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。
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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。