2024年高考物理总复习专题强化练(十) 电场性质的综合应用

专题强化练（十）电场性质的综合应用

（40分钟70分）

一、选择题

1.（6分）如图所示，在电场强度大小为反方向竖直向上的匀强电场中，一质量为勿、带电荷量

为的物体，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

竺吧,物体运动距离s时速度变为零。则在此过程中（）

m

A.物体克服静电力做功0.6qEs

B.物体的电势能增加了qEs

C.物体的重力势能增加了qEs

D.物体的动能减少了0.6qEs

【解析】选D。由于物体所受静电力和运动方向相同，故静电力做正功，上坨s,故A错误；静电

力做正功，电势能减小，物体的电势能减小了qEs,故B错误；重力做功除-哨s,重力做负功，重

力势能增加，又由题可知，侬口.6“少,所以重力势能增加了1.6,尾，故C错误；物体做减速运动，

所受合外力做负功，动能减小，由动能定理得：△区二-/合尸-侬疔-0.6助s,所以物体的动能减少

了0.6qEs,故D正确。

2.（6分）（2023-深圳模拟）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,小环从力点由静止释放，沿细杆运动。下列说法一定正确的是（）

A.小环所受静电力逐渐变小

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

【解析】选D。。点电场强度为零，由。点向右电场强度先变大后变小，小环所受静电力可能先

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;

静电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.（6分）（2023•赣州模拟）带电小球的半径为R,以球心为原点。建立坐标轴x,轴上各点电势

。随x变化如图所示，下列说法正确的是（）

A.球带正电荷

B.球心处电场强度最大

C.4、8两点电场强度相同

D.一带负电的试探电荷在8点的电势能比在。点的电势能大

【解析】选D。从球出发向两侧电势升高，而沿着电场线电势降低，故球带负电荷,A错误;球是

等势体，故内部任意两点间的电势差为零，故电场强度为零,B错误;力点与8点的电场强度大小

相等，但方向相反,C错误；从〃到G电势升高，根据石二4。，负电荷在4点的电势能比在。点的

电势能大，D正确。

4.（6分）（多选）（2023•张掖模拟）一带电粒子仅在电场力作用下从1点开始以初速度-%做直

线运动，其/一图像如图所示。粒子在［时刻运动到6点，3£时刻运动到。点，以下判断正确

的是（）

A.A、B、C三点中夕点的电场强度最大

B./kB、。三点的电势关系一定为。白血＞。。

C.粒子从A点经〃点运动到。点，电场力先做正功后做负功

D.粒子从力点经8点运动到C点，电势能先增加后减少

【解析】选A、Do由图可知，粒子的加速度先增大后减小，8点的加速度最大，所以8点电场

强度最大,A正确；因为不知道带电粒子的电性，所以无法判断电势的关系，B错误；由图像可知,

动能先减小后增大，所以电场力先做负功后做正功，根据能量守恒定律可知，电势能先增加后

减少,C错误,D正确。

5.（6分）（多选）在x轴上分别固定两个点电荷Q、位于坐标原点。处，两点电荷形成的静

电场中，x轴上的电势。随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）

..

XlX2OX3X

A.在处电势0最高，电场强度最大

B.2带正电，Q带负电

c.«的电荷量小于a的电荷量

D.电子从小处沿x轴移动到不处，电势能增加

【解析】选B、Do。-x图像的斜率表示电场强度，所以由题图可知为处电势0最高，电场强

度最小为0,则A错误；由于沿着电场线方向电势逐渐降低，则0%电场线方向指向》轴的负方

向,石电场线方向指向x轴的正方向，并且在生处电势。最高，电场强度最小为&根据点电

荷电场强度公式后塔，由近小远大规律可知，a的电荷量大于a的电荷量，并且。带正电，Q

r2

带负电，所以B正确,C错误；电子从内处沿x轴移动到均处，静电力做负功，电势能增加，所以

D王确。

6.（6分）（多选）真空中相距为3a的两个点电荷M、N,分别固定于>轴上布0和x2=3a的两点

上，在它们连线上各点电场强度随x变化关系如图所示，沿x轴正方向电场强度£为正，以下判

断中正确的是（）

A.点电荷MN一定为同种电荷

B.点电荷K"所带电荷量的绝对值之比为4：1

C.把一个检验电荷由乂位置静止释放，其加速度一直减小

D.把一个正检验电荷由x3=a的位置静止释放，其电势能一直减小

【解析】选A、Bo尸2d处电场强度为零且左侧电场强度向右（正值）、右侧电场强度向左（负

道力8长为£=5区整个轨道处于匀强电场中，电场强度方向平行于轨道所在的平面且垂直于直

线勿，现有一个质量为叭带电荷量为的小物块〃从力点无初速度释放，小物块〃与A8之

间的动摩擦因数〃=0.25,电场强度大小后詈,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g,忽

略空气阻力。求：

⑴小物块第一次通过。点时对轨道的压力大小；

答案：（1）10.8侬

【解析】（1）由几何关系知，轨道业?与水平面的夹角为37。，小物块从力点第一次到。点的过

程，由动能定理知：（泪W）（Zsin370+/H和os370）-〃（潸/〃g）Acos37°二刎哈-0

在。点由牛顿第二定律知:R-qE-胃口空,联立解得:K=10.Smg

由牛顿第三定律知此时小物块对轨道的压力大小是10.8mg。

⑵小物块第一次从〃点飞出后上升的最大高度；

答案：（2）1.2/?

【解析】（2）小物块从A第一次到〃的过程，由动能定理知（g»Rg）（£sin370-/fcos370）-〃

（q介Rg）£cos37°二^〃/

小物块第一次到达〃点后以速度必逆着电场线方向做匀减速直线运动，

由动能定理知-（4加阳）上皿=0-1^1

联立解得：％占1.2几

（3）小物块在直线轨道力8上运动的总路程。

答案：（3）15斤

【解析】（3）分析可知小物块到达8点的速度为零后,小物块就在圆瓠轨道上做往变圆周运动,

由功能关系知（q@•加g）£sin37°=〃（Q£1初g）Aos37°，解得：片15Ho

【解题指南】解答本题应注意以下三点：

⑴小物块从力点到第一次到C点的过程，利用动能定理、牛顿第二定律方程式求解；

⑵小物块第一次到达〃点后以速度。逆着电场方向做匀减速直线运动，根据动能定理可求最

大高度；

⑶小物块到达3点的速度为零后，小物块就在圆弧轨道上做往复圆周运动。

9.（16分）绝缘粗糙的水平面上相距为6L的A.3两处分别固定电荷量不等的正电荷，两电荷

的位置坐标如图甲所示，已知1处电荷的电荷量为+0,图乙是《4连线之间的电势。与位置x

之间的关系图像，图中产£处对应图线的最低点，产-2£处的纵坐标。二2d,产2£处的纵坐标

。普九，若在产一2£处的C点由静止释放一个质量为以电荷量为+4的带电物块（可视为质点）,

物块随即向右运动（假设此带电物块不影响原电场分布），求：

⑴固定在8处的电荷的电荷量&；

答案：⑴?

4

【解析】（1）由题图乙得x=L处为图线的最低点，切线斜率为零，即合电场强度为0,则有

件涔

代入数据得。尸经?

（2）小物块与水平面间的动摩擦因数〃为多大，才能使乙、物块恰好到达x=2L处？

答案：（2）普

7mgL

【解析】（2）从尸-2£到产23的过程中，物块先做加速运动再做减速运动，由动能定理得

qU-gs】=0-0

即Q（2%-三00）-〃/〃gX（4Z）=0-0

解得〃二警,

7mgL

⑶若小物块与水平面间的动摩擦因数〃亡”，小物块运动到何处时速度最大？

12mgLl

答案：（3）户0处

【解析】（3）小物块运动速度最大时，电场力与摩擦力的合力为零，设该位置离A点的距离为

以则有笔-黑%