高考物理一轮复习练习：7.2《电场能的性质》(含答案详解)

1、配餐作业配餐作业电场能的性质电场能的性质见学生用书见学生用书 P349A 组组基础巩固题基础巩固题1如图所示，如图所示，M、N 两点分别放置两个等量异种电荷，两点分别放置两个等量异种电荷，A 是它们连是它们连线的中点，线的中点，B 为连线上靠近为连线上靠近 N 的一点，的一点，C 为连线中垂线上处于为连线中垂线上处于 A 点点上方的一点。在上方的一点。在 A、B、C 三点中三点中()A场强最小的点是场强最小的点是 A 点，电势最高的点是点，电势最高的点是 B 点点B场强最小的点是场强最小的点是 A 点，电势最高的点是点，电势最高的点是 C 点点C场强最小的点是场强最小的点是 C 点，电势最高的

2、点是点，电势最高的点是 B 点点D场强最小的点是场强最小的点是 C 点，电势最高的点是点，电势最高的点是 A 点点解析解析根据等量异种电荷电场线的分布根据等量异种电荷电场线的分布，知道知道 EBEAEC，场强最小场强最小的是的是 C 点。等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线，知点。等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线，知AC， 沿着电场线方向电势逐渐降低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异种电荷间的电场线由正电荷指向负电荷向负电荷，知知BA，所以电势最高点是所以电势最高点是 B 点点，故故 A、B、D 项错误项错误，C 项正确。项正确。答案答案C2(汉中月考汉中

3、月考)在维护和检修高压供电线路时在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业电工经常要在高压线上带电作业。 为了保障电工的安全为了保障电工的安全， 电工全身要电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服穿上用金属丝线编织的衣服(如图甲如图甲)。图乙中电工站在高压直流输电图乙中电工站在高压直流输电线的线的 A 供电线上作业，其头顶上方有供电线上作业，其头顶上方有 B 供电线，供电线，B 供电线的电势高供电线的电势高于于 A 供电线的电势供电线的电势。虚线表示电工周围某一截面上的等势面虚线表示电工周围某一截面上的等势面，c、d、e、f 是不同等势面上的四个点

4、，以下说法正确的是是不同等势面上的四个点，以下说法正确的是()A在在 c、d、e、f 四点中，四点中，c 点的电场最强点的电场最强B在在 c、d、e、f 四点中，四点中，f 点的电势最高点的电势最高C若将某电子由若将某电子由 c 移到移到 f，其电势能将增大，其电势能将增大D将电子在将电子在 d 点由静止释放，它会向点由静止释放，它会向 e 点所在等势面运动点所在等势面运动解析解析在在 c、d、e、f 四点中四点中，f 点所处的等差等势面密集点所处的等差等势面密集，故电场线故电场线也密集，场强较大，选项也密集，场强较大，选项 A 错误；因错误；因 B 供电线的电势高于供电线的电势高于 A 供电

5、线供电线的电势的电势，故故 c 等势面电势最高等势面电势最高，选项选项 B 错误错误；f 点电势最低点电势最低，故若将故若将某电子由某电子由 c 移到移到 f，其电势能将增大其电势能将增大，选项选项 C 正确正确；电场方向由电场方向由 c 等等势面指向势面指向 f 等势面等势面，故将某电子在故将某电子在 d 点由静止释放点由静止释放，它会向它会向 c 点所在点所在等势面运动，选项等势面运动，选项 D 错误。错误。答案答案C3(多选多选)真空中有一带负电的点电荷仅在库仑力作用下绕固定的点真空中有一带负电的点电荷仅在库仑力作用下绕固定的点电荷电荷Q 运动，其轨迹为椭圆，如图所示。已知运动，其轨迹为

6、椭圆，如图所示。已知 a、b、c、d 为椭圆为椭圆的四个顶点的四个顶点， Q处在椭圆的一个焦点上处在椭圆的一个焦点上， 则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A负电荷在负电荷在 a、c 两点所受的电场力相同两点所受的电场力相同B负电荷在负电荷在 a 点和点和 c 点的电势能相等点的电势能相等C负电荷由负电荷由 b 运动到运动到 d 的过程中电势能增加，动能减少的过程中电势能增加，动能减少D负电荷由负电荷由 a 经经 b 运动到运动到 c 的过程中，电势能先增加后减少的过程中，电势能先增加后减少解析解析在在 a、c 两点负电荷所受电场力方向不同，两点负电荷所受电场力方向不同，A 项错误；以单个

7、项错误；以单个点电荷为球心的球面是等势面，所以点电荷为球心的球面是等势面，所以 a、c 两点电势相等，根据电势两点电势相等，根据电势与电势能的关系可知与电势能的关系可知，负电荷在负电荷在 a、c 两点电势能也相等两点电势能也相等，B 项正确项正确；负电荷由负电荷由 b 到到 d 过程中过程中， 电场力始终做负功电场力始终做负功， 电势能增加电势能增加， 动能减少动能减少，C 项正确项正确； 负电荷由负电荷由 a 经经 b 到到 c 的过程中的过程中， 电场力先做正功再做负功电场力先做正功再做负功，故电势能先减少后增加，故电势能先减少后增加，D 项错误。项错误。答案答案BC4如图所示，固定的光滑

8、绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物如图所示，固定的光滑绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物块块 P，将另一个带电小物块，将另一个带电小物块 Q 在斜面的某位置由静止释放，它将沿在斜面的某位置由静止释放，它将沿斜面向上运动。设斜面足够长，则在斜面向上运动。设斜面足够长，则在 Q 向上运动过程中向上运动过程中()A物块物块 P、Q 的电势能和动能之和先增大后减小的电势能和动能之和先增大后减小B物块物块 P、Q 的重力势能和电势能之和先减小后增大的重力势能和电势能之和先减小后增大C物块物块 P、Q 的重力势能和电势能之和先增大后减小的重力势能和电势能之和先增大后减小D物块物块 P、Q 的重力势能和

9、动能之和先增大后减小的重力势能和动能之和先增大后减小解析解析物体物体 Q 在沿斜面方向上受向上的电场力和重力沿斜面向下的在沿斜面方向上受向上的电场力和重力沿斜面向下的分力作用分力作用， 当物体向上滑动时当物体向上滑动时， 随电场力的减小随电场力的减小， 加速度先逐渐减小加速度先逐渐减小，然后反向增加然后反向增加， 即速度先增加后减小即速度先增加后减小； 因系统只有重力和电场力做功因系统只有重力和电场力做功，则系统的电势能、重力势能和动能守恒，即则系统的电势能、重力势能和动能守恒，即 Ep电电Ep重重Ek常数常数，则在则在 Q 向上运动过程中向上运动过程中，随重力势能的增加随重力势能的增加，物块

10、物块 P、Q 的电势能和的电势能和动能之和逐渐减小，动能之和逐渐减小，A 项错误；在项错误；在 Q 向上运动过程中动能先增大后向上运动过程中动能先增大后减小减小，故物块故物块 P、Q 的重力势能和电势能之和先减小后增大的重力势能和电势能之和先减小后增大，B 项正项正确，确，C 项错误；在项错误；在 Q 向上运动过程中，电势能逐渐减小，故物块向上运动过程中，电势能逐渐减小，故物块 P、Q 的重力势能和动能之和逐渐增大，的重力势能和动能之和逐渐增大，D 项错误。项错误。答案答案B5(多选多选)如图所示，一水平面内的半圆形玻璃管，内壁光滑，在两如图所示，一水平面内的半圆形玻璃管，内壁光滑，在两管口分

11、别固定带正电的点电荷管口分别固定带正电的点电荷 Q1、Q2，管内靠近管内靠近 Q1处有一带正电的处有一带正电的小球小球(带电量很小带电量很小)， 小球由静止开始释放小球由静止开始释放， 经过管内经过管内 b 点时速度最大点时速度最大，经过经过 a、c 两点时速度的大小相等，整个运动过程中小球的电荷量保两点时速度的大小相等，整个运动过程中小球的电荷量保持不变持不变。 下面关于下面关于 a、 c 两点的电势及两点的电势及 b 点场强的判断正确的是点场强的判断正确的是()AacBacCb 点的场强为点的场强为 E1Db 点的场强为点的场强为 E2解析解析因为带电小球在因为带电小球在 a、c 两处的动

12、能相等，且整个过程中只有电两处的动能相等，且整个过程中只有电场力对带电小球做功场力对带电小球做功， 带电小球的动能与电势能的总和不变带电小球的动能与电势能的总和不变， 故带电故带电小球在小球在 a、c 两处的电势能也相等两处的电势能也相等，a、c 两处的电势相等两处的电势相等，A 项正确项正确；因为带电小球在因为带电小球在 b 点处的速度最大，此处带电小球所受的合力为零点处的速度最大，此处带电小球所受的合力为零，圆管的弹力沿半径方向，故带电小球所受的电场力也应沿半径方向圆管的弹力沿半径方向，故带电小球所受的电场力也应沿半径方向，C 项正确。项正确。答案答案AC6(2017江苏江苏)(多选多选)

13、在在 x 轴上有两个点电荷轴上有两个点电荷 q1、q2，其静电场的电势其静电场的电势在在 x 轴上分布如图所示。下列说法正确有轴上分布如图所示。下列说法正确有()Aq1和和 q2带有异种电荷带有异种电荷Bx1处的电场强度为零处的电场强度为零C负电荷从负电荷从 x1移到移到 x2，电势能减小，电势能减小D负电荷从负电荷从 x1移到移到 x2，受到的电场力增大，受到的电场力增大解析解析由图知由图知 x1处的电势等于零处的电势等于零，所以所以 q1和和 q2带有异种电荷带有异种电荷，A 项项正确；图象的斜率描述该处的电场强度，故正确；图象的斜率描述该处的电场强度，故 x1处场强不为零，处场强不为零，

14、B 项项错误错误；负电荷从负电荷从 x1移到移到 x2，由低电势向高电势移动由低电势向高电势移动，电场力做正功电场力做正功，电势能减小，故电势能减小，故 C 项正确；由图知，负电荷从项正确；由图知，负电荷从 x1移到移到 x2，电场强度，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以 D 项错误。项错误。答案答案AC7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方向如图中箭头所示，M、N、Q 是以直电场线上一点是以直电场线上一点 O 为圆心的同为圆心的同一圆周上的三点，一

15、圆周上的三点，OQ 连线垂直于连线垂直于 MN。以下说法正确的是。以下说法正确的是()AO 点电势与点电势与 Q 点电势相等点电势相等BO、M 间的电势差小于间的电势差小于 N、O 间的电势差间的电势差C将一负电荷由将一负电荷由 M 点移到点移到 Q 点，电荷的电势能增加点，电荷的电势能增加D在在 Q 点释放一个正电荷点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与正电荷所受电场力将沿与 OQ 垂直的方垂直的方向竖直向上向竖直向上解析解析由电场线的方向可知由电场线的方向可知MON，再作出此电场中过再作出此电场中过 O 的等势的等势线线，可知可知OQ，A 项错误项错误；且且 MO 间的平均电场强度大于间

16、的平均电场强度大于 ON 间的间的平均电场强度平均电场强度，故故 UMOUON，B 项错误项错误；因因 UMQ0，负电荷从负电荷从 M 到到Q 电场力做负功，电势能增加，电场力做负功，电势能增加，C 项正确；正电荷在项正确；正电荷在 Q 点的电场力点的电场力方向沿电场线的切线方向而不是圆的切线方向，方向沿电场线的切线方向而不是圆的切线方向，D 项错误。项错误。答案答案C8(多选多选)如图所示，如图所示，A、B、C、D 四点构成一边长为四点构成一边长为 L 的正方形。的正方形。对角线对角线 AC 竖直竖直， 在在 A 点固定一电荷量为点固定一电荷量为Q 的点电荷的点电荷， 规定电场规定电场中中B

17、 点的电势为零点的电势为零。现将几个质量均为现将几个质量均为 m、电荷量均为电荷量均为q 的带电小球的带电小球从从 D 点以大小均为点以大小均为 v0的速度向各个方向抛出，已知重力加速度大小的速度向各个方向抛出，已知重力加速度大小为为 g，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A通过通过 B 点的小球过点的小球过 B 点时的速度大小为点时的速度大小为 v0B通过通过 C 点的小球在点的小球在 C 点时的电势能比通过点时的电势能比通过 B 点的小球在点的小球在 B 点时点时的电势能大的电势能大C通过通过 C 点的小球在点的小球在 C 点时受到的库仑力是通过点时受到的库仑力是通过 B 点的小球在点

18、的小球在 B点时受到的库仑力的点时受到的库仑力的 2 倍倍D 若通若通过过C点的小球点的小球在在C点时的速度大小点时的速度大小为为v， 则则C点的电势为点的电势为m2q(v2v20 2gL)解析解析B、D 两点在同一等势面上两点在同一等势面上，在同一高度在同一高度，所以电场力和重力所以电场力和重力做功均为零做功均为零，由动能定理可知由动能定理可知，小球通过小球通过 B 点时的速度大小为点时的速度大小为 v0，A项正确项正确；小球从小球从 D 到到 C 电场力做正功电场力做正功，电势能减少电势能减少，且小球在且小球在 B、D两点电势能相等两点电势能相等， 所以小球在所以小球在 C 点的电势能比在

19、点的电势能比在 B 点的电势能小点的电势能小， B项错误；根据库仑定律得小球在项错误；根据库仑定律得小球在 B 点受到的库仑力是在点受到的库仑力是在 C 点受到的点受到的库仑力的库仑力的 2 倍倍， C 项错误项错误； 从从 D 到到 C 应用动能定理得应用动能定理得 mg22LqUDC12mv212mv20，且，且 UDCUBC0C，解得，解得Cm2q(v2v20 2gL)，D 项正确。项正确。答案答案ADB 组组能力提升题能力提升题9(多选多选)光滑绝缘的水平桌面上光滑绝缘的水平桌面上，固定着带电荷量为固定着带电荷量为Q、Q 的小的小球球 P1、P2，带电荷量为，带电荷量为q、q 的小球的

20、小球 M、N 用绝缘细杆相连，下用绝缘细杆相连，下列图中的放置方法能使列图中的放置方法能使 M、N 静止的是静止的是(图中细杆的中点均与图中细杆的中点均与 P1、P2连线的中点重合连线的中点重合)()解析解析根据矢量合成可得，在根据矢量合成可得，在 P1、P2连线的中垂线上的电场强度方连线的中垂线上的电场强度方向水平向右向水平向右，故如题图故如题图 A、题图题图 C 中放置方式中放置方式，M、N 受力是不可能受力是不可能平衡的，所以平衡的，所以 A、C 项错误；在项错误；在 P1、P2的连线上电场方向由正电荷的连线上电场方向由正电荷指向负电荷指向负电荷，即水平向右即水平向右，如题图如题图 B、

21、题图题图 D 放置放置，由对称性知由对称性知，M、N 所在位置的电场强度大小相等，方向相同，电荷所在位置的电场强度大小相等，方向相同，电荷 M、N 所受电场所受电场力等大反向，所以力等大反向，所以 B、D 项正确。项正确。答案答案BD10(皖南八校第二次联考皖南八校第二次联考)(多选多选)如图甲所示如图甲所示，两个带正电的小球两个带正电的小球 A、B 套在一个倾斜的光滑直杆上，两球均可视为点电荷，其中套在一个倾斜的光滑直杆上，两球均可视为点电荷，其中 A 球固球固定，带电量定，带电量 QA2104C，B 球的质量为球的质量为 m0.1 kg。以。以 A 为坐标为坐标原点，沿杆向上建立直线坐标系

22、，原点，沿杆向上建立直线坐标系，B 球的总势能球的总势能(重力势能与电势能重力势能与电势能之和之和)随位置随位置 x 的变化规律如图乙中曲线的变化规律如图乙中曲线所示，直线所示，直线为曲线为曲线的的渐近线。图中渐近线。图中 M 点离点离 A 点距离为点距离为 6 m。(g 取取 10 m/s2，静电力恒量，静电力恒量 k9.0109Nm2/C2。)令令 A 处所在平面为重力势能的零势能面，无穷处所在平面为重力势能的零势能面，无穷远处电势为零，则远处电势为零，则()A杆与水平面的夹角杆与水平面的夹角60BB 球的带电荷量球的带电荷量 QB1105CC 若若 B 球以球以 Ek04 J 的初动能从

23、的初动能从 M 点开始沿杆向上滑动到最高点点开始沿杆向上滑动到最高点，则此过程中电势能减少了则此过程中电势能减少了 2 JD若若 B 球从离球从离 A 球球 2 m 处静止释放，则向上运动过程中做的是加处静止释放，则向上运动过程中做的是加速度先减小后增加的运动速度先减小后增加的运动解析解析渐近线渐近线表示表示 B 的重力势能随位置的变化关系，即的重力势能随位置的变化关系，即 Epmgxsinkx，则斜率，则斜率 kmgsin，解得，解得30，A 项错误；由图乙项错误；由图乙中的曲线中的曲线知知，在在 x6 m 处总势能最小处总势能最小，动能最大动能最大，该位置该位置 B 受力受力平衡平衡，则有

24、则有 mgsin30kQAQBx2，计算得出计算得出 QB1105C，B 项正确项正确；由能量守恒可知由能量守恒可知 B 球动能减小到球动能减小到 0 时，总势能为时，总势能为 10 J，此时物体沿，此时物体沿斜面上升斜面上升 18 m6 m12 m， 重力势能增加重力势能增加Epmgxsin6 J， 则则电势能减少了电势能减少了 2 J，C 项正确项正确；若若 B 球从离球从离 A 球球 2 m 处静止释放处静止释放，则则向上运动过程中做的是加速度先减小后反向增大的运动，向上运动过程中做的是加速度先减小后反向增大的运动，D 项正确项正确。答案答案BCD11(多选多选)如图所示如图所示，在竖直

25、平面内的直角坐标系在竖直平面内的直角坐标系 xOy 中中，长为长为 L 的的细绳一端固定于点细绳一端固定于点 A0，L3 ， 另一端系一带正电另一端系一带正电、 质量为质量为 m 的小球的小球。现在现在 y 轴正半轴上某处轴正半轴上某处 B 固定一钉子，再将细绳拉至水平位置，由固定一钉子，再将细绳拉至水平位置，由静止释放小球使细绳碰到钉子后小球能绕钉转动静止释放小球使细绳碰到钉子后小球能绕钉转动。 已知整个空间存在已知整个空间存在竖直向上的匀强电场，电场强度为竖直向上的匀强电场，电场强度为2mgq，则，则()A小球一定能绕小球一定能绕 B 做完整的圆周运动做完整的圆周运动B当当 yB4L15时

26、小球能做完整的圆周运动时小球能做完整的圆周运动C当当 yBL5时小球能做完整的圆周运动时小球能做完整的圆周运动D若小球恰好能做完整的圆周运动若小球恰好能做完整的圆周运动，则绳能承受的拉力至少为则绳能承受的拉力至少为 6mg解析解析电场力和重力的合力大小为电场力和重力的合力大小为 Fmg，方向竖直向上。刚好做，方向竖直向上。刚好做完整的圆周运动时，其轨道半径为完整的圆周运动时，其轨道半径为 rL13LyB23LyB，在钉子，在钉子下方有下方有 Fmv2r。从释放到钉子下方。从释放到钉子下方 r 处由动能定理得处由动能定理得 F2yB13L12mv2，联立解得，联立解得 yB4L15，所以，所以

27、A、C 项错误，项错误，B 项正确；在钉子上项正确；在钉子上方方 r 处绳子承受的拉力最大，其至少为处绳子承受的拉力最大，其至少为 TFmv2r，从释放到此，从释放到此处由动能定理得处由动能定理得 FL12mv2，解得，解得 T6mg，D 项正确。项正确。答案答案BD12.如图所示，如图所示，BCD 为固定在竖直平面内的半径为为固定在竖直平面内的半径为 r10 m 的圆弧形的圆弧形光滑绝缘轨道光滑绝缘轨道，O 为圆心为圆心，OC 竖直竖直，OD 水平水平，OB 与与 OC 间夹角间夹角为为53，整个空间分布着范围足够大的竖直向下的匀强电场整个空间分布着范围足够大的竖直向下的匀强电场。从从 A

28、点以点以初速初速度度 v09 m/s 沿沿 AO 方向水平抛出质方向水平抛出质量量 m0.1 kg 的小球的小球(小球可小球可视为质点视为质点)，小球带正电荷量小球带正电荷量 q0.01 C， 小球恰好从小球恰好从 B 点沿垂直点沿垂直于于OB 的方向进入圆弧轨道。不计空气阻力。求：的方向进入圆弧轨道。不计空气阻力。求：(1)A、B 间的水平距离间的水平距离 L。(2)匀强电场的电场强度匀强电场的电场强度 E。(3)小球过小球过 C 点时对轨道的压力的大小点时对轨道的压力的大小 N。(4)小球从小球从 D 点离开轨道后上升的最大高度点离开轨道后上升的最大高度 H。解析解析本题考查带电小球在重力

29、场与电场叠加场的运动问题本题考查带电小球在重力场与电场叠加场的运动问题， 意在考意在考查考生的推理能力。查考生的推理能力。(1)设小球运动过程中的加速度为设小球运动过程中的加速度为 a，则小球的等效重力为，则小球的等效重力为 ma；小球；小球在在 B 点的速度为点的速度为 vB，由小球恰好从，由小球恰好从 B 点垂直点垂直 OB 进入圆弧轨道得小进入圆弧轨道得小球竖直方向的分速度为球竖直方向的分速度为 vByv0tan53对小球从对小球从 A 点到点到 B 的运动过程，由平抛运动知识得的运动过程，由平抛运动知识得vByat，竖直方向位移竖直方向位移 yrcos53，y12at2，联立各式并代入

30、数据得联立各式并代入数据得t1 s，a12 m/s2，Lv0t9 m。(2)小球从小球从 A 到到 B 的运动过程中，对小球运用牛顿第二定律的运动过程中，对小球运用牛顿第二定律mgqEma，得得 E20 N/C。(3)小球从小球从 A 到到 C 的运动过程中的运动过程中，设在设在 C 点的速度为点的速度为 vC，运用动能定运用动能定理理 mar12mv2C12mv20，在在 C 点，对小球有点，对小球有Nmamv2Cr，得轨道对小球的支持力为得轨道对小球的支持力为N4.41 N，由牛顿第三定律，小球对轨道的压力为由牛顿第三定律，小球对轨道的压力为 N4.41 N。(4)对小球从对小球从 A 点到离开点到离开 D 点运动到最高点的全过程运用动能定理点运动到最高点的全过程运用动能定理12mv20maH，得得 H3.375 m。答案答案(1)9 m(2)20 N/C(3)4.41 N(4)3.375 m【误区警示】【误区警示】(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况。要对物体正确进行受力分析，明确各力做功的大小及