易知,A,B,C三点与两电荷的距离相等,所以A,B,C三点电场强度大小也相等,故A错;等量异种电荷的中垂面为等势面,故A,B,C,O四点电势相等,B对;根据等量异种双电荷电场线疏密分布情况,连线上M点电场强度大于O点电场强度,而O点电场强度大于A点电场强度,所以M点电场强度大于A点电场强度,C错;连线上O点电势高于N点电势,而O点电势等于B点电势,即B点电势高于N点电势,则正电荷从N点移到B点,电场力做负功,D 错.4、如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。
高考物理二轮复习电场能的性质专项训练(带答案)
高考物理二轮复习电场能的性质专项训练（带答案）电场具有的能量叫做电场能，查字典物理网整理了电场能的性质专项训练，以便高三先生更好的梳理知识，轻松备战。
1. (2021东莞初级中学 )在如下图的四种电场中,区分标志有a、b两点,其中a、b两点的电势相等,电场强度也相反的是()A. 甲图:与点电荷等距的a、b两点B. 乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 两点C. 丙图:点电荷与带电平板构成的电场中平板上外表的a、b 两点D. 丁图:匀强电场中的a、b两点2. (2021肇庆一模)如右图所示,将一带正电的点电荷沿电场线方向从A点移动到B点,以下说法正确的选项是()A. 电场力做正功,电势能添加B. 电场力做负功,电势能添加C. 电场力做正功,电势能增加D. 电场力做负功,电势能增加3. (2021佛山二模)如图,将两个等量误点电荷Q固定放置.一试探电荷q在它们连线垂直平分线上的P点由运动释放,仅在电场力作用下向下运动,那么()A. q带负电B. q带正电C. q在运动进程中电势能不时增大D. q在运动进程中动能先增大后减小4. (2021广州天河三模)某导体周围等势面和电场线(带有箭头为电场线)如下图,两个相邻等势面间的电势之差相等,那么()A. a点和d点的电场强度一定相反B. a点的电势一定低于b点的电势C. 将负电荷从c点移到d点,电场力做正功D. 将正电荷从c点沿虚线移到e点,电势能先减小后增大二、双项选择题5. (2021东莞初级中学)如图为一匀强电场,某带电粒子从A 点运动到B点.在这一运动进程中克制重力做的功为2.0 J,电场力做的功为1.5 J.那么以下说法正确的选项是()A. 粒子带负电B. 粒子在A点的电势能比在B点少1.5 JC. 粒子在A点的动能比在B点多0.5 JD. 粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J6. (2021湛江二模)一个带电粒子以速度v0从A进入某电场,以v1飞离电场,如下图,虚线为该粒子运动的轨迹,那么以下说法正确的选项是()A. 该粒子带正电B. 粒子在A处的减速度大于B处的减速度C. 粒子在A处的动能大于B处的动能D. 粒子在A处的电势能大于B处的电势能7. (2021茂名一模)如下图,在等量异种电荷构成的电场中,画一正方形ABCD,对角线AC与两点电荷连线重合,两对角线交点O恰为电荷连线的中点.以下说法中正确的选项是()A. B、D两点的电场强度相反B. A点的电场强度大于C点的电场强度且两点电场强度方向相反C. 一电子在B点的电势能大于在C点的电势能D. 一电子沿对角线BOD途径移动,电场力不做功1. (2021东莞初级中学 )在如下图的四种电场中,区分标志有a、b两点,其中a、b两点的电势相等,电场强度也相反的是()A. 甲图:与点电荷等距的a、b两点B. 乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 两点C. 丙图:点电荷与带电平板构成的电场中平板上外表的a、b 两点D. 丁图:匀强电场中的a、b两点2. (2021肇庆一模)如右图所示,将一带正电的点电荷沿电场线方向从A点移动到B点,以下说法正确的选项是()A. 电场力做正功,电势能添加B. 电场力做负功,电势能添加C. 电场力做正功,电势能增加D. 电场力做负功,电势能增加3. (2021佛山二模)如图,将两个等量误点电荷Q固定放置.一试探电荷q在它们连线垂直平分线上的P点由运动释放,仅在电场力作用下向下运动,那么()A. q带负电B. q带正电C. q在运动进程中电势能不时增大D. q在运动进程中动能先增大后减小4. (2021广州天河三模)某导体周围等势面和电场线(带有箭头为电场线)如下图,两个相邻等势面间的电势之差相等,那么()A. a点和d点的电场强度一定相反B. a点的电势一定低于b点的电势C. 将负电荷从c点移到d点,电场力做正功D. 将正电荷从c点沿虚线移到e点,电势能先减小后增大二、双项选择题5. (2021东莞初级中学)如图为一匀强电场,某带电粒子从A 点运动到B点.在这一运动进程中克制重力做的功为2.0 J,电场力做的功为1.5 J.那么以下说法正确的选项是()A. 粒子带负电B. 粒子在A点的电势能比在B点少1.5 JC. 粒子在A点的动能比在B点多0.5 JD. 粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J6. (2021湛江二模)一个带电粒子以速度v0从A进入某电场,以v1飞离电场,如下图,虚线为该粒子运动的轨迹,那么以下说法正确的选项是()A. 该粒子带正电B. 粒子在A处的减速度大于B处的减速度C. 粒子在A处的动能大于B处的动能D. 粒子在A处的电势能大于B处的电势能7. (2021茂名一模)如下图,在等量异种电荷构成的电场中,画一正方形ABCD,对角线AC与两点电荷连线重合,两对角线交点O恰为电荷连线的中点.以下说法中正确的选项是()A. B、D两点的电场强度相反B. A点的电场强度大于C点的电场强度且两点电场强度方向相反C. 一电子在B点的电势能大于在C点的电势能D. 一电子沿对角线BOD途径移动,电场力不做功1. B2. C3. B4. B5. CD6. AC7. AD8. AC9. CD10. (1) 由A点到C点运用动能定理有Eq(AB+R)-mgR=m.解得vC=2m/s.(2) 在C点运用牛顿第二定律得FN-Eq=m.得FN=3N.由牛顿第三定律知,小球在C点对轨道的压力为3N.(3) 小球要平安经过D点,必有mgm.设释放点距B点的最短距离为x,由动能定理得Eqx-mg2R=m.解得x0.5m.11. (1) 电荷E从M点运动到C点的进程中,电场力做正功,重力做正功.依据动能定理qUMC+mgL=.解得M、C两点的电势差为UMC=.又由于C点与D点为等势点,所以M点的电势为M=.(2) 在C点时A对E的电场力F1与B对E的电场力F2相等,为F1=F2=.又由于A、B、C为一等边三角形,所以F1、F2的夹角为120,故F1、F2的合外力为F12=,且方向竖直向下.由牛顿运动定律得FT-k-mg=.解得FT=k+mg+m.电场能的性质专项训练是由编辑教员整理的高考温习相关信息，希望对您有所协助，更多信息查找请关注查字典物理网高考频道!。
电场能的性质知识归纳与例题分析
（1）小球B开始运动时的加速度为多大?
（2）小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大? （3）小球B从N端运动到距M端的高度
h2=0.61m时，速度为v=1.0m/s，求此过程 中小球B的电势能改变了多少?
B NE
答案（1）a＝3.2m/s2 （2）h1=0.9m （3）ΔEP＝8.2×10－2J
3．单位：伏特，符号V，1V＝1J/C。
4．标量：有正负。UAB为正，表示A点电势比B点高；UAB 为负，表示A点电势比B点低。电势差用U表示时，取绝对值。
计算时，带正负号运算。
5．电势差是反映电场本身性质的量，所以电场中两点间 的电势差与零电势点的选取无关。与放入的试探电荷无关。
8
6．电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB 或UBA＝φB－φA
N
M
Q
17
9．如图所示，质量分别为m1和m2的两个小球A、B，带有 等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水 平面上.当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球A、B将由
静止开始运动，在以后的运动过程中，对两个小球和弹簧组
成的系统（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧 不超过弹性限度），以下说法正确的是（ D）
3
9．计算电势能变化的方法：求出电场力对电荷做的功。注 意：增加与减少的判断。
10．求电场中某点（如A点）的电势能 （1）先规定电场中某点为零势能点（如B点） （2）求出该点（A点）与零势能点（B点）电场力做的功 WAB。 （3）则该点（A点）的电势能等于WAB。 11．电场线方向与电场力做功电势能变化的关系： 正电荷顺电场线移动——电场力做正功，电势能减少 负电荷顺电场线移动——电场力做负功，电势能增加 正电荷逆电场线移动——电场力做负功，电势能增加 负电荷逆电场线移动——电场力做正功，电势能减少
高中物理【电场能的性质】典型题(带解析)
高中物理【电场能的性质】典型题1．在电场中，下列说法正确的是()A．某点的电场强度大，该点的电势一定高B．某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大C．某点的场强为零，试探电荷在该点的电势能一定为零D．某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零解析：选D．电势是人为规定的，与电场强度无关，电势能与零势能面的选取有关，与电场强度无关，A、C错误；负电荷在高电势处电势能小，B错误；根据E p＝φq可知，电势为零，电势能为零，D正确．2．(多选)如图所示，虚线a、b、c代表某一电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，其中R在等势面b上．下列判断正确的是()A．三个等势面中，c的电势最低B．带电粒子在P点的电势能比在Q点的大C．带电粒子在P点的动能与电势能之和比在Q点的小D．带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b解析：选ABD．带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向右下方，根据沿电场线电势降低，故A正确；根据带电粒子受力情况可知，若粒子从P到Q过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故带电粒子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大，故B正确；只有电场力做功，所以带电粒子在P点的动能与电势能之和与在Q点的相等，故C错误；电场的方向总是与等势面垂直，所以R点的电场线的方向与该处的等势面垂直，而带正电粒子受到的电场力的方向与电场线的方向相同，加速度的方向又与受力的方向相同，所以带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b，故D正确．3. (多选)M、N是某电场中一条电场线上的两点，从M点由静止释放一电子，电子仅在电场力的作用下沿电场线由M点运动到N点，其电势能随位移变化的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．M、N两点的场强关系为E M<E NB．M、N两点的场强关系为E M>E NC．M、N两点的电势关系为φM<φND．M、N两点的电势关系为φM>φN解析：选BC．电子由M点运动到N点的过程中，通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，说明电场力做功越来越慢，可知，电子所受的电场力越来越小，场强减小，则有E M>E N，故A错误，B正确；负电荷在低电势处电势能大，故M点的电势低于N点的电势，即φM<φN，故C正确，D错误．4. (多选)图中虚线A、B、C、D表示匀强电场的等势面，一带正电的粒子只在电场力的作用下，从a点运动到b点，轨迹如图中实线所示，下列说法中正确的是()A．等势面A电势最低B．粒子从a运动到b，动能减小C．粒子从a运动到b，电势能减小D．粒子从a运动到b的过程中电势能与动能之和不变解析：选CD．电场线与等势面垂直，带正电粒子所受电场力的方向与场强方向相同，曲线运动所受合力指向曲线的凹侧；带正电的粒子只在电场力的作用下，从a点运动到b 点，轨迹如图中实线所示，可画出速度和电场线及受力方向如图，则电场力的方向向右，电场线的方向向右，顺着电场线电势降低，等势面A电势最高，故A项错误；粒子从a运动到b，只受电场力，电场力的方向与运动方向成锐角，电场力做正功，粒子的电势能减小，动能增加，只受电场力作用，粒子的电势能与动能之和不变，故B项错误，C、D项正确．5．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解析：选D．根据带负电粒子的运动轨迹可以判断出电场线的方向大致是从右向左，N 点的电势低于M点的电势，N点处的电场线较密，所以粒子在N点时的加速度大于其在M 点时的加速度，粒子从N点运动到M点的过程中电场力一直在做正功，所以粒子在M点的速率大于在N点的速率，电势能在减小，故D正确．6.如图所示，实线表示一匀强电场的电场线，电场方向未知．一电子以一定的初速度由A点射入电场，虚线为电子的运动轨迹，B点是运动轨迹上的一点，则()A．A点电势高于B点电势B．电子在B点的电势能大于在A点的电势能C．电子在A点的速度大于在B点的速度D．电子由A到B，电场力先做负功后做正功解析：选D．由曲线运动的知识可知：电子所受的电场力向左，由于电子的受力与场强方向相反，可知电场线向右，结合沿着电场线电势逐渐降低得φB>φA，故A错误；电子从A 到B点过程中，电场力先与速度方向成钝角做负功，后与速度方向成锐角做正功，D项正确；由A到B，电场力做的总功为正功，则电子的电势能减小，即B点的电势能小于A点的电势能，动能增大，则B点的速度大于A点的速度，故B、C错误．7.如图所示，在直角三角形所在的平面内存在匀强电场，其中A点电势为0，B点电势为3 V，C点电势为6 V．已知∠AC B＝30°，AB边长为 3 m，D为AC的中点，将一点电荷放在D 点，且点电荷在C 点产生的场强大小为1.5 N/C ，则放入点电荷后，B 点场强为( )A ．2.5 N/CB ．3.5 N/C C ．2 2 N/CD ． 5 N/C解析：选A ．根据匀强电场中任意平行相等线段两端点的电势差相等，可知B 、D 两点电势相等，BD 连线为等势线，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，与BD 连线垂直且指向A 的方向为电场方向，如图所示．根据匀强电场中电场强度与电势差关系，匀强电场的电场强度E ＝U d ＝33cos 30°N/C ＝2 N/C ．根据点电荷电场的特点可知，放在D 点的点电荷在B 点产生的电场强度与在C 点产生的电场强度大小相等，都是1.5 N/C ，方向沿BD 连线，根据电场叠加原理，B 点的电场强度大小为E B ＝22＋1.52 N/C ＝2.5 N/C ，选项A 正确．8．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解析：选D ．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．9．(多选)某静电场中x 轴上电场强度E 随x 变化的关系如图所示，设x 轴正方向为电场强度的正方向．一带电荷量大小为q 的粒子从坐标原点O 沿x 轴正方向运动，结果粒子刚好能运动到x ＝3x 0处，假设粒子仅受电场力作用，E 0和x 0已知，下列说法正确的是( )A ．粒子一定带负电B ．粒子的初动能大小为32qE 0x 0 C ．粒子沿x 轴正方向运动过程中电势能先增大后减小D ．粒子沿x 轴正方向运动过程中最大动能为2qE 0x 0解析：选BD ．如果粒子带负电，粒子在电场中一定先做减速运动后做加速运动，因此粒子在x ＝3x 0处的速度不可能为零，故粒子一定带正电，A 错误；根据动能定理12qE 0x 0－12×2qE 0·2x 0＝0－E k0，可得E k0＝32qE 0x 0，B 正确；粒子向右运动的过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，C 错误；粒子运动到x 0处动能最大，根据动能定理12qE 0x 0＝E kmax －E k0，解得E kmax ＝2qE 0x 0，D 正确．10． (多选)在金属球壳的球心有一个正点电荷，球壳内外的电场线分布如图所示．下列说法正确的是( )A ．M 点的电场强度比K 点的大B ．球壳内表面带负电，外表面带正电C ．试探电荷－q 在K 点的电势能比在L 点的大D ．试探电荷－q 沿电场线从M 点运动到N 点，电场力做负功解析：选ABD ．由电场线的疏密程度可知，M 点的场强大于N 点，A 正确；由于感应起电，在金属球壳的内表面感应出负电，外表面感应出正电，B 正确；负电荷在电场中，沿电场线方向运动，电场力做负功，电势能增加，可知C 错误，D 正确．11． (多选)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M 点由静止开始运动，N 为粒子运动轨迹上的另外一点，则( )A ．运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B ．在M 、N 两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C ．粒子在M 点的电势能不低于其在N 点的电势能D ．粒子在N 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行解析：选AC ．如图所示，在两正电荷形成的电场中，一带正电的粒子在两电荷的连线上运动时，粒子有可能经过先加速再减速的过程，A 对．粒子运动轨迹与电场线重合需具备初速度为0、电场线为直线、只受电场力三个条件，B 错．带电粒子仅受电场力在电场中运动时，其动能与电势能的总量不变，E k M ＝0，而E k N ≥0，故E p M ≥E p N ，C 对．粒子运动轨迹的切线方向为速度方向，由于粒子运动轨迹不一定是直线，故N 点电场力方向与轨迹切线方向不一定平行，D 错．12． (多选)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 2qL D ．若W 1＝W 2，则a 、M 两点之间的电势差一定等于b 、N 两点之间的电势差解析：选BD ．结合题意，只能判定φa ＞φb ，φc ＞φd ，但电场方向不能得出，故A 错误．电场强度的方向沿c →d 时，才有场强E ＝W 2qL，故C 错误．由于M 、N 分别为ac 和bd 的中点，对于匀强电场，φM ＝φa ＋φc 2，φN ＝φb ＋φd 2，则U MN ＝U ab ＋U cd 2，可知该粒子从M 点移动到N点的过程中，电场力做功W ＝W 1＋W 22，故B 正确．若W 1＝W 2，则φa －φb ＝φc －φd ，变形得φa －φc ＝φb －φd ，即U ac ＝U bd ，而U aM ＝U ac 2，U bN ＝U bd 2，可知U aM ＝U bN ，故D 正确． 13．如图所示，a 、b 、c 、d 是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab ＝cd ＝L ，ad ＝bc ＝2L ，电场线与矩形所在的平面平行．已知a 点电势为20 V ，b 点电势为24 V ，d 点电势为12 V ．一个质子从b 点以速度v 0射入此电场，入射方向与bc 成45°角，一段时间后经过c 点．不计质子的重力．下列判断正确的是( )A ．c 点电势高于a 点电势B ．场强的方向由b 指向dC ．质子从b 运动到c ，电场力做功为8 eVD ．质子从b 运动到c ，电场力做功为4 eV解析：选C ．由于是匀强电场，故a 、d 的中点(设为E )电势应为a 、d 两点电势和的一半，即16 V ，那么E 、b 的中点F 电势是20 V ，和a 点一样．连接a 、F 得到等势线，则电场线与它垂直，正好是由b 指向E .那么cE 平行于aF ，故c 点电势与E 相同，也为16 V ，小于a 点电势，A 错误；场强的方向由b 指向E ，B 错误；从b 到c 电势降落了8 V ，质子电荷量为e ，质子从b 运动到c ，电场力做功8 eV ，电势能减小8 eV ，C 正确，D 错误．14.如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m 、电荷量为＋q 的物块从A点由静止开始下落，加速度为34g ，下落高度H 到B 点后与一轻弹簧接触，又下落h 后到达最低点C ，整个过程中不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g ，则带电物块在由A 点运动到C 点过程中，下列说法正确的是( )A ．该匀强电场的电场强度为3mg 4qB ．带电物块机械能减少量为mg (H ＋h )4C ．带电物块电势能的增加量为mg (H ＋h )4 D ．弹簧弹性势能的增加量为mg (H ＋h )4解析：选C ．根据牛顿第二定律得mg －Eq ＝m ·34g ，所以E ＝mg 4q，选项A 错误；物块、弹簧系统机械能的减少量为ΔE ＝Eq ·(H ＋h )＝mg (H ＋h )4，选项B 错误；物块电势能的增加量为ΔE p ＝Eq ·(H ＋h )＝mg (H ＋h )4，选项C 正确；根据动能定理得mg (H ＋h )－Eq (H ＋h )－E 弹＝0，所以E 弹＝3mg (H ＋h )4，选项D 错误．。
2021高考物理专题20 《电场能的性质》(含答案)
专练20 电场能的性质1.(多选)如图，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°，M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示，已知φM＝φN，φP ＝φF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则() A．点电荷Q一定在MP的连线上B．连线PF的线段一定在同一等势面上C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功D．φP大于φM2.如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量负点电荷A和B，O点为AB连线的中点，C、D为AB连线上关于O点对称的两个点，且CO＝OD＝L.一带正电的可视为点电荷的小球以初速度v0从C点运动到D点．设O点的电势φ0＝0，取C点为坐标原点，向右为x 轴的正方向，下列关于小球的电势能E p、小球的动能E k、电势φ、电场强度E随小球运动的位移x变化的图象，可能正确的是()3．(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是()A．A点的电场强度一定大于B点的电场强度B．粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能C．C、D间各点电场强度和电势都为零D．A、B两点间的电势差大于C、B两点间的电势差4.(多选)在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正电荷Q A、Q B，两电荷的位置坐标如图甲所示．图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图象，图中x＝L点为图线的最低点．若在x＝2L的C点由静止释放一个质量为m、电荷量为＋q的带电小球(可视为质点)，下列有关说法正确的是()A．小球在x＝L处的速度最大B．小球一定可以到达x＝－2L处C．小球将以x＝L点为中心做往复运动D．固定在A、B处的电荷的电荷量之比为Q A∶Q B＝4∶15.对于真空中电荷量为q的静止点电荷而言，当选取离点电荷无穷远处的电势为零时，离点电荷距离为r处的电势为φ＝kq/r(k为静电力常量)，如图所示，两电荷量大小均为Q的异种点电荷相距为d，现将一质子(电荷量为e)从两电荷连线上的A点沿以负电荷为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点，在质子从A到C点的过程中，系统电势能的变化情况为()A．减少2kQeRd2－R2B．增加2kQeRd2＋R2C．减少2kQed2－R2D．增加2kQed2＋R26.(多选)a、b是x轴上的两个点电荷，电荷量分别为Q1和Q2，沿x轴a、b之间各点对应的电势φ高低如图中曲线所示．从图中可看出以下说法中正确的是()A ．把带正电的试探电荷沿x 轴由a 移到b 的过程中，电场力对该电荷先做负功后做正功B ．a 、P 间和P 、b 间各点的电场方向都指向P 点C ．电势最低的P 点的电场强度为零D ．a 和b 一定是同种电荷，但是不一定是正电荷7．(多选)如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O 点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v 1从M 点沿斜面上滑，到达N 点时速度为零，然后下滑回到M 点，此时速度为v 2(v 2<v 1)．若小物体电荷量保持不变，OM ＝ON ，则下列说法正确的是( )A ．小物体上滑的最大高度为v 21＋v 224gB ．从N 到M 的过程中，小物体的电势能逐渐减少C ．从M 到N 的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D ．从N 到M 的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小8．(多选)如图所示，真空中M 、N 处放置两等量异种点电荷，a 、b 、c 表示电场中的3条等势线，b 是M 、N 连线的中垂线，交MN 于O 点，a 、c 关于b 对称．点d 、e 、f 、g 是以O 为圆心的圆与a 、c 的交点，已知一带正电的试探电荷从d 点移动到e 点时，试探电荷的电势能增加，则以下判断正确的是( )A ．M 点处放置的是正电荷B ．d 点的电势低于f 点的电势C ．d 点的场强与f 点的场强相同D ．将带正电的试探电荷沿直线由d 点移动到f 点，电势能先增加后减少9.如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MN＝NQ，带电荷量相等的a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出．仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则下列说法正确的是()A．a一定带正电，b一定带负电B．a加速度减小，电势能减少，b加速度增大，电势能增加C．M、N两点间的电势差|U MN|等于N、Q两点间的电势差|U NQ| D．a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小10.空间某区域内存在着电场，电场线在竖直平面内的分布如图所示．一个质量为m、电荷量为q的小球在该电场中运动，小球经过A 点时的速度大小为v1，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为v2，运动方向与水平方向之间的夹角为α，A、B两点之间的高度差与水平距离均为H，则以下判断中正确的是()A．若v2>v1，则电场力一定做正功B．小球由A点运动到B点，电场力做功W＝12m v22－12m v21－mgHC．两点间的电势差U＝m2q(v22－v21)D．小球运动到B点时所受重力的瞬时功率P＝mg v2cosα11.如图所示，半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO′转动，水平虚线AB、CD互相垂直，一电荷量为＋q的可视为质点的小物块置于距转轴r处，空间有方向从A指向B的匀强电场．当圆盘匀速转动时，小物块相对圆盘始终静止．小物块转动到位置Ⅰ(虚线AB上)时受到的摩擦力为零，转动到位置Ⅱ(虚线CD上)时受到的摩擦力为f.求：(1)圆盘边缘两点间电势差的最大值；(2)小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ克服摩擦力做的功．12.如图所示，半径为R＝0.4 m的14光滑圆弧轨道AB与粗糙的水平轨道BO相切于B点，一带电量q＝＋0.2 C、质量m＝0.4 kg的小物块从A点由静止释放，经过BO后以v＝1 m/s的速度从O点水平抛出，击中右下侧挡板上的P点．以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系，挡板形状满足方程y＝x2－6(x和y的单位均为m)，在y轴的左侧区域存在竖直向下的匀强电场，场强E＝20 V/m，小物块与轨道BO间的动摩擦因数μ＝0.1.g取10 m/s2.求：(1)小物块经过B点时对轨道的压力大小；(2)水平轨道BO的长度；(3)P点的坐标．练高考——找规律1．(多选)(课标Ⅰ)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2．(课标Ⅲ)关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功3．(·课标Ⅰ)如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等．则()A．直线a位于某一等势面内，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功练模拟——明趋势4.(·陕西安康二调)如图所示，对于电场线中的A、B、C三点，下列判断正确的是()A．A点的电势最低B．B点的电场强度最大C．同一正电荷在A、B两点受的电场力大小相等D．同一负电荷在C点具有的电势能比在A点的大5．(多选)(·济南四校联考)空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，x轴上B、C点电场强度在x方向上的分量分别是E Bx、E Cx，下列说法中正确的有()A．E Bx的大小大于E Cx的大小B．E Bx的方向沿x轴正方向C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功6．(多选)(河北邢台质检)如图所示，A、B为一匀强电场中同一电场线上的两点，现在A、B所在直线上某一点固定一电荷Q，然后在A点由静止释放一点电荷q，结果点电荷q运动到B时的速度为零，若点电荷q只受电场力作用，则下列结论正确的是()A．电荷Q与点电荷q一定是同种电荷B．电荷Q一定在A点的左侧C．点电荷q的电势能一定是先减小后增大D．A、B两点电势相等7.(临沂统考)如图所示，虚线a、b、c代表电场中一簇等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线为一带电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知()A．a、b、c三条等势线中，a的电势最高B．电场中Q点处的电场强度大小比P点处大C．该带电质点在P点处受到的电场力比在Q点处大D．该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大8．(河南八市检测)如图所示，在真空中固定两个等量异号点电荷＋Q和－Q，图中O点为两点电荷连线的中点，P点为连线上靠近－Q的一点，MN为过O点的一条线段，且M点与N点关于O点对称．则下列说法正确的是()A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同B．M、N两点的电势相同C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，电荷的电势能先增大后减小D．只将－Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势升高9．(多选)(德州市一模)如图所示，已知某匀强电场方向平行于正六边形ABCDEF所在平面．若规定D点电势为零，则A、B、C处的电势分别为8 V、6 V、2 V．初动能为12 eV、电荷量大小为2e(e为元电荷)的带电粒子从A 沿着AC方向射入电场，恰好经过BC的中点G.不计粒子的重力，下列说法正确的是()A．该粒子一定带负电B．该粒子到达点G时的动能为20 eVC．只改变粒子在A点初速度的方向，该粒子不可能经过CD．若该粒子以不同速率从D点沿DF方向入射，该粒子可能垂直经过CE10．(安徽联考)美国物理学家密立根于20世纪初进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量，其实验原理可以简化为如下模型：两个相距为d 的平行金属板A 、B 水平放置，两板接有可调电源．从A 板上的小孔进入两板间的油滴因摩擦而带有一定的电荷量，将两板间的电势差调节到U 时，带电油滴恰好悬浮在两板间；然后撤去电场，油滴开始下落，由于空气阻力，下落的油滴很快达到匀速下落状态，通过显微镜观测这个速度的大小为v ，已知这个速度与油滴的质量成正比，比例系数为k ，重力加速度为g .则计算油滴带电荷量的表达式为( )A ．q ＝k v d UB ．q ＝v dg kUC ．q ＝k v UdD ．q ＝v g kUd11．(多选)(·吉林八校统考) 如图所示，P 、Q 两点分别放置两个电荷量相等的异种点电荷，它们连线的中点是O ，N 、a 、b 是中垂线上的三点，且Oa ＝2Ob ，N 处放置一负的点电荷，则( )A ．a 处的场强的大小小于b 处的场强的大小B ．a 处的电势小于b 处的电势C ．a 、O 间的电势差大于a 、b 间的电势差的2倍D ．电子在a 处的电势能大于电子在b 处的电势能12．(福建漳州二模)两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a 、b 、c 、d 为电场中几个点，并且a 、d 为紧靠导体表面的两点，选无穷远为电势零点，则( )A ．场强大小关系有E b >E cB．电势大小关系有φb<φdC．将一负电荷放在d点时其电势能为负值D．将一正电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功专练20电场能的性质1．AD点电荷产生的电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇同心圆，所以任意两个等势点的连线的垂直平分线都过该点电荷，如图，MN的垂直平分线AF与PF的垂直平分线AB的交点为A，A点即为点电荷的位置．由几何知识知，A点必在MP的连线上，A正确、B 错误；将正试探电荷由P点移到N点，远离场源正点电荷，电场力做正功，C错误；由几何知识知，AP<AM，则P点电势大于M点电势，D正确．2．B从C点到D点，电场线方向先向左后向右，则电势先升高后降低，则小球的电势能先增大后减小，小球在C、D两点处的电势能相同，故A、C错误．由于小球的电势能先增大后减小，在C、D两点处的电势能相同，由能量守恒定律得知，动能先减小后增大，在C、D两点处的动能相同，故B正确．设AC＝BD＝r，点电荷A 和B的电荷量大小为Q，则当位移为x时，由数学知识得知E与x 是非线性关系，图象是曲线，故D错误．3．AB由图线可看出，过A点的切线的斜率大于B点，即粒子在A点的加速度大于B点，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，选项A正确；粒子在B点的速度大于A点，故从A到B动能增加，电势能减小，即粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能，选项B正确；从C到D粒子做匀速运动，故C、D间各点电场1．AB由油滴轨迹在竖直面内相对于过P 点的竖直线对称可知油滴在水平方向所受合力为0，竖直方向上油滴受重力和电场力，结合曲线轨迹的特点可知电场力竖直向上且电场力大于重力，油滴受力及电场线方向如图所示，由沿电场线方向电势逐渐降低，得Q 点的电势比P 点的高，A 选项正确；油滴从Q 点到P 点合力做负功，根据动能定理得油滴在Q 点的动能大于它在P 点的动能，这一过程中电场力做负功，则油滴在Q 点的电势能小于它在P 点的电势能，故B 项正确、C 项错；因为重力和电场力为恒力，所以油滴在Q 、P 两点的加速度相同，故D 项错误．2．B 假设两个电势不同的等势面相交，则交点处的电势就是两个不同的值，这是不可能的，A 错误；同一等势面上各点电势相等，而场强不一定相等，C 错误；负电荷从高电势处移到低电势处，电势能增加，电场力做负功，D 错误．3．B 由电子从M 点分别运动到N 点和P 点的过程中，电场力所做的负功相等可知，φM >φN ＝φP ，故过N 、P 点的直线d 位于某一等势面内，则与直线d 平行的直线c 也位于某一等势面内，选项A 错、B 正确；φM ＝φQ ，则电子由M 点运动到Q 点，电场力不做功，选项C 错误；由于φP <φM ＝φQ ，电子由P 点运动到Q 点，电势能减小，电场力做正功，选项D 错误．4．D 根据电场线的特点，沿着电场线方向电势逐渐降低，则φA >φC >φB ，又知同一负电荷在电势越低处电势能越大，则同一负电荷在C 点具有的电势能比在A 点的大，所以A 错误、D 正确；因在同一电场中电场线越密，电场强度越大，则知A 点电场强度最大，所以B 错误；因电场中E A >E B ，则同一正电荷在A 、B 两点所受电场力关系为F A >F B ，所以C 错误．5．AD 在B 点和C 点附近分别取很小的一段(d )，由图象知B 点段对应的电势差大于C 点段对应的电势差，将此小段看做是匀强电场，再由E ＝U d ＝Δφd ，可见E Bx >E Cx ，A 项正确；同理可知O 点场强为零，电荷在该点受到的电场力为零，C 项错误；因沿电场线方向电势逐渐降低，则由图可知在O 点左侧，电场方向在x 方向上的分量沿x 轴负方向，在O 点右侧，电场方向在x 方向上的分量沿x 轴正方向，则负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功，所以B项错误、D项正确．6．ACD由题意分析知电荷Q应在点A、B的外侧，如果Q在A点左侧，点电荷q从A由静止释放运动到点B时速度为零，说明点电荷q先做加速运动后做减速运动，在A、B连线某一位置合场强为零，这时Q和q是同种电荷，同理分析，如果Q在B点的右侧，则Q和q一定是同种电荷，A项正确、B项错误；由于只有电场力做功，因此动能与电势能之和不变，且两种能相互转化，又知q的速度先增大后减小，则其电势能先减小后增大，C项正确；由于点电荷q在A、B两点的动能均为零，因此点电荷在A、B两点的电势能相等，则A、B两点电势相等，D项正确．7．C由图可知，P点处等势线比Q点处密集，则P点处的电场强度比Q点处大，该带电质点在P点处受到的电场力比在Q点处大，故B错、C对；若带电质点从P向Q运动，根据合外力指向轨迹弯曲的凹侧知电场力做负功，电势能增加，动能减小；若从Q向P 运动，则电场力做正功，电势能减小，动能增大，故带电质点在P 点处的动能大于在Q点处的动能，在P点具有的电势能小于在Q点具有的电势能，因不知质点所带电荷的电性，则无法判断电势高低，故A、D错误．8．A如图为真空中固定的两个等量异号点电荷＋Q和－Q的电场线和等势线分布情况，其中实线为电场线，虚线为等势线．据电场分布的对称性可知M、N两点电场强度大小相等，方向相同，则同一试探电荷在M、N两点所受的电场力相同，A正确；据“沿着电场线方向电势逐渐降低”及“同一正电荷在电势越高处电势能反而越小”分析可知，B、C两项错；若只将－Q移到P点，则两电荷连线上各处场强增强，由U＝Ed定性分析，可知O点的电势降低，则D 错．9．AC根据题设条件结合正六边形的特点得电势分布情况如图，电场强度方向为由A指向D，由粒子的运动情况知粒子受向左的电场力，则粒子带负电，A正确；粒子从A点到G点过程中电场力做负功，粒子动能减小了ΔE k＝8 eV，即到达点G时的动能为4 eV，B错误；由图可知，粒子若能运动到C点电场力做功－12 eV，所以粒子动能为零，而粒子只有沿AD方向运动，动能才可能为零，可知其显然不能到达C 点，C 正确；粒子从D 点沿DF 方向入射，受向左的电场力作用，做类斜抛运动，粒子过CE 时，将其速度分解知其有沿CE 方向的分速度和水平向左的分速度，则该粒子不可能垂直经过CE ，D 项错误．10．B 带电油滴恰好悬浮时，由平衡条件有：q U d ＝mg ，油滴匀速下落时有v ＝km ，解得q ＝v dg kU ，故B 正确．11．AC 先考虑P 、Q 处两点电荷在a 、b 两点处产生的电场，方向都平行于PQ 连线由P 指向Q ，且大小是b 点场强大于a 点场强，再考虑N 处点电荷在a 、b 两点处产生的电场，方向都沿中垂线向下，即都与P 、Q 在两点处产生的电场垂直，大小也是b 点场强大于a 点场强，故由电场的叠加可知A 正确．由于P 、Q 在a 、b 两点产生的电势都为0，而N 处负电荷在a 点产生的电势高于b 点，故B 错误．根据U ＝Ed 定性分析可知，因a 、b 间的平均场强小于b 、O 间的平均场强，则b 、O 间的电势差大于a 、b 间的电势差，因此a 、O 间的电势差大于a 、b 间电势差的2倍，C 正确．因同一负电荷在电势越高处电势能越小，故D 错误．12．D 根据电场中电场线的疏密代表电场强度的大小，可知E b <E c ，则A 错误；根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知φb >φd ，则B 错误；利用电势能公式E p ＝φq ，又知φd <0，则将负电荷放在d 点时其电势能为正值，所以C 错误；由图知a 点电势高于d 点电势，则将一正电荷由a 点移到d 点的过程中电场力做正功，所以D 正确．。
电场的能的性质经典习题
电场的能的性质(有答案)一、单项选择题1.在一个匀强电场中有a 、b 两点，相距为d ，电场强度为E ，把一个电荷量为q 的正电荷由a 点移到b 点时，克服电场力做功为W ，下列说法正确的是( ) A.该电荷在a 点电势能较b 点大 点电势比b 点电势低、b 两点电势差大小一定为U ＝Ed 、b 两点电势差U ab ＝Wq2.一个带正电的质点，电荷量q ＝×10－9C ，在静电场中由a 点移动到b 点。
在这过程中除静电力外，其他力做的功为×10－5J ，质点的动能增加了×10－5J ，则a 、b 两点间的电势差U ab 为( ) ×104V B.－1×104V ×104 VD.－7×104V3.如图1所示，在xOy 平面内有一个以O 为圆心、半径R ＝ m 的圆，P 为圆周上的一点，O 、P 两点连线与x 轴正方向的夹角为θ。
若空间存在沿y 轴负方向的匀强电场，电场强度大小E ＝100 V/m ，则O 、P 两点的电势差可表示为( ) ＝－10sin θ(V) ＝10sin θ(V) ＝－10cos θ(V) ＝10cos θ(V)4.相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可看作匀强电场，其电场线分布如图2所示。
一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从a 运动到d 的过程中( ) A.粒子的速度一直在增大 B.粒子的电势能一直在减小 C.粒子在a 点的电势能比在d 点大D.粒子的加速度先变大再不变后变小5.如图3，空间中存在水平向左的匀强电场。
在电场中将一带电液滴从b 点由静止释放，液滴沿直线由b 运动到d ，且直线bd 方向与竖直方向成45°角，下列判断正确的是( ) A.液滴带正电荷 B.液滴的电势能减少 C.液滴的重力势能和电势能之和不变 D.液滴的电势能和动能之和不变6.如图4，在M 、N 处固定两个等量同种点电荷，两电荷均带正电。
2021年高考物理电场力性质题型归纳(带答案)
2021年高考物理电磁场模型解题技巧1．巧解电场力的性质问题知识点一电荷及电荷守恒定律1．元电荷、点电荷(1)元电荷：e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同．(2)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．2．静电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．3．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变．(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子．4．感应起电：感应起电的原因是电荷间的相互作用，或者说是电场对电荷的作用．(1)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．(2)当有外加电场时，电荷向导体两端移动，出现感应电荷，当无外加电场时，导体两端的电荷发生中和．知识点二 库仑定律1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在它们的连线上．2．表达式：F ＝k q 1q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫静电力常量． 3．适用条件：真空中的点电荷． 知识点三 电场强度、点电荷的场强1．定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值． 2．定义式：E ＝Fq .单位：N/C 或V/m3．点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E ＝k Qr 2. 4．方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向． 5．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵从平行四边形定则．知识点四 电场线为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱．技巧一 库仑定律的理解和应用1．库仑定律适用条件的三点理解(1)对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r 为两球心之间的距离．(2)对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布．(3)库仑力在r ＝10－15～10－9 m 的范围内均有效，但不能根据公式错误地推论：当r →0时，F →∞.其实，在这样的条件下，两个带电体己经不能再看成点电荷了．2．应用库仑定律的四条提醒(1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小．(2)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向． (3)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反． (4)库仑力存在极大值，由公式F ＝k q 1q 2r 2可以看出，在两带电体的间距及电量之和一定的条件下，当q 1＝q 2时，F 最大．【例1】1．（2020·海南龙华·海口一中高三月考）如图，半径相同的两个金属球A 、B 带有相等的电荷量（可视为点电荷），相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F 。
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2021年高考物理电磁场模型解题技巧2．巧解电场能的性质问题知识点一 电势能、电势1．电势能(1)电场力做功的特点电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关．(2)电势能 ①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功． ②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即AB pA pB p W E E ΔE ＝－＝－2．电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能E p 与它的电荷量q 的比值．(2)定义式：pE φq .(3)矢标性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同．3．等势面(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面．(2)四个特点①等势面一定与电场线垂直．②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小．知识点二 电势差1．定义：电荷在电场中，由一点A 移到另一点B 时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值．2．定义式：AB U AB W q=. 3．电势差与电势的关系：U AB ＝φA －φB ，U AB ＝－U BA .4．影响因素：电势差U AB 由电场本身的性质决定，与移动的电荷q 及电场力做的功W AB 无关，与零电势点的选取无关．知识点三 匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．即U ＝Ed ，也可以写作E U d=。
技巧一 巧判电势高低及电势能大小1．电势高低的判断方法【例1】（2019·赣榆智贤中学高二月考）如图所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面．A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是( )A．A点场强与B点场强相同B．C点电势高于B点电势C．将电子从A点沿虚线移到B点，电场力不做功D．将质子从A点移到C点，其电势能增加【答案】C【解析】A.AB两点的场强大小相等，但方向不同，故A错误；B.沿电场线的方向电势降落，所以B点的等势面的电势高于C点的等势面的电势，故B错误；C.A、B是同一等势面上的两点，它们之间的电势差为0，所以将电子从A点移到B点，电场力不做功．故C正确；D.沿电场线的方向电势降落，所以A点的等势面的电势高于C点的等势面的电势，将质子从A点移到C点，电场力做正功，其电势能减小．故D错误．【例2】（2020·运城市景胜中学高二月考）如图所示，Q1、Q2是两个电荷量相等的点电荷，O点为它们连线的中点，M、N为连线中垂线上的两点。
下列说法正确的是（）A．若Q1、Q2均带正电，则在中垂线上，O点的电场强度不为零B．若Q1带正电、Q2带负电，则在中垂线上，O点的电场强度最大C ．若Q 1带正电、Q 2带负电，则M 点的电场强度大于N 点的电场强度，M 点的电势比N 点的电势高D ．若Q 1、Q 2均带正电，则M 点的电场强度大于N 点的电场强度，M 点的电势比N 点的电势高【答案】B【解析】A ．若1Q 、2Q 均带正电，它们在点O 处产生的电场强度大小相等，方向相反，互相抵消，则中点O 的场强为零，故A 错误；B ．若1Q 带正电、2Q 带负电，由等量异种电荷的电场线分布可知，在中垂线上，O 点的电场强度最大，故B 正确；C ．若1Q 带正电、2Q 带负电，由等量异种电荷的电场线分布可知，M 点的电场强度大于N 点的电场强度，连线的中垂线为等势线，则M 点的电势与N 点的电势相等，故C 错误；D ．若1Q 、2Q 均带正电，中点O 的场强为零，中垂线上无穷远处场强也为0，则从O 点到无穷远处，场强先增大后减小，所以无法确定M 、N 两点的场强大小，中垂线上在连线上方的场强竖直向上，则M 点的电势比N 点的电势高，故D 错误。
故选B 。
【例3】（2020·陕西省洛南中学高二月考）如图所示，M 、N 两点分别放置两个等量异种电荷，A 是它们连线的中点，B 为连线上靠近N 的一点，C 为连线中垂线上处于A 点上方的一点．在A 、B 、C 三点中（ ）A．场强最小的点是C点，电势最高的点是B点B．场强最小的点是A点，电势最高的点是C点C．场强最小的点是A点，电势最高的点是B点D．场强最小的点是C点，电势最高的点是A点【答案】A【解析】根据等量异种电荷电场线的分布，知道E B＞E A＞E C，场强最小的是C点．等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线，知ΦA＝ΦC，沿着电场线方向电势逐渐降低，异种电荷间的电场线由正电荷指向负电荷，知ΦB＞ΦA，所以电势最高点是B点；故A正确，BCD错误．技巧二巧解电场线、等势面(线)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)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．【例4】（2020·江苏扬州中学高二开学考试）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M N ϕϕ、，粒子在M 和N 时加速度大小分别为M N a a 、，速度大小分别为M N v v 、，电势能分别为P P M N E E 、．下列判断正确的是A ．M N M N v v a a <<，B ．M N M N v v ϕϕ<<，C ．P P M N M N E E ϕϕ<<，D ．P P M N M N a aE E <<，【答案】D【解析】 试题分析：将粒子的运动分情况讨论：从M 运动到N ；从N 运动到M ，根据电场的性质依次判断； 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M N a a <；若粒子从M 运动到N 点，则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M N pM pN v v E E ><，，负电荷在低电势处电势能大，故M N ϕϕ>；若粒子从N 运动到M ，则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，故电场力做正功，电势能减小，动能增大，即M N pM pN v v E E ><，，负电荷在低电势处电势能大，故M N ϕϕ>；综上所述，D正确。
【例5】（2019·河北路北·开滦第二中学高二期中）如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，不计重力。
下列说法错误的是（）A．M带负电荷，N带正电荷B．M在b点的动能小于它在a点的动能C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做负功【答案】D【解析】A．由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，由于O点的电荷带正电，所以M带负电荷，N带正电荷，选项A正确；B．M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理可知M的动能减小，所以M在b点的动能小于它在a点的动能，选项B正确；C．d点和e点处在同一等势面上，则N在d点的电势能等于它在e点的电势能，选项C正确；D．N受到排斥力，在从c点运动到d点的过程中库仑斥力做正功，选项D错误。
本题选错误的，故选D。
【例6】（2020·靖远县第四中学高三月考）如图所示，虚线a、b、c、d、e代表电场中的五个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，其中φc = 0。
实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R点恰好在等势面c上，据此可知（）A．a、b、c、d、e五个等势面中，a的电势最高B．P、R、Q三点中，该质点在R点的电势能最小C．该质点在P点的加速度比在Q点的加速度小D．该质点在R点受力方向竖直向下【答案】C【解析】A．由于电场线应垂直等势面，再结合质点电性和轨迹可画出电场方向如图所示，；a点电势最低，故A错误；B．P、R、Q三点中，正电荷在电势低处电势能小，所以该质点在P点电势能最小，故B错误；C．P点处等势面比Q点处稀疏，则P点电场强度小于Q点电场强度，该质点在P点受到的电场力比在Q点受到的电场力小，由牛顿第二定律可知，该质点在P点的加速度比在Q点的加速度小，故C正确；D．该质点在R点的受力方向与等势面垂直，且水平向左，故D错误。
故选C。
【例7】（2020·广东韶关·高三月考）如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a．b．c为粒子的运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是A．粒子在a点的加速度比在b点的加速度小B．粒子在a点的动能比在b点的动能大C．粒子在a点和在c点时速度相同D．粒子在b点的电势能比在c点时的电势能小【答案】D【解析】等势线的疏密程度表示电场强度的大小，故a点的电场强度大于b点的电场强度，根据qEam ，可知粒子在a点的加速度比在b点的加速度大，故A错误；由运动轨迹图，可知若粒子从a到b，电场力做正功，电势能减小，动能增大，若粒子从b到a，电场做负功，电势能增大，动能减小，故粒子在a点的动能比在b点的动能小，故B错误；由图可知a、c两点在同一等势线上，故粒子在a、c 两点具有相同的电势能，根据能量守恒可知，粒子在a、c两点具有相同的动能，故粒子在这两点的速度大小相等，但方向不同，故C错误；因粒子在a、c两点具有相同的动能和电势能，而粒子在a点的动能比在b 点的动能小，电势能更大，故粒子在b 点的电势能比在c 点时的电势能小，故D 正确；故选D.技巧三 公式E ＝U d 的拓展应用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．由E ＝U d 可推出的两个重要推论推论1：如图甲所示，匀强电场中任一线段AB 的中点C 的电势，等于两端点电势的等差中项，即φC ＝φA ＋φB 2.证明：设AC ＝CB ＝d ，则φA －φC ＝Ed cos θ，φC －φB ＝Ed cos θ所以有：φC ＝φA ＋φB 2.推论2：如图乙所示，若匀强电场中两线段AB ＝CD 且AB ∥CD ，则φA －φB ＝φC －φD .证明：设AB ＝CD ＝d ，则φA －φB ＝Ed cos θ，φC －φD ＝Ed cos θ所以有：φA －φB ＝φC －φD .【例8】（2018·镇平县第一高级中学高考模拟）如图所示，在直角三角形所在的平面内存在匀强电场，其中A 点电势为0．B 点电势为3V．C 点电势为6V ．己知．ACB．30°．AB 为AC 的中点．，将一点电荷放在D 点，且点电荷在C 点产生的场强为1.5N/C ，则放入点电荷后，B 点场强为． ．A ．2.5N/CB ．3.5N/C C ．N/C D【答案】A【解析】 在匀强电场中，D 点电势为3V 2A CD ϕϕϕ+==；因此BD 连线即为等势线，画出电场线如图所示；因AB =，则AB 两点沿电场线方向的距离为cos30=1.5m d AB =⋅︒；BA 间的电势差U =φB -φA =3V；则匀强电场的场强2N/C U E d==；由于点电荷在C 点产生的场强为1.5N/C ，则点电荷在B 点产生的场强也为1.5N/C ，方向与匀强电场的电场强度方向垂直因此B 2.5N/C =；故A 正确， B；C；D 错误．故选A.【例9】（2020·山东高三二模）如图所示，半径为40cm 的圆处在竖直平面内，存在与OA 方向平行的匀强电场。