新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題44 電場(chǎng)能的性質(zhì)（原卷版）

專題44電場(chǎng)能的性質(zhì)導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷目標(biāo)2電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系目標(biāo)3電場(chǎng)線、等勢(shì)面及運(yùn)動(dòng)軌跡的問題【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷1．電勢(shì)高低的判斷“四法”判斷方法方法解讀電場(chǎng)線方向法沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低場(chǎng)源電荷正負(fù)法取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值；越靠近正電荷處電勢(shì)越高，越靠近負(fù)電荷處電勢(shì)越低電勢(shì)能大小法同一正電荷的電勢(shì)能越大的位置處電勢(shì)越高，同一負(fù)電荷的電勢(shì)能越大的位置處電勢(shì)越低靜電力做功法根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)，將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入，由UAB的正負(fù)判斷φA、φB的高低2．電勢(shì)能的大小判斷“四法”判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢(shì)及正負(fù)號(hào)一起代入公式EpA＝qφA計(jì)算，EpA＞0時(shí)值越大，電勢(shì)能越大；EpA＜0時(shí)絕對(duì)值越大，電勢(shì)能越小電勢(shì)高低法同一正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大；同一負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大靜電力做功法靜電力做正功，電勢(shì)能減??；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加能量守恒法在電場(chǎng)中，若只有靜電力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化而且其和守恒，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減??；反之，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加【例1】真空中有一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)大小為E，電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)固定著兩個(gè)電荷量均為Q的正點(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)的連線水平，O為其連線的中點(diǎn)，SKIPIF1<0是兩點(diǎn)電荷連線垂直平分線上的兩點(diǎn)，且SKIPIF1<0，SKIPIF1<0兩點(diǎn)在兩點(diǎn)電荷的連線上，四邊形SKIPIF1<0恰好形成一個(gè)菱形，則下列說法中正確的是（）A．SKIPIF1<0兩點(diǎn)的電勢(shì)不同，a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)B．若帶正電的試探電荷（忽略重力）在d點(diǎn)可處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么僅改變電性，試探電荷仍能靜止在d點(diǎn)C．將質(zhì)子從O點(diǎn)沿豎直方向移到c點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力一直變大D．電子在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大于其在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能【例2】下圖為靜電植絨的原理圖。帶負(fù)電的金屬網(wǎng)中盛有絨毛，真空中帶負(fù)電的絨毛一旦與布匹上的黏合劑接觸就粘貼在布匹上，則帶負(fù)電的絨毛從帶負(fù)電的金屬網(wǎng)到布匹的運(yùn)動(dòng)過程中（）A．做勻速運(yùn)動(dòng)B．做加速運(yùn)動(dòng)C．電勢(shì)能逐漸增大D．運(yùn)動(dòng)經(jīng)過處各點(diǎn)電勢(shì)逐漸升高電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由公式U＝Ed得出的“一式二結(jié)論”2．等分法及其應(yīng)用(1)等分法：如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為n段，則每段兩端點(diǎn)的電勢(shì)差等于原電勢(shì)差的eq\f(1,n)，采用這種等分間距求電勢(shì)問題的方法，叫作等分法。(2)“等分法”的應(yīng)用思路：【例3】如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一直角三角形ABC，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；AC邊長(zhǎng)1m。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與三角形ABC在同一平面內(nèi)。一電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為10eV，從A點(diǎn)移到C點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為5eV。則（）A．B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC為-10VB．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由A點(diǎn)指向B點(diǎn)C．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為10V/mD．一電子從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電勢(shì)能增加5eV【例4】如圖，圓心為O的圓處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與圓平面平行，ab和cd為圓的兩條直徑，SKIPIF1<0。將一電荷量為q的正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為W（SKIPIF1<0）；若將該電荷從d點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功也為W。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的電勢(shì)相等B．電場(chǎng)強(qiáng)度方向由a指向dC．a(chǎn)、O兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于SKIPIF1<0D．將該電荷從d點(diǎn)移到圓周上不同點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功最大值為SKIPIF1<0W電場(chǎng)線、等勢(shì)面及運(yùn)動(dòng)軌跡的問題1．幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面電場(chǎng)等勢(shì)面重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于電場(chǎng)線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場(chǎng)以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)連線的中垂線上電勢(shì)處處為零等量同種(正)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)的電勢(shì)最低；中垂線上，中點(diǎn)的電勢(shì)最高2．帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問題的分析方法(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲)，從而分析電場(chǎng)方向或電荷的正負(fù)。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負(fù)，從而確定電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的變化等。(3)根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況?！纠?】如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為SKIPIF1<01、SKIPIF1<02、SKIPIF1<03和SKIPIF1<04，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，一帶負(fù)電的粒子，重力不計(jì)，在該電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如虛線所示，a、b、c、d是其運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面的四個(gè)交點(diǎn)，則可以判斷（）A．SKIPIF1<04等勢(shì)面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)處處相同B．四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是SKIPIF1<0C．粒子從a運(yùn)動(dòng)到d的過程中靜電力一直做負(fù)功D．粒子在a、b、c、d四點(diǎn)的速度大小關(guān)系是va＜vb＜vc＝vd【例6】2020年2月，中國(guó)科學(xué)家通過冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S蛋白與人體細(xì)胞表面ACE2蛋白的結(jié)合過程，首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分，在電子顯微鏡中電子束相當(dāng)于光束，通過由電場(chǎng)或磁場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡實(shí)現(xiàn)會(huì)聚或發(fā)散作用，其中的一種電子透鏡的電場(chǎng)分布如圖所示，其中虛線為等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。一電子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，其軌跡如圖中實(shí)線所示，a、b、c是軌跡上的三點(diǎn)，且b點(diǎn)的動(dòng)能大于a點(diǎn)的動(dòng)能，則下列說法正確的是（

）A．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C．電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能D．電子經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的速度【多維度分層專練】1．如圖所示，空間有一圓錐SKIPIF1<0，點(diǎn)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別是兩母線的中點(diǎn)?，F(xiàn)在頂點(diǎn)SKIPIF1<0處固定一帶正電的點(diǎn)電荷，下列說法中正確的是（）A．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B．將一帶負(fù)電的試探電荷從B點(diǎn)沿直徑移到SKIPIF1<0點(diǎn)，其電勢(shì)能先減小后增大C．平行于底面且圓心為SKIPIF1<0的截面為等勢(shì)面D．若SKIPIF1<0點(diǎn)的電勢(shì)為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0點(diǎn)的電勢(shì)為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0連線中點(diǎn)SKIPIF1<0處的電勢(shì)SKIPIF1<0等于SKIPIF1<02．如圖所示為五個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況，a、b、c、d是電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，曲線cd是一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，則下列說法正確的是（）A．該帶電粒子帶正電B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)C．帶電粒子在c點(diǎn)的動(dòng)能小于在d點(diǎn)的動(dòng)能D．帶電粒子在c點(diǎn)的加速度小于在d點(diǎn)的加速度3．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的六個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E、F為正八面體的六個(gè)頂點(diǎn)，已知BE中點(diǎn)O的電勢(shì)為零，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為7V、-1V、3V，則E、F兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為（

）A．2V、-2V B．1V、-3VC．1V、-5V D．2V、-4V4．如圖所示，A、B、C、D是真空中正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，所有棱長(zhǎng)都為SKIPIF1<0，則該正四面體處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與三角形SKIPIF1<0所在平面平行，已知A、B和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。該正四面體的外接球面上的電勢(shì)最低值、最高值分別為（）A．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0 B．0、SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0、SKIPIF1<05．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一圓心角為120°的扇形OAB，且扇形所在的平面平行于電場(chǎng)線、半徑OA為2m，C點(diǎn)為圓弧的中點(diǎn)。規(guī)定O點(diǎn)的電勢(shì)為零，把一個(gè)電荷量為1×10-7C的負(fù)電荷從O點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)其電勢(shì)能增加2×10-7J，再將該電荷沿圓弧從A移到C電場(chǎng)力做功4×10-7J，則（）A．過B點(diǎn)的電場(chǎng)線方向由O指向BB．C點(diǎn)電勢(shì)為-2VC．電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2V/mD．該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為4×10-7J6．如圖所示，空間中a、b、c、d、e、f、a′、b′、c′、d′、e′、f′分別為兩個(gè)完全一樣的立方體圖形的頂點(diǎn)（其中b、e、e′、b′為兩個(gè)立方體重合面的頂點(diǎn)），在a′、b′、c′所在直線上放置電荷量均為Q的異種點(diǎn)電荷M、N，M帶正電且M、N關(guān)于b′對(duì)稱。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等B．c、f兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相同C．將電子從a點(diǎn)移到c′點(diǎn)，電子的電勢(shì)能增加D．將電子從b點(diǎn)移到e′點(diǎn)，電子的電勢(shì)能減少7．如圖，在一塊面積很大的接地金屬平板的上方固定一個(gè)帶負(fù)電的小球，虛線是金屬平板上方電場(chǎng)的等勢(shì)面（相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差都相等），實(shí)線是某一帶電粒子先后經(jīng)過M和N處的運(yùn)動(dòng)軌跡。若該帶電粒子在M和N處受到的電場(chǎng)力大小分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，相應(yīng)的電勢(shì)能分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，則（）A．該粒子可能帶負(fù)電B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．該粒子從M運(yùn)動(dòng)到N的過程中，電場(chǎng)力對(duì)它做負(fù)功D．由于靜電感應(yīng)，在金屬平板的上表面帶負(fù)電荷8．如圖所示，實(shí)線為兩個(gè)點(diǎn)電荷SKIPIF1<0、SKIPIF1<0產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛直線cd為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0連線的垂直平分線，O為垂足，c、d兩點(diǎn)在垂直平分線上且關(guān)于SKIPIF1<0、SKIPIF1<0連線對(duì)稱。一電子只在電場(chǎng)力的作用下從a點(diǎn)沿虛曲線途經(jīng)O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0的電荷量小于SKIPIF1<0的電荷量B．c、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相同，場(chǎng)強(qiáng)相同C．電子過O點(diǎn)時(shí)的加速度大于過a點(diǎn)時(shí)的加速度D．電子在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能9．如圖所示，A、B、C、D、E、F為勻強(qiáng)電場(chǎng)中一個(gè)正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方向與正六邊形所在平面平行。A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為1V、2V、4V，AB邊長(zhǎng)度為2