专题02 电势能与电势差【考题猜想】（32题16大类型）（原卷版）-2024-2025学年高二物理上学期期中考点大串讲（鲁科版2019必修第三册）

专题02电势能与电势差TOC\o"1-1"\h\u【题型1电势能大小判断】 1【题型2电势高低判断】 2【题型3典型电场的等势面】 3【题型4匀强电场中电势差和电场强度的关系】 3【题型5φ-x图像】 4【题型6Ep-x图像】 5【题型7E-x图像】 6【题型8电容器动态分析】 7【题型9带电粒子在匀强电场中的直线运动】 7【题型10带电粒子在交变电场中的直线运动】 8【题型11带电粒子在匀强电场中的抛体运动】 9【题型12带电粒子在交变电场中的抛体运动】 10【题型13带电粒子在匀强电场中的圆周运动】 11【题型14带电粒子在匀强电场中的能量问题】 12【题型15示波管及其应用】 12【题型16电容器的充放电实验】 13【题型1电势能大小判断】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两点固定着两个等量异号点电荷、，A、B两点的连线水平，O为其连线的中点，c、d是两点电荷连线垂直平分线上的两点，，a、b两点在两点电荷的连线上，且与c、d两点的连线恰好形成一个正方形，则下列说法中正确的是（）A．a、b两点的电势不同，a点的电势低于b点的电势B．c、d两点的电场强度大小相等，方向不相同C．电子在c、d两点的电势能相等D．电子在O点时的电势能小于其在b点时的电势能2．如图所示，正方体的C、E两点放有电量均为的点电荷，D、F两点放有电量均为的点电荷，M为EF的中点。下列说法正确的是（）

A．M点的场强方向从F指向EB．A、B两点的场强相同C．一个正试探电荷放在A处的电势能大于放在B处的电势能D．一个负试探电荷放在B处的电势能等于放在G处的电势能【题型2电势高低判断】3．如图所示，a、b为某静电场中一条电场线上的两点，一个带正电的试探电荷只在电场力作用下从a点沿直线运动到b点。下列说法中正确的是（）A．b点的电场强度比a点的电场强度大B．b点的电势比a点的电势高C．b点的电势比a点的电势低D．试探电荷在a点的加速度比在b点的加速度大4．场致发射显微镜能够用来分析样品的原子排列，其核心结构如图所示，金属针与荧光膜之间加上高电压，形成辐射状电场，关于A、B两点的电场和电势，下列说法正确的是（）A． B．C． D．【题型3典型电场的等势面】5．如图A、B为一对等量同种电荷连线上的两点（其中B为中点），C为连中垂线上的一点。今将一个由荷量为q（）的点电荷从A沿直线移到B再沿直线移到C，以下说法正确的是（）A．A、B两点的电势和场强都相同B．A、C两点的场强相同，电势不同C．点电荷q（）从B沿直线移到C，电荷的电势能变大D．点电荷q（）从A沿直线移到B，电荷的电势能变小6．研究心脏电性质时发现，当兴奋在心肌中传播时，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。人体表面的瞬时电势分布图如图所示，该电势分布可等效为两等量点电荷周围的电势分布，图中实线为等差等势面，标注的数值分别表示不同等势面的电势，a、b、c、d为等势面上的点，a、b为两等效点电荷连线上对称的两点，c、d为两等效点电荷连线的中垂线上对称的两点，则（）A．c点的电势大于a点的电势B．a、b两点的电场强度相同C．将带负电的试探电荷从b点移到d点，电场力做负功D．正电荷在c点的电势能小于在b点的电势能【题型4匀强电场中电势差和电场强度的关系】7．如图，，三点都在匀强电场中，已知，，，把一个电荷量的正电荷从移到，电场力的做功为零；从移到，电场力做功为，则该匀强电场的场强大小和方向是（）A．，垂直向左 B．，垂直向右C．，垂直斜向上 D．，垂直斜向下8．匀强电场中有一与电场方向平行的扇形AOB区域，如图所示，圆心角，半径，其中C、D、F将圆弧AB四等分。已知，，，以下说法正确的是（

）A．电场方向沿AB连线方向B．C．电子在D点的电势能为D．场强大小为3V/m【题型5φ-x图像】9．在x轴上有两个点电荷，其电场中电势φ在x轴正半轴上分布如图所示。下列说法正确的有（

）A．处的电势最低、电场强度为零B．电量大于的电量C．为同种电荷D．电量为q的正检验电荷从移到无穷远的过程中，电场力做功为10．在x轴上自左向右分别放置电荷量为、的点电荷，两电荷连线上的电势随x变化的关系如图所示，其中A、B两点的电势为零，BD段中C点电势最大，则下列判断正确的是（

）

A．点P应该有一个带正电的点电荷B．C．C点的电场强度大于A点的电场强度D．将一带负电的检验电荷从B点移到D点，其电势能先增大后减小【题型6Ep-x图像】11．一带负电的粒子只在电场力作用下沿轴正方向运动，其电势能随位移变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的直线，段是曲线，则下列说法正确的是（

）A．处的电场强度比处的小B．在处的电势的关系为C．段带电粒子做匀变速直线运动D．段电场强度方向不变，大小变化，段电场强度大小、方向均不变12．如图，圆环均匀带正电，沿其中心轴线建立x轴。将另一点电荷从圆心处沿x轴正方向移到无穷远处的过程中，电场力做功为。取无穷远处为电势能零点，则电荷具有的电势能与位置坐标x的关系图像正确的是（）A． B．C． D．【题型7E-x图像】13．某条电场线是一条直线，上边依次有O、A、B、C四个点，相邻两点间距离均为d，以O点为坐标原点，沿电场强度方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示。一个带电荷量为+q的粒子，从O点由静止释放，仅受电场力作用。则（）A．若O点的电势为零，则B点的电势为B．粒子从O到A做匀变速直线运动C．粒子在OA段电势能减少量等于BC段电势能减少量D．粒子运动到B点时动能为14．某静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为场强正方向，一个带正电的点电荷只在电场力的作用下沿x轴运动，、、、四点间隔相等，则（）A．点电荷在和处电势能相等B．点电荷由运动到的过程中电势能增加C．、两点之间的电势差大于、两点之间的电势差D．该点电荷由运动到的过程中电场力一直做正功【题型8电容器动态分析】15．如图所示，一平行板电容器两极板水平正对，上极板M固定，下极板N放在一个绝缘的温度敏感材料上，温度敏感材料会因为温度的变化而出现明显的热胀冷缩，给电容器充电后，N板带有正电，一带电微粒恰好静止在两极板间的P点。使极板与电源断开，当温度升高时，下列说法正确的是（）A．电容器的电容减小 B．两板间的电场强度减小C．带电微粒的电势能增大 D．带电微粒将向上运动16．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，电介质板与被测物体相连，被测物体到极板右边缘的距离为x。接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，下列说法正确的是（

）A．若x变大，则电容器的电容增大B．若x变小且电容器的电荷量不变，则电容器极板间的电压减小C．若x变大且电容器极板间的电压不变，则电容器的电荷量增加D．若x变大且电容器极板间的电压不变，则有电流流向电容器的正极板【题型9带电粒子在匀强电场中的直线运动】17．如图，在P板附近有电荷（不计重力）由静止开始向Q板运动，则以下解释正确的是（）A．到达Q板的速率与板间距离和加速电压两个因素有关B．电压一定时，两板间距离越大，加速的时间越短，加速度越小C．电压一定时，两板间距离越大，加速的时间越长，加速度越大D．若加速电压与电量均变为原来的2倍，则到达Q板的速率变为原来的2倍18．多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子比荷的新型实验仪器，其基本原理如图所示。从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。当离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。不计离子重力，已知比荷为k0的离子总飞行时间为t0，待测离子的总飞行时间为t1，两种离子在质量分析器中反射相同次数，则待测离子比荷为（）A． B． C． D．【题型10带电粒子在交变电场中的直线运动】19．匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示，当t=0时，将一带电粒子在此匀强电场中由静止释放，若带电粒子只受电场力的作用，下列说法正确的是（

）A．带电粒子将始终向同一个方向运动 B．0~3s内，电场力做的总功不为零C．2s末带电粒子离出发点最远 D．3s末带电粒子回到原出发点20．如图甲所示，某多级直线加速器由n个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，各金属圆筒依序接在交变电源的两极M、N上，序号为C的金属圆板中央有一个质子源，质子逸出的速度不计，M、N两极加上如图乙所示的电压，一段时间后加速器稳定输出质子流。已知质子质量为m、电荷量为e，质子通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则（）A．质子在各圆筒中做匀加速直线运动B．质子进入第n个圆筒瞬间速度为C．各金属筒的长度之比为1:：：D．质子在各圆筒中的运动时间之比为1:：：【题型11带电粒子在匀强电场中的抛体运动】21．真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A，B之间有加速电场，C，D之间有偏转电场，M为荧光屏。现有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为，电荷量之比为，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（）A．三种粒子打到荧光屏上的位置相同B．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同C．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为22．如图所示，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成60°角，a极板带负电。一质量为m、电荷量为q（q<0）的粒子在电容器中靠近b极板处，以初动能Ek0竖直向上射出，不计粒子重力，极板尺寸足够大，若粒子能打到a极板，则下列说法正确的是（）A．粒子的加速度大小B．粒子的加速度大小C．两极板间电场强度的大小D．两极板间电场强度的大小【题型12带电粒子在交变电场中的抛体运动】23．如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为L＝2d，两金属板间加如图乙所示的电压（U0＝，初始时上金属板带正电）。一粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。该粒子源能随时间均匀发射质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，初速度v0＝，重力忽略不计，忽略粒子间相互影响，则（）A．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为B．能从板间飞出的粒子束进入极板的时刻为＋n（n＝1，2，3，…）C．若粒子在t＝时刻进入两极板之间，粒子飞出极板时的偏移量y是D．若发射时间足够长，则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为24．如图所示，一对平行金属板长为L，两板间距为d，两板间所加交变电压为，交变电压的周期。质量为m、电荷量为e的电子从平行板左侧以速度沿两板的中线持续不断的进入平行板之间，已知所有电子都能穿过平行板，且最大偏距的电子刚好从极板的边缘飞出，不计重力作用．下列说法正确的是（

）A．时刻进入电场的电子，在两板间运动时最大侧位移为B．时刻进入电场的电子，在两板间运动时最大侧位移为C．所有电子在两板间运动的时间都为TD．所有电子离开电场时的动能都相同【题型13带电粒子在匀强电场中的圆周运动】25．如图所示，在水平方向的匀强电场中，一绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球，小球在只受重力、电场力、绳子的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小。a、b、c、d四点的位置如图所示，圆上各点相比较，小球（）A．在最高点a处的动能最小B．在最低点c处的机械能最小C．在水平直径右端b处的机械能最小D．在水平直径左端d处的机械能最小26．如图所示，在水平向左的匀强电场中，一长为的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带电小球，小球静止在M点，OM与竖直方向成53°角。现给小球一垂直于OM的初速度v0，使其在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，AB为圆的竖直直径，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）A．小球带负电B．电场强度为C．小球在运动至圆周轨迹上的最高点B时机械能最大D．小球在M点获得的初速度最小值为【题型14带电粒子在匀强电场中的能量问题】27．如图所示，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为R。bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。空间分布有范围足够大的沿水平方向的匀强电场，电场强度。一质量为m、电量为q的带电小球（可视为质点），自a点处从静止开始释放后向右运动。重力加速度为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，机械能的增量为（）A．3mgR B．4mgR C．12mgR D．16mgR28．如图所示，空间有与水平方向成θ角的匀强电场。一个质量为m的带电小球，用长L的绝缘细线悬挂于O点。当小球静止时，细线恰好处于水平位置。现用一个外力将小球沿圆弧轨道（图中的虚线）缓慢地拉到最低点，此过程小球的电荷量不变。则该外力做的功为（重力加速度为g）（）A． B． C． D．【题型15示波管及其应用】29．如图所示是示波管的原理图，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极之间和偏转电极之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。若要使电子打在第II象限，则下列说法正确的是（

）A．极板X带正电，极板Y带正电 B．极板X带正电，极板Y带负电C．极板带正电，极板带正电 D．极板带正电，极板带负电30．有一种电子仪器叫作示波器，可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管，图甲是它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用是产生高速飞行的一束电子。如果在电极YY'之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX'之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是选项图中（）A． B．C． D．【题型16电容器的充放电实验】31．某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。图丙所示实验装置是用来探究影响平行板电容器的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。(1)图甲当开关S接“1”达到稳定后，电容器上极板带（选填“正”或“负”）电。(2)图甲开关S接“2”前，将电流传感器串联在左侧电路中，接着将开关S接“？”，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流I随时间t变化的I-t图像如图，丙所示，通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是