新高考物理一轮复习分层提升练习专题44 电场能的性质（原卷版）

专题44电场能的性质导练目标导练内容目标1电势高低及电势能大小的判断目标2电势差与电场强度的关系目标3电场线、等势面及运动轨迹的问题【知识导学与典例导练】电势高低及电势能大小的判断1．电势高低的判断“四法”判断方法方法解读电场线方向法沿电场线方向电势逐渐降低场源电荷正负法取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低电势能大小法同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置处电势越低静电力做功法根据UAB＝eq\f(WAB,q)，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低2．电势能的大小判断“四法”判断方法方法解读公式法将电荷量、电势及正负号一起代入公式EpA＝qφA计算，EpA＞0时值越大，电势能越大；EpA＜0时绝对值越大，电势能越小电势高低法同一正电荷在电势越高的地方电势能越大；同一负电荷在电势越低的地方电势能越大静电力做功法静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加能量守恒法在电场中，若只有静电力做功时，电荷的动能和电势能相互转化而且其和守恒，动能增加，电势能减小；反之，动能减小，电势能增加【例1】真空中有一竖直向上的匀强电场，其场强大小为E，电场中的A、B两点固定着两个电荷量均为Q的正点电荷，A、B两点的连线水平，O为其连线的中点，SKIPIF1<0是两点电荷连线垂直平分线上的两点，且SKIPIF1<0，SKIPIF1<0两点在两点电荷的连线上，四边形SKIPIF1<0恰好形成一个菱形，则下列说法中正确的是（）A．SKIPIF1<0两点的电势不同，a点的电势低于b点的电势B．若带正电的试探电荷（忽略重力）在d点可处于静止状态，那么仅改变电性，试探电荷仍能静止在d点C．将质子从O点沿竖直方向移到c点的过程中，电场力一直变大D．电子在O点时的电势能大于其在b点时的电势能【例2】下图为静电植绒的原理图。带负电的金属网中盛有绒毛，真空中带负电的绒毛一旦与布匹上的黏合剂接触就粘贴在布匹上，则带负电的绒毛从带负电的金属网到布匹的运动过程中（）A．做匀速运动B．做加速运动C．电势能逐渐增大D．运动经过处各点电势逐渐升高电势差与电场强度的关系1．在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论”2．等分法及其应用(1)等分法：如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的eq\f(1,n)，采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。(2)“等分法”的应用思路：【例3】如图所示，在匀强电场中有一直角三角形ABC，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；AC边长1m。电场强度的方向与三角形ABC在同一平面内。一电子从A点移到B点克服电场力做功为10eV，从A点移到C点克服电场力做功为5eV。则（）A．B、C两点间的电势差UBC为-10VB．电场强度的方向由A点指向B点C．电场强度的大小为10V/mD．一电子从B点移到C点，电势能增加5eV【例4】如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为圆的两条直径，SKIPIF1<0。将一电荷量为q的正点电荷从a点移到b点，电场力做功为W（SKIPIF1<0）；若将该电荷从d点移到c点，电场力做功也为W。下列说法正确的是（）A．a、c两点的电势相等B．电场强度方向由a指向dC．a、O两点间的电势差大于SKIPIF1<0D．将该电荷从d点移到圆周上不同点时，电场力做功最大值为SKIPIF1<0W电场线、等势面及运动轨迹的问题1．几种典型电场的等势面电场等势面重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上电势处处为零等量同种(正)点电荷的电场两点电荷连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高2．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5】如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为SKIPIF1<01、SKIPIF1<02、SKIPIF1<03和SKIPIF1<04，相邻等势面间的电势差相等，一带负电的粒子，重力不计，在该电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点，则可以判断（）A．SKIPIF1<04等势面上各点场强处处相同B．四个等势面的电势关系是SKIPIF1<0C．粒子从a运动到d的过程中静电力一直做负功D．粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是va＜vb＜vc＝vd【例6】2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，且b点的动能大于a点的动能，则下列说法正确的是（

）A．a点的电势高于b点的电势B．a点的电场强度小于c点的电场强度C．电子在a点的电势能小于在c点的电势能D．电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度【多维度分层专练】1．如图所示，空间有一圆锥SKIPIF1<0，点SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分别是两母线的中点。现在顶点SKIPIF1<0处固定一带正电的点电荷，下列说法中正确的是（）A．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0两点的电场强度相同B．将一带负电的试探电荷从B点沿直径移到SKIPIF1<0点，其电势能先减小后增大C．平行于底面且圆心为SKIPIF1<0的截面为等势面D．若SKIPIF1<0点的电势为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0点的电势为SKIPIF1<0，则SKIPIF1<0连线中点SKIPIF1<0处的电势SKIPIF1<0等于SKIPIF1<02．如图所示为五个点电荷产生的电场的电场线分布情况，a、b、c、d是电场中的四个点，曲线cd是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，则下列说法正确的是（）A．该带电粒子带正电B．a点的电势高于b点的电势C．带电粒子在c点的动能小于在d点的动能D．带电粒子在c点的加速度小于在d点的加速度3．如图所示，匀强电场中的六个点A、B、C、D、E、F为正八面体的六个顶点，已知BE中点O的电势为零，A、B、C三点的电势分别为7V、-1V、3V，则E、F两点的电势分别为（

）A．2V、-2V B．1V、-3VC．1V、-5V D．2V、-4V4．如图所示，A、B、C、D是真空中正四面体的四个顶点，所有棱长都为SKIPIF1<0，则该正四面体处于匀强电场中，电场方向与三角形SKIPIF1<0所在平面平行，已知A、B和C点的电势分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。该正四面体的外接球面上的电势最低值、最高值分别为（）A．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0 B．0、SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0、SKIPIF1<05．如图所示，匀强电场中有一圆心角为120°的扇形OAB，且扇形所在的平面平行于电场线、半径OA为2m，C点为圆弧的中点。规定O点的电势为零，把一个电荷量为1×10-7C的负电荷从O点移动到A点其电势能增加2×10-7J，再将该电荷沿圆弧从A移到C电场力做功4×10-7J，则（）A．过B点的电场线方向由O指向BB．C点电势为-2VC．电场强度大小为2V/mD．该电荷在B点的电势能为4×10-7J6．如图所示，空间中a、b、c、d、e、f、a′、b′、c′、d′、e′、f′分别为两个完全一样的立方体图形的顶点（其中b、e、e′、b′为两个立方体重合面的顶点），在a′、b′、c′所在直线上放置电荷量均为Q的异种点电荷M、N，M带正电且M、N关于b′对称。下列说法正确的是（）A．a、d两点的电势相等B．c、f两点的场强大小相同C．将电子从a点移到c′点，电子的电势能增加D．将电子从b点移到e′点，电子的电势能减少7．如图，在一块面积很大的接地金属平板的上方固定一个带负电的小球，虚线是金属平板上方电场的等势面（相邻等势面间的电势差都相等），实线是某一带电粒子先后经过M和N处的运动轨迹。若该带电粒子在M和N处受到的电场力大小分别为SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，相应的电势能分别为SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，则（）A．该粒子可能带负电B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．该粒子从M运动到N的过程中，电场力对它做负功D．由于静电感应，在金属平板的上表面带负电荷8．如图所示，实线为两个点电荷SKIPIF1<0、SKIPIF1<0产生的电场的电场线，虚直线cd为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0连线的垂直平分线，O为垂足，c、d两点在垂直平分线上且关于SKIPIF1<0、SKIPIF1<0连线对称。一电子只在电场力的作用下从a点沿虚曲线途经O点运动到b点。下列说法正确的是（）A．SKIPIF1<0的电荷量小于SKIPIF1<0的电荷量B．c、d两点的电势相同，场强相同C．电子过O点时的加速度大于过a点时的加速度D．电子在O点时的电势能小于在a点时的电势能9．如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，匀强电场场强方向与正六边形所在平面平行。A、B、C三点的电势分别为1V、2V、4V，AB边长度为2