2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点42　静电场性质的综合应用

考点42静电场性质的综合应用强基固本对点练知识点1电场中的功能关系1．如图所示，在场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中，一质量为m、带电量为＋q的物体，以某一初速度沿电场方向做匀减速直线运动，不计空气阻力，其加速度大小为eq\f(0.6qE,m)，物体运动距离s时速度变为零．则在此过程中()A．物体克服电场力做功0.6qEsB．物体的电势能增加了qEsC．物体的重力势能增加了qEsD．物体的动能减少了0.6qEs2.如图所示，有一竖直固定放置的绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，一固定绝缘光滑细杆过圆心且沿垂直圆环平面方向穿过圆环，细杆上套有一个带正电的小环，小环从A点由静止释放，沿细杆运动．下列说法一定正确的是()A．小环所受电场力逐渐变小B．小环的加速度先向右后向左C．小环的电势能逐渐增加D．小环的动能逐渐增加知识点2电场中的图像问题3．(多选)如图甲所示a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点，一个带电粒子在a点由静止释放，仅在电场力作用下从a点向b点运动粒子运动的动能与运动的位移之间的关系如图乙所示，则下列说法正确的是()A.带电粒子与场源电荷带异种电荷B．a点电势比b点电势高C．a点场强比b点场强大D．带电粒子在a点的电势能比在b点电势能大4.(多选)在x轴上分别固定两个点电荷Q1、Q2，Q2位于坐标原点O处，两点电荷形成的静电场中，x轴上的电势φ随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是()A．x3处电势φ最高，电场强度最大B．Q1带正电，Q2带负电C．Q1的电荷量小于Q2的电荷量D．电子从x1处沿x轴移动到x2处，电势能增加5.(多选)空间中有水平方向上的匀强电场，一质量为m，带电量为q的微粒在某竖直平面内运动，其电势能和重力势能随时间变化如图所示，则该微粒()A．一定带正电B．0～3秒电场力做功为－9JC．运动过程中动能不变D．0～3秒内除电场力和重力外所受其他力对微粒做功为12J6．(多选)如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下．已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J，则以下判断正确的是()A.金属块带正电荷B．金属块的机械能减少12JC．金属块克服电场力做功8JD．金属块的电势能减少4J培优提能模拟练7.[2024·广西北海市一模](多选)如图所示，x轴上有两个点电荷位于O、O′位置，一负试探电荷沿x轴由O向O′移动的过程中，该电荷的电势能随位移的变化规律如图所示，A、C两点的连线以及B点的切线均与x轴平行，B点的横坐标为x1＝2，O′点的横坐标为x2＝5.则下列说法正确的是()A．B点的电场强度为零B．O、O′两点的电荷均为正电荷C．O、O′两点的点电荷所带电荷量的绝对值之比为9∶4D．φA－φB＝φC－φB8.[2024·江苏省南通市教学质量调研]真空中有一静止、半径为r0的均匀带正电的球体，场强E沿半径r方向分布情况如图所示，图中E0、r0、r1、r2以及静电力常量k都是已知量，下列说法中正确的是()A．r0处电势最高B．r1、r2两处的电场强度方向相反C．r1、r2两处的电差等于E0(r2－r1)D．利用已知量可求出球体所带的电荷量9.[2024·云南省昆明市一中期中考试](多选)如图，光滑绝缘水平地面上有一水平绝缘轻弹簧，其左端固定，右端与一质量为m、电荷量为＋q的滑块P(可视作质点)拴接，沿水平方向建立x轴，沿x轴加一水平方向电场(图中未画出)，x轴上的电势φ随位置x的变化关系如图所示．滑块从弹簧原长处静止释放(未超出弹性限度)，沿x轴正方向运动直至速度为零的过程中()A．电场的电势越来越低，电场强度越来越小B．滑块的加速度不断减小C．当滑块的速度最大时，弹簧弹性势能与滑块动能之和最大D．滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量10．[2024·黑龙江哈尔滨九中期中考试](多选)如图所示，空间存在竖直向下大小为E的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为q的带正电绝缘小环套在粗糙程度相同的绝缘木杆上，若小环以初速度v1从M点沿杆上滑，到达N点时速度恰好为零，随后小环下滑回到M点，此时速度为v2(v2<v1)，已知小环电荷量保持不变，重力加速度为g，空气阻力不计，则()A.小环所能达到的最大高度为h＝eq\f(m（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,4（mg＋qE）)B．从M到N的过程中，克服摩擦力做的功为Wf＝eq\f(1,4)m(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2))C．从M到N的过程中，小环的电势能增加了ΔEp＝eq\f(m（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,4)D．N、M间的电势差为UNM＝Eh＝eq\f(mE（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,4（mg＋qE）)

考点42静电场性质的综合应用1．答案：D解析：由于物体所受电场力和运动方向相同，故电场力做正功W＝qEs，A错误；电场力做正功，电势能减小物体的电势能减小了qEs，B错误；重力做功WG＝－mgs，重力做负功，重力势能增加，所以重力势能增加了mgs，C错误；物体做减速运动，合外力做负功，动能减小，由动能定理得ΔE＝－F合s＝－mas＝－0.6qEs，所以物体的动能减少了0.6qEs，D正确．2．答案：D解析：O点电场强度为零，由O点向右电场强度先变大后变小，小环所受电场力可能先变大后变小，A错误；小环从A点由静止释放，沿细杆向右运动，加速度方向一直向右，B错误；电场力对小环一直做正功，电势能逐渐减少，动能逐渐增加，C错误，D正确．3．答案：CD解析：a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点，从a点向b点运动粒子运动的动能与运动的位移图像的斜率在减小，根据动能定理，则有：qEx＝Ek，则有电场强度减小，因此a点更靠近场源点电荷，若点电荷是正电荷，则粒子带正电；若点电荷是负电荷，则粒子带负电，它们是同种电荷，A错误；电荷仅在电场力作用下沿电场线从a点到b点，则电荷所受的电场力方向从a指向b，若点电荷带正电，电场线方向从a→b；若点电荷带负电，电场线方向从b→a，由于不能确定电荷的性质，所以也不能确定电场线的方向，不能确定a点电势与b点电势的高低，故B错误；由于a点更靠近场源点电荷，a点场强比b点场强大，C正确；带电粒子仅在电场力作用下沿电场线从a点到b点，电场力做正功，电势能减小，所以带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，D正确．4．答案：BD解析：φ­x图像的斜率表示电场强度，所以由题图可知x3处电势φ最高，电场强度最小为0，A错误；由于沿着电场线方向电势逐渐降低，则0～x3电场线方向指向x轴的负方向，x3～＋∞，电场线方向指向x轴的正方向，并且在x3处电势φ最高，电场强度最小为0，根据点电荷场强公式E＝keq\f(Q,r2)，由近小远大规律可知，Q1的电荷量大于Q2的电荷量，并且Q1带正电，Q2带负电，B正确，C错误；电子从x1处沿x轴移动到x2处，电场力做负功，电势能增加，D正确．5．答案：BCD解析：由于不清楚电场强度的方向，则无法确定微粒的电性，A错误；由图可知，0～3秒内电势能增加9J，则0～3秒电场力做功为－9J，B正确；由图可知，电势能均匀增加，即电场力做功与时间成正比，说明电场力方向做匀速直线运动，同理，重力方向也做匀速直线运动，则微粒的合运动为匀速直线运动，所以运动过程中动能不变，C正确；由功能关系可知，0～3秒重力势能与电势能之和增加为12J，则0～3秒内除电场力和重力外所受其他力对微粒做功为12J，D正确．6．答案：AB解析：在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8.0J，重力做功24J，根据动能定理得W总＝WG＋W电＋Wf＝ΔEk，解得W电＝－4J，所以金属块克服电场力做功4.0J，金属块的电势能增加4J，由于金属块下滑，电场力做负功，所以电场力应该水平向右，所以金属块带正电荷，A正确，C、D错误；在金属块滑下的过程中重力做功24J，重力势能减小24J，动能增加了12J，所以金属块的机械能减少12J，B正确．7．答案：AD解析：Ep­x图像中图线的斜率表示电场力，由于B点的切线与x轴平行，即斜率为零，故试探电荷在B点的电场力为零，电场强度为零，A正确；由于负的试探电荷在两电荷产生的电场中电势能为正值，设试探电荷所带电荷量绝对值为q，则由公式Ep＝－qφ可知电场中各点的电势为负值，所以两点电荷均带负电，B错误；设O、O′两点的点电荷所带的电荷量绝对值分别为q1、q2，由于B点的电场强度为0，则由电场强度的叠加原理得keq\f(q1,xeq\o\al(2,1))＝keq\f(q2,（x2－x1）2)，解得eq\f(q1,q2)＝eq\f(4,9)，C错误；试探电荷在A、C两点的电势能相等，则A、C两点的电势相等，又A、C两点的电势比B点的电势低，则φA－φB＝φC－φB，D正确．8．答案：D解析：由图可知，场强E沿半径r方向始终大于0，r1、r2两处的电场强度方向相同，电势沿着场强方向逐渐降低，故r0处不是电势最高处，可知球心处的电势最高，A、B错误；在E­r图像中，曲线与坐标轴所围成的面积表示电势差的大小，故可得r1、r2两处的电势差大于E0(r2－r1)，C错误；根据r2处的场强为E0，有E0＝keq\f(Q,req\o\al(2,2))，解得Q＝eq\f(E0req\o\al(2,2),k)，D正确．9．答案：AD解析：根据φ­x图形可知，沿x轴正向电场的电势越来越低，因图像的斜率等于电场强度，可知电场强度越来越小，A正确；滑块向右运动时，受向右的电场力减小，受弹簧的弹力向左逐渐变大，由a＝eq\f(qE－kx,m)可知加速度先向右逐渐减小后向左不断增加，B错误；当滑块的速度最大时，此时加速度为零，则弹簧弹力等于电场力，此后滑块仍向右运动，速度减小，电场力做正功，则电势能继续减小，弹簧弹性势能与滑块动能之和继续增加，则速度最大的位置弹簧弹性势能与滑块动能之和不是最大，C错误；整个过程中滑块动能变化为零，则电场力做的正功等于滑块克服弹力做的功，即滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量，D正确．10．答案：ABD解析：设木杆倾角为θ，上升过程沿杆运动达到的最大高度为h，小环电荷量保持不变，电场为匀强电场，绝缘木杆的粗糙程度相同，所以上滑和下滑过程摩擦力做功相等，设为Wf，上滑过程电场力做负功，下滑过程电场力做正功，则在上滑和下滑过程对小环应用动能定理分别有－mgh－Wf－Eqh＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，mgh－Wf＋Eqh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－0，联立解得h＝eq\f(m（veq\o\al(2,2)＋veq\o\al(2,1)）,4（mg＋Eq）)，Wf＝eq\f(1,4)m(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2))，则从M到N的过程中，克服摩擦力做的功为Wf＝e