1、专题专题 54电场能的性质电场能的性质 12021全国乙卷如图(a)，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷由于静电 感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示，相邻 等势面间的电势差都相等若将一正试探电荷先后放于 M 和 N 处，该试探电荷受到的电场力 大小分别为 FM和 FN，相应的电势能分别为 EpM和 EpN，则() AFMFN，EpMEpN BFMFN，EpMEpN CFMFN，EpMEpN DFMFN，EpMEpN 2. 2020全国卷如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电 荷a、b 为圆环水平直径上的两个点，c、d
2、为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相 等则() Aa、b 两点的场强相等 Ba、b 两点的电势相等 Cc、d 两点的场强相等 Dc、d 两点的电势相等 32021河北衡水中学月考(多选)如图所示，在真空中 A、B 两点分别固定等量异种点 电荷Q 和Q，O 是 A、B 连线的中点，acbd 是以 O 为中心的正方形，m、n、p 分别为 ad、 db、bc 的中点，下列说法正确的是() Am、n 两点的电场强度相同 B电势的高低关系np C正电荷由 a 运动到 b，其电势能增加 D负电荷由 a 运动到 c，电场力做负功 42021广东卷如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源
3、两端， 两极间产生强电场，虚线为等势面在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、 b 是其路径上的两点不计液滴重力下列说法正确的是() Aa 点的电势比 b 点的低 Ba 点的电场强度比 b 点的小 C液滴在 a 点的加速度比在 b 点的小 D液滴在 a 点的电势能比在 b 点的大 5. 2021广东七校联考如图所示是两个等量异种点电荷，A、B 为两点电荷连线的垂直平分 线上两点，C、D 为两点电荷连线上两点，且 A、B、C、D 与 O 点间的距离相等，则() AA、B、C、D 四点场强相同 BC 点电势比 D 点电势低 C试探正电荷沿直线从 A 运动到 B，电场力不做功 D试探正电
4、荷从 C 运动到 D，电势能增加 6对于真空中电荷量为 q 的静止点电荷而言，当选取离点电荷无穷远处的电势为零时， 离点电荷距离为 r 处的电势为kq r (k 为静电力常量).如图所示，两电荷量大小均为 Q 的异种 点电荷相距为 d，现将一质子(电荷量为 e)从两电荷连线上的 A 点沿以负电荷为圆心、半径为 R 的半圆形轨迹 ABC 移到 C 点，在质子从 A 点到 C 点的过程中，系统电势能的变化情况为 () A减少 2kQeR d2R2B增加 2kQeR d2R2 C减少 2kQe d2R2D增加 2kQe d2R2 72021金华十校联考 如图所示为范德格拉夫起电机，直流高压电源的正电
5、荷通过电刷 E、传送带、电刷 F，源 源不断地传到球壳的外表面，并均匀地分布在球壳的外表面上，从而在球壳和大地间形成高 电压当达到某稳定的高压时，一个电子仅在电场力作用下，从金属球壳外空间中 A 点运动 到 B 点，下列说法正确的是() A电子在 A 点的电势能小于 B 点的电势能 B电子在 A 点的加速度小于 B 点的加速度 C电子在 A 点的速度小于 B 点的速度 DA 点的电势比 B 点的电势低 82021广州调研 (多选)如图，在匀强电场中，质量为 m、电荷量为q 的小球由静止释放沿斜向下做直线 运动，轨迹与竖直方向的夹角为，则() A场强最小值为mg q B电场方向可能水平向左 C电
6、场力对小球可能不做功 D小球的电势能可能增加 92021成都摸底(多选) 如图所示为某电场中的一条电场线一负电荷以大小为 v0的速度从 M 点沿电场线运动到 N 点，经历时间为 t1，电势能变化量为Ep1.另一正电荷以大小为 v0的速度从 N 点沿电场线运 动到 M 点，经历时间为 t2，电势能变化量为Ep2.已知 v0的方向平行于电场线，两电荷的质量 相等、电荷量绝对值相等，不计电荷的重力，则() AEp1可能小于Ep2BEp1一定等于Ep2 Ct1可能小于 t2Dt1一定等于 t2 10. 2021湖南卷(多选)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
7、该圆直径将电荷量为 q(q0)的粒子从 a 点移动到 b 点，电场力做功为 2W(W0)；若 将该粒子从 c 点移动到 d 点，电场力做功为 W.下列说法正确的是() A该匀强电场的场强方向与 ab 平行 B将该粒子从 d 点移动到 b 点，电场力做功为 0.5W Ca 点电势低于 c 点电势 D若只受电场力，从 d 点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 112021山东潍坊模拟如图所示，相距 10cm 的平行板 A 和 B 之间有匀强电场，电场 强度 E2103V/m，方向向下电场中 C 点距 B 板 3cm，B 板接地，下列说法正确的是() A.A 板电势A2104VBA 板电势A
8、200V CC 点电势C60VDC 点电势C60V 122021辽宁五校协作体联考如果空气中的电场很强，空气将急速地发生破裂或分解， 那么空气就从绝缘体变成了异体，这种现象称为空气的“击穿”已知高铁上方的高压电接 触网的电压为 27.5kV.阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到 2.5104V/m 时空气就有可能 被击穿因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的距离应大于() A0.6mB1.1m C1.6mD2.1m 132021贵阳市高三测试 如图所示，竖直实线表示某匀强电场中的一簇等势面，具有一定初速度的带电小球的电 场中从 A 到 B 做直线运动(如图中虚线所示).小球只受电
9、场力和重力，则该带电小球从 A 运动 到 B 的过程中() A做匀速直线运动 B机械能守恒 C机械能逐渐增大，电势能逐渐减小 D机械能逐渐减小，电势能逐渐增大 14(多选)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自 M 点由静止开始运动，N 为粒 子运动轨迹上的另外一点，则() A运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小 B在 M、N 两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合 C粒子在 M 点的电势能不低于其在 N 点的电势能 D粒子在 N 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行 15. 2021包头测试(多选)如图所示，匀强电场的方向与长方形 abcd 所在的平面平行，ab 3ad.
10、电子从 a 点运动到 b 点的过程中电场力做的功为 4.5eV； 电子从 a 点运动到 d 点的过程中 克服电场力做的功为 4.5eV.以 a 点的电势为电势零点，下列说法正确的是() Ab 点的电势为 4.5V Bc 点的电势为 3V C该匀强电场的方向是由 b 点指向 a 点 D该匀强电场的方向是由 b 点垂直指向直线 ac 162021海口调研(多选) 如图所示，在光滑绝缘水平地面上相距为 L 处有两个完全相同的带正电小球 A 和 B，它 们的质量都为 m.现由静止释放 B 球，同时 A 球以大小为 v0的速度沿两小球连线方向向 B 球 运动，运动过程中，两球最小距离为L 3，下列说法正
11、确的是( ) A距离最小时与开始时 B 球的加速度之比为 91 B从开始到距离最小的过程中，电势能的增加量为 1 2mv 2 0 CA、B 组成的系统动能的最小值是 1 4mv 2 0 DB 球速度的最大值为 v0 17. (多选)如图，同一平面内的 a、b、c、d 四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M 为 a、c 连线的中点，N 为 b、d 连线的中点一电荷量为 q(q0)的粒子从 a 点移动到 b 点，其 电势能减小 W1；若该粒子从 c 点移动到 d 点，其电势能减小 W2.下列说法正确的是() A此匀强电场的场强方向一定与 a、b 两点连线平行 B若该粒子从 M 点移动到 N
12、点，则电场力做功一定为W1W2 2 C若 c、d 之间的距离为 L，则该电场的场强大小一定为W2 qL D若 W1W2，则 a、M 两点之间的电势差一定等于 b、N 两点之间的电势差 182021山西大同开学考试如图甲，A、B 是一条电场线上的两点，若在某点释放一初 速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从 A 点运动到 B 点，其速度随时间变化 的规律如图乙所示则() AA、B 两点的电势AFB D电子在 A、B 两点的电势能 EpA0).A 从 O 点发 射时的速度大小为 v0，到达 P 点所用时间为 t；B 从 O 点到达 P 点所用时间为t 2.重力加速度为 g，求 (1)电场
13、强度的大小； (2)B 运动到 P 点时的动能 专题专题 54电场能的性质电场能的性质 1A根据等差等势面越密处电场强度越大，可知 N 处的电场强度 EN大于 M 处的电场 强度 EM，由电场力公式 FqE 可知，试探电荷在 N 处所受的电场力 FN大于在 M 处受到的电 场力 FM.由于越靠近负电荷电势越低，可知 N 点的电势N低于 M 点电势M，根据电势能公式 Epq，可知正试探电荷在 N 处的电势能 EpN小于在 M 处的电势能 EpM，所以选项 A 正确 2ABC圆环上电荷量分布关于 cd 左右对称，且对称部分电性相同；圆环上、下部分 电荷量分布关于 ab 对称，但上、下部分所带电荷的
14、电性相反故直线 ab 上场强处处垂直于 ab 竖直向下，沿电场线方向电势逐渐降低，由此可知：EaEb，ab，EcEd，cd，故 A、 B、C 正确，D 错误 3BC由等量异种电荷形成的电场的特点可知，m、n 两点的电场方向不同，A 错误；n、 p 两点关于 A、B 连线上下对称，电势相等，B 正确；正电荷由 a 运动到 b，电场力做负功， 电势能增大，C 正确；负电荷由 a 运动到 c，电场力做正功，D 错误 4D由于发射极与电源正极相连接，故发射极电势高于吸极电势，故 a 点电势比 b 点 电势高，A 错误；等势面的疏密反映电场线的疏密，故 a 点的电场强度大于 b 点的，液滴在 a 点的加
15、速度大于 b 点的，B、C 错误；带电液滴从发射极加速飞向吸极，从 a 到 b 电场力做正 功，故电势能减小，D 正确 5C 6 AA 点的电势为AkQ Rk Q dR kQ（d2R） R（dR） ， C 点的电势为CkQ Rk Q dR kQd R（dR），则 A、C 两点间的电势差为 U ACACkQ（d2R） R（dR） kQd R（dR） 2kQR d2R2，质子从 A 点移到 C 点，电场力做功为 W ACeUAC2kQeR d2R2，且做的是正功，所以质子 的电势能减少2kQeR d2R2，故 A 正确 7A8.CD9.BC 10AB 如图所示，分别过 c 点和 d 点作 ab 的
16、垂线，由几何关系可知，圆心 O、垂足 e 和 f 将 ab 四等分，又因为粒子从 a 点移动到 b 点做的功为从 c 点移动到 d 点做功的两倍，所以粒子从 a 点到 b 点沿电场方向移动的距离为从 c 点到 d 点沿电场方向移动距离的两倍， 则匀强电场的场 强方向与 ab 平行，A 正确；根据匀强电场的特点可知，将粒子从 d 点移动到 b 点电场力做的 功是将该粒子从 a 点移动到 b 点电场力做的功的1 4，即将粒子从 d 点移动到 b 点电场力做的功 为 0.5W，B 正确；根据正粒子在电场中移动过程做功的情况可知，电势acdb，C 错误； 若粒子只受电场力，当粒子从 d 点射入圆形电场
17、区域的速度方向与 ab 平行时，带电粒子做匀 变速直线运动，D 错误 11 C由 UEd 可知， 两极板之间的电势差为 200V； 又B0， 所以 A 板的电势为 200V， AB 错误；C 点的电势C 3 10 A60V，C 正确，D 错误 12B由题意知伞尖与高压电接触网间的电势差 U27.5kV，当电场强度 E 2.5104V/m 时，由公式 UEd 得 dU E 27.5103 2.5104 m1.1m，伞尖与高压电接触网的距离应 大于 1.1m，B 正确 13D电场线与等势面垂直，所以电场线应水平；带电小球在匀强电场中受到竖直向下 的重力和水平方向的电场力作用，带电小球做直线运动，合
18、力与速度在一条直线上，所以带 电小球所受的电场力方向必定水平向左，小球做匀减速直线运动，选项 A 错误；由于电场力 对带电小球做负功，所以带电小球的机械能逐渐减小，电势能逐渐增大，选项 BC 错误，D 正 确 14AC本题考查带电粒子在电场中运动的问题，体现了能量观念、科学推理等核心素 养 粒子仅在电场力作用下由静止开始运动，运动过程中，电场力可能先做正功后做负功， 速度可能先增大后减小，A 正确；若电场线为曲线，则粒子运动的轨迹与电场线不重合，B 错 误；由能量守恒定律知动能与电势能之和恒定，而粒子在 N 点有动能或动能为 0，则粒子在 N 点的电势能不可能高于在 M 点的电势能，C 正确；
19、粒子在 N 点所受电场力的方向沿电场线切 线方向，与轨迹切线不一定平行，D 错误 15AD16.AC17.BD 18 A由题图乙可知， 电子由静止开始沿电场线从 A 运动到 B， 电场力的方向从 A 到 B， 电子带负电，则场强方向从 B 到 A，根据沿电场线方向电势降低可知，电势AB，A 正确； 由速度时间图像可知，图线的斜率逐渐增大，电子的加速度增大，电子所受电场力增大， 则电场力 FAFB，而 FqE，所以 EAEpB， D 错误 19ACD20.AD21.B22.BD 23(1)BD(2)a.球心需要b大于x g y2y1 (3)AB(4)B (5)物体初速度较小时，运动范围很小，引力
20、可以看作恒力重力，做平抛运动；随着 物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时， 它就围绕地球做圆周运动而成为地球卫星 24(1)3mg q (2)2m(v20g2t2) 解析：本题考查电场强度和电场力，以及考生应用牛顿第二定律和动能定理解决带电粒 子在电场中运动的问题，考查考生的综合分析能力.题目情景常见，运动过程简单，为中等难 度题.体现了模型建构、科学推理的素养要求 (1)设电场强度的大小为 E，小球 B 运动的加速度为 a.根据牛顿第二定律、运动学公式和 题给条件，有 mgqEma 1 2a t 2 2 1 2gt 2 解得 E3mg q (2)设 B 从 O 点发射时的速度为 v1，到达 P 点时的动能为 Ek，O、P 两点的高度差为 h， 根据动能定理有 Ek1 2mv 2 1mghqEh 且有 v1t 2v 0t h1 2gt 2 联立式得 Ek2m(v2 0 g2t2)
