第九章第2講　靜電場中能的性質(zhì)-2025版高考總復(fù)習(xí)物理

[基礎(chǔ)落實(shí)練]1．(多選)(2024·四川廣元模擬)以下關(guān)于電場性質(zhì)的敘述，正確的是()A．電場線越密的地方，電勢越高B．電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小數(shù)量上等于單位電荷量的電荷在該點(diǎn)所受電場力的大小C．電場中同一等勢面上的各點(diǎn)電勢和電場強(qiáng)度均相同D．正點(diǎn)電荷或負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場，都有離點(diǎn)電荷越近，電場強(qiáng)度越大的規(guī)律解析：電場線越密的地方，電場強(qiáng)度越大，但是電勢不一定越高，例如距離負(fù)點(diǎn)電荷越近的地方，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)E＝eq\f(F,q)可知，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小數(shù)量上等于單位電荷量的電荷在該點(diǎn)所受電場力的大小，選項(xiàng)B正確；電場中同一等勢面上的各點(diǎn)電勢相同，但是電場強(qiáng)度不一定相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；正點(diǎn)電荷或負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，離點(diǎn)電荷越近，電場線越密集，則電場強(qiáng)度越大，選項(xiàng)D正確。答案：BD2.如圖所示，實(shí)線為某電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面，A、B、C是電場中的三點(diǎn)，下列說法正確的是()A．三點(diǎn)中，B點(diǎn)的場強(qiáng)最大B．三點(diǎn)中，A點(diǎn)的電勢最高C．將一帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷從A移動(dòng)到B，電勢能增大D．將一帶正電的檢驗(yàn)電荷從A移動(dòng)到B和從A移動(dòng)到C，電勢能的變化相同解析：電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小，所以三點(diǎn)中，A點(diǎn)場強(qiáng)最大，A錯(cuò)誤；沿電場線方向，電勢逐漸降低，A點(diǎn)電勢最低，B錯(cuò)誤；將一帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷從A移動(dòng)到B，電場力做正功，電勢能減小，C錯(cuò)誤；因?yàn)锽、C兩點(diǎn)在同一等勢面上，所以將一帶正電的檢驗(yàn)電荷從A移動(dòng)到B和從A移動(dòng)到C，電場力做的功相同，電勢能變化相同，D正確。答案：D3．(多選)(2023·廣東卷)電子墨水是一種無光源顯示技術(shù)，它利用電場調(diào)控帶電顏料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色。透明面板下有一層膠囊，其中每個(gè)膠囊都是一個(gè)像素。如圖所示，膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負(fù)電的黑色微粒。當(dāng)膠囊下方的電極極性由負(fù)變正時(shí)，微粒在膠囊內(nèi)遷移(每個(gè)微粒電量保持不變)，像素由黑色變成白色。下列說法正確的有()A．像素呈黑色時(shí)，黑色微粒所在區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢B．像素呈白色時(shí)，黑色微粒所在區(qū)域的電勢低于白色微粒所在區(qū)域的電勢C．像素由黑變白的過程中，電場力對白色微粒做正功D．像素由白變黑的過程中，電場力對黑色微粒做負(fù)功解析：像素呈黑色時(shí)，當(dāng)膠囊下方的電極帶負(fù)電，像素膠囊里電場線方向向下，所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢，故A正確；像素呈白色時(shí)，當(dāng)膠囊下方的電極帶正電，像素膠囊里電場線方向向上，所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢，故B錯(cuò)誤；像素由黑變白的過程中，黑色微粒受到的電場力向下，位移向下，白色微粒受到的電場力向上，位移向上，所以電場力對白色和黑色微粒都做正功，故C正確，D錯(cuò)誤。答案：AC4．某形狀不規(guī)則的導(dǎo)體置于靜電場中，由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體周圍出現(xiàn)了如圖所示的電場分布，圖中虛線表示電場線，實(shí)線表示等勢面，A、B、C為電場中的三個(gè)點(diǎn)。下列說法正確的是()A．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度B．A點(diǎn)的電勢低于B點(diǎn)的電勢C．將電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢能增加D．將電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做正功解析：根據(jù)電場線的疏密程度反映電場強(qiáng)度的大小，知A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；沿電場線方向電勢降低，所以A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢，故B錯(cuò)誤；將電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢降低，又電子帶負(fù)電，故其電勢能增加，電場力做負(fù)功，C正確，D錯(cuò)誤。答案：C5．(2023·湖北卷)在正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中有M、N兩點(diǎn)，其電勢分別為φM、φN，電場強(qiáng)度大小分別為EM、EN。下列說法正確的是()A．若φM>φN，則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)的遠(yuǎn)B．若EM<EN，則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)的近C．若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做正功，則φM<φND．若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做負(fù)功，則EM>EN解析：沿著電場線的方向電勢降低，根據(jù)正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場特點(diǎn)可知若φM>φN，則M點(diǎn)到正點(diǎn)電荷Q的距離比N點(diǎn)的近，故A錯(cuò)誤；電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小，根據(jù)正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場特點(diǎn)可知若EM<EN，則M點(diǎn)到正點(diǎn)電荷Q的距離比N點(diǎn)的遠(yuǎn)，故B錯(cuò)誤；若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做正功，則是逆著電場線運(yùn)動(dòng)，電勢增加，故有φM<φN，故C正確；若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做負(fù)功，則是逆著電場線運(yùn)動(dòng)；根據(jù)正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場特點(diǎn)可知EM<EN，故D錯(cuò)誤。故選C。答案：C6.(多選)(2023·海南卷)如圖所示，正三角形三個(gè)頂點(diǎn)固定三個(gè)帶等量電荷的點(diǎn)電荷，其中A、B帶正電，C帶負(fù)電，O、M、N為AB邊的四等分點(diǎn)。下列說法正確的是()A．M、N兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B．M、N兩點(diǎn)的電勢相同C．負(fù)電荷在M點(diǎn)的電勢能比在O點(diǎn)時(shí)要小D．負(fù)電荷在N點(diǎn)的電勢能比在O點(diǎn)時(shí)要大解析：經(jīng)分析可知M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等，方向不同，A錯(cuò)；M、N兩點(diǎn)在A、B的電場中位于同一等勢面上，比O點(diǎn)電勢要高，同時(shí)M、N兩點(diǎn)在C的電場中也位于同一等勢面上，也比O點(diǎn)電勢要高，所以M、N兩點(diǎn)位于同一等勢面上，電勢相同，B對；由于M(N)點(diǎn)電勢高于O點(diǎn)電勢，根據(jù)Ep＝qφ可知，負(fù)電荷在O點(diǎn)的電勢能高于在M(N)點(diǎn)的電勢能，C對，D錯(cuò)。答案：BC7.(多選)如圖，在勻強(qiáng)電場中有一虛線圓，ab和cd是圓的兩條直徑，其中ab與電場方向的夾角為60°，ab＝0.2m，cd與電場方向平行，a、b兩點(diǎn)的電勢差Uab＝20V。則()A．電場強(qiáng)度的大小E＝200V/mB．b點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低5VC．將電子從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場力做正功D．電子在a點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能解析：根據(jù)Uab＝E·ab·cos60°，可得電場強(qiáng)度的大小E＝eq\f(Uab,ab·cos60°)＝200V/m，A正確；沿電場線電勢逐漸降低，可知b點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的電勢高，B錯(cuò)誤；將電子從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，因電子所受的電場力與位移反向，可知電場力做負(fù)功，C錯(cuò)誤；因a點(diǎn)的電勢低于c點(diǎn)電勢，則電子在a點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能，D正確。答案：AD[能力提升練]8.(2024·四川綿陽中學(xué)高三診斷)如圖所示，某靜電場的電場線如圖中帶箭頭的實(shí)線所示，虛線AB、CD為等勢線，帶電粒子甲從A點(diǎn)以大小為v0的初速度射入電場，到達(dá)C點(diǎn)，軌跡如圖中1所示，帶電粒子乙從B點(diǎn)以大小為v0的初速度射入電場，到達(dá)D點(diǎn)，軌跡如圖中2所示，不計(jì)粒子的重力和粒子間作用力，兩粒子的電荷量絕對值相等，則下列判斷正確的是()A．粒子甲帶正電，粒子乙?guī)ж?fù)電B．粒子甲從A點(diǎn)到C點(diǎn)過程中，速度一直減小C．粒子乙從B點(diǎn)到D點(diǎn)過程中，電場力做正功D．粒子甲在C點(diǎn)的電勢能一定大于粒子乙在D點(diǎn)的電勢能解析：根據(jù)粒子做曲線運(yùn)動(dòng)受到的電場力處于軌跡的凹側(cè)，可知粒子甲受到的電場力方向與電場方向相反，粒子甲帶負(fù)電；粒子乙受到的電場力方向與電場方向相同，粒子乙?guī)д?，故A錯(cuò)誤；粒子乙從B點(diǎn)到D點(diǎn)過程中，電場力與速度方向的夾角小于90°，電場力做正功，故C正確；粒子甲從A點(diǎn)到C點(diǎn)過程中，電場力先做負(fù)功，后做正功，粒子甲的速度先減小后增大，故B錯(cuò)誤；C點(diǎn)與D點(diǎn)在同一等勢線上，可知兩點(diǎn)電勢相等，根據(jù)Ep＝qφ，雖然知道粒子甲帶負(fù)電，粒子乙?guī)д?，但由于不清楚C點(diǎn)與D點(diǎn)的電勢是大于零還是小于零，故無法判斷粒子甲在C點(diǎn)的電勢能與粒子乙在D點(diǎn)的電勢能的大小關(guān)系，故D錯(cuò)誤。答案：C9．(2024·四川成都聯(lián)考)直線GH是某電場中的一條電場線，方向如圖所示，一帶正電的粒子只在電場力的作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，軌跡為一拋物線。則下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小可能是Ea>EbB．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢大小可能是φa<φbC．帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，動(dòng)能一定是一直增大D．帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，電勢能可能先增大后減小解析：因?yàn)榱Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線，粒子加速度恒定，粒子受力恒定，故該電場一定是勻強(qiáng)電場，a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等，故A錯(cuò)誤；根據(jù)沿電場線方向電勢降低，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，故B錯(cuò)誤；根據(jù)粒子做曲線運(yùn)動(dòng)過程中，受到的合力指向軌跡內(nèi)側(cè)，并且粒子帶正電，受到的電場力方向和電場線方向相同，故可知粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡有圖中1、2所示兩種情況，由圖線2可知電場力一直做正功，動(dòng)能增大，電勢能減小，由圖線1可知電場力先做負(fù)功后做正功，電勢能先增大后減小，故C錯(cuò)誤，D正確。答案：D10．(多選)(2023·山東卷)如圖所示，正六棱柱上下底面的中心為O和O′，A、D兩點(diǎn)分別固定等量異號(hào)的點(diǎn)電荷。下列說法正確的是()A．F′點(diǎn)與C′點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等B．B′點(diǎn)與E′點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同C．A′點(diǎn)與F′點(diǎn)的電勢差小于O′點(diǎn)與D′點(diǎn)的電勢差D．將試探電荷＋q由F點(diǎn)沿直線移動(dòng)到O點(diǎn)，其電勢能先增大后減小解析：F′點(diǎn)和B′點(diǎn)關(guān)于平面ADD′A′對稱，根據(jù)等量異號(hào)點(diǎn)電荷電場分布的對稱性可知EF′＝EB′，同理可知EE′＝EC′，F(xiàn)′點(diǎn)和E′點(diǎn)關(guān)于AD連線的中垂面對稱，根據(jù)等量異號(hào)點(diǎn)電荷電場分布的對稱性可知EF′＝EE′，則EF′＝EC′＝EB′＝EE′，但四個(gè)點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向均不相同，故A正確，B錯(cuò)誤；連接A′D′，由等量異號(hào)點(diǎn)電荷電勢分布可知O′點(diǎn)電勢為0，F(xiàn)′點(diǎn)電勢為正，依據(jù)A′D′連線上場強(qiáng)關(guān)于O′點(diǎn)對稱，可知UA′F′＜UO′D′，故C正確；如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知β＝30°，作出在F點(diǎn)試探電荷所受電場力的示意圖，設(shè)正六邊形的邊長為a，F(xiàn)A＝eq\f(kq,a2)，F(xiàn)D＝eq\f(kq,3a2)，則tanα＝eq\f(FA,FD)＝3＞eq\r(3)＝tan60°，則α＞60°，即在F點(diǎn)試探電荷所受電場力與FO的夾角大于90°，在O點(diǎn)試探電荷所受電場力的方向沿OD方向，此時(shí)電場力與FO的夾角為60°，則在試探電荷從F到O的過程中，電場力對其先做負(fù)功，后做正功，則試探電荷的電勢能先增大后減小，故D正確。答案：ACD11.(多選)(2024·四川宜賓高三診斷)如圖所示，以A、B、C、D為頂點(diǎn)的長方形處于一平行板電容器(未畫出)形成的勻強(qiáng)電場中，長方形所在平面與兩平行板垂直，AB的長度為8cm，BC的長度為6cm，D點(diǎn)距帶正電荷的電容器極板的距離為20cm。取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為9V、25V、16V。則()A．D點(diǎn)電勢為0B．D點(diǎn)電勢為18VC．兩平行板間的電勢差為50VD．兩平行板間的電勢差為100V解析：在勻強(qiáng)電場中，平行且相等的兩線段電勢差相等，可得φB－φA＝φC－φD，代入數(shù)據(jù)可得φD＝0，故A正確，B錯(cuò)誤；如圖所示，將CD分為8等分，則每一等分對應(yīng)1cm，所以F點(diǎn)的電勢為9V，連接AF，過D點(diǎn)做AF的垂線DG，由幾何關(guān)系可得DG的長度為DG＝eq\f(AD·DF,AF)，解得DG＝3.6cm，所以電場強(qiáng)度的大小為E＝eq\f(UDG,DG)，解得E＝250V/m，又因?yàn)镈點(diǎn)的電勢為0，且D點(diǎn)距正極板的距離為20cm，由對稱性可知，兩極板間的距離為40cm，所以兩極板間的電勢差為U＝Ed＝100V，故D正確，C錯(cuò)誤。答案：AD12.(多選)(2024·四川成都樹德中學(xué)高三診斷)如圖所示，勻強(qiáng)電場中有A、B、C三點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)間的距離為2.5cm，A、C兩點(diǎn)間的距離為8cm，∠BAC＝37°，勻強(qiáng)電場方向平行于A、B、C三點(diǎn)所確定的平面?，F(xiàn)把電荷量q＝5×10-9C的帶正電的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，該過程中電場力做功W1＝2.5×10-8J，當(dāng)將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場力做功W2＝1×10-7J(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，若取A點(diǎn)的電勢為零，則()A．該點(diǎn)電荷在B點(diǎn)的電勢能為2.5×10-8JB．A、B兩點(diǎn)的電勢差為5VC．C點(diǎn)的電勢為20VD．勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為250V/m解析：點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，電場力做正功，電勢能減小，因在A點(diǎn)的電勢為零，可知該點(diǎn)電荷在B點(diǎn)的電勢能為－2.5×10-8J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由U＝eq\f(W,q)可得A、B間的電勢差UAB＝eq\f(W1,q)＝eq\f(2.5×10-8,5×10-9)V＝5V