2025版高考物理考點題型歸納總結(jié)（含答案）考點42　靜電場性質(zhì)的綜合應(yīng)用

考點42靜電場性質(zhì)的綜合應(yīng)用強基固本對點練知識點1電場中的功能關(guān)系1．如圖所示，在場強大小為E、方向豎直向上的勻強電場中，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的物體，以某一初速度沿電場方向做勻減速直線運動，不計空氣阻力，其加速度大小為eq\f(0.6qE,m)，物體運動距離s時速度變?yōu)榱悖畡t在此過程中()A．物體克服電場力做功0.6qEsB．物體的電勢能增加了qEsC．物體的重力勢能增加了qEsD．物體的動能減少了0.6qEs2.如圖所示，有一豎直固定放置的絕緣圓環(huán)，圓環(huán)上均勻分布著正電荷，一固定絕緣光滑細(xì)桿過圓心且沿垂直圓環(huán)平面方向穿過圓環(huán)，細(xì)桿上套有一個帶正電的小環(huán)，小環(huán)從A點由靜止釋放，沿細(xì)桿運動．下列說法一定正確的是()A．小環(huán)所受電場力逐漸變小B．小環(huán)的加速度先向右后向左C．小環(huán)的電勢能逐漸增加D．小環(huán)的動能逐漸增加知識點2電場中的圖像問題3．(多選)如圖甲所示a、b是點電荷電場中同一電場線上的兩點，一個帶電粒子在a點由靜止釋放，僅在電場力作用下從a點向b點運動粒子運動的動能與運動的位移之間的關(guān)系如圖乙所示，則下列說法正確的是()A.帶電粒子與場源電荷帶異種電荷B．a(chǎn)點電勢比b點電勢高C．a(chǎn)點場強比b點場強大D．帶電粒子在a點的電勢能比在b點電勢能大4.(多選)在x軸上分別固定兩個點電荷Q1、Q2，Q2位于坐標(biāo)原點O處，兩點電荷形成的靜電場中，x軸上的電勢φ隨x變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是()A．x3處電勢φ最高，電場強度最大B．Q1帶正電，Q2帶負(fù)電C．Q1的電荷量小于Q2的電荷量D．電子從x1處沿x軸移動到x2處，電勢能增加5.(多選)空間中有水平方向上的勻強電場，一質(zhì)量為m，帶電量為q的微粒在某豎直平面內(nèi)運動，其電勢能和重力勢能隨時間變化如圖所示，則該微粒()A．一定帶正電B．0～3秒電場力做功為－9JC．運動過程中動能不變D．0～3秒內(nèi)除電場力和重力外所受其他力對微粒做功為12J6．(多選)如圖所示，在水平向右的勻強電場中有一絕緣斜面，斜面上有一帶電金屬塊沿斜面滑下．已知在金屬塊滑下的過程中動能增加了12J，金屬塊克服摩擦力做功8J，重力做功24J，則以下判斷正確的是()A.金屬塊帶正電荷B．金屬塊的機械能減少12JC．金屬塊克服電場力做功8JD．金屬塊的電勢能減少4J培優(yōu)提能模擬練7.[2024·廣西北海市一模](多選)如圖所示，x軸上有兩個點電荷位于O、O′位置，一負(fù)試探電荷沿x軸由O向O′移動的過程中，該電荷的電勢能隨位移的變化規(guī)律如圖所示，A、C兩點的連線以及B點的切線均與x軸平行，B點的橫坐標(biāo)為x1＝2，O′點的橫坐標(biāo)為x2＝5.則下列說法正確的是()A．B點的電場強度為零B．O、O′兩點的電荷均為正電荷C．O、O′兩點的點電荷所帶電荷量的絕對值之比為9∶4D．φA－φB＝φC－φB8.[2024·江蘇省南通市教學(xué)質(zhì)量調(diào)研]真空中有一靜止、半徑為r0的均勻帶正電的球體，場強E沿半徑r方向分布情況如圖所示，圖中E0、r0、r1、r2以及靜電力常量k都是已知量，下列說法中正確的是()A．r0處電勢最高B．r1、r2兩處的電場強度方向相反C．r1、r2兩處的電差等于E0(r2－r1)D．利用已知量可求出球體所帶的電荷量9.[2024·云南省昆明市一中期中考試](多選)如圖，光滑絕緣水平地面上有一水平絕緣輕彈簧，其左端固定，右端與一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的滑塊P(可視作質(zhì)點)拴接，沿水平方向建立x軸，沿x軸加一水平方向電場(圖中未畫出)，x軸上的電勢φ隨位置x的變化關(guān)系如圖所示．滑塊從彈簧原長處靜止釋放(未超出彈性限度)，沿x軸正方向運動直至速度為零的過程中()A．電場的電勢越來越低，電場強度越來越小B．滑塊的加速度不斷減小C．當(dāng)滑塊的速度最大時，彈簧彈性勢能與滑塊動能之和最大D．滑塊克服彈力做的功等于電勢能的減少量10．[2024·黑龍江哈爾濱九中期中考試](多選)如圖所示，空間存在豎直向下大小為E的勻強電場，一個質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電絕緣小環(huán)套在粗糙程度相同的絕緣木桿上，若小環(huán)以初速度v1從M點沿桿上滑，到達(dá)N點時速度恰好為零，隨后小環(huán)下滑回到M點，此時速度為v2(v2<v1)，已知小環(huán)電荷量保持不變，重力加速度為g，空氣阻力不計，則()A.小環(huán)所能達(dá)到的最大高度為h＝eq\f(m（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,4（mg＋qE）)B．從M到N的過程中，克服摩擦力做的功為Wf＝eq\f(1,4)m(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2))C．從M到N的過程中，小環(huán)的電勢能增加了ΔEp＝eq\f(m（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,4)D．N、M間的電勢差為UNM＝Eh＝eq\f(mE（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,4（mg＋qE）)

考點42靜電場性質(zhì)的綜合應(yīng)用1．答案：D解析：由于物體所受電場力和運動方向相同，故電場力做正功W＝qEs，A錯誤；電場力做正功，電勢能減小物體的電勢能減小了qEs，B錯誤；重力做功WG＝－mgs，重力做負(fù)功，重力勢能增加，所以重力勢能增加了mgs，C錯誤；物體做減速運動，合外力做負(fù)功，動能減小，由動能定理得ΔE＝－F合s＝－mas＝－0.6qEs，所以物體的動能減少了0.6qEs，D正確．2．答案：D解析：O點電場強度為零，由O點向右電場強度先變大后變小，小環(huán)所受電場力可能先變大后變小，A錯誤；小環(huán)從A點由靜止釋放，沿細(xì)桿向右運動，加速度方向一直向右，B錯誤；電場力對小環(huán)一直做正功，電勢能逐漸減少，動能逐漸增加，C錯誤，D正確．3．答案：CD解析：a、b是點電荷電場中同一電場線上的兩點，從a點向b點運動粒子運動的動能與運動的位移圖像的斜率在減小，根據(jù)動能定理，則有：qEx＝Ek，則有電場強度減小，因此a點更靠近場源點電荷，若點電荷是正電荷，則粒子帶正電；若點電荷是負(fù)電荷，則粒子帶負(fù)電，它們是同種電荷，A錯誤；電荷僅在電場力作用下沿電場線從a點到b點，則電荷所受的電場力方向從a指向b，若點電荷帶正電，電場線方向從a→b；若點電荷帶負(fù)電，電場線方向從b→a，由于不能確定電荷的性質(zhì)，所以也不能確定電場線的方向，不能確定a點電勢與b點電勢的高低，故B錯誤；由于a點更靠近場源點電荷，a點場強比b點場強大，C正確；帶電粒子僅在電場力作用下沿電場線從a點到b點，電場力做正功，電勢能減小，所以帶電粒子在a點的電勢能大于在b點的電勢能，D正確．4．答案：BD解析：φ-x圖像的斜率表示電場強度，所以由題圖可知x3處電勢φ最高，電場強度最小為0，A錯誤；由于沿著電場線方向電勢逐漸降低，則0～x3電場線方向指向x軸的負(fù)方向，x3～＋∞，電場線方向指向x軸的正方向，并且在x3處電勢φ最高，電場強度最小為0，根據(jù)點電荷場強公式E＝keq\f(Q,r2)，由近小遠(yuǎn)大規(guī)律可知，Q1的電荷量大于Q2的電荷量，并且Q1帶正電，Q2帶負(fù)電，B正確，C錯誤；電子從x1處沿x軸移動到x2處，電場力做負(fù)功，電勢能增加，D正確．5．答案：BCD解析：由于不清楚電場強度的方向，則無法確定微粒的電性，A錯誤；由圖可知，0～3秒內(nèi)電勢能增加9J，則0～3秒電場力做功為－9J，B正確；由圖可知，電勢能均勻增加，即電場力做功與時間成正比，說明電場力方向做勻速直線運動，同理，重力方向也做勻速直線運動，則微粒的合運動為勻速直線運動，所以運動過程中動能不變，C正確；由功能關(guān)系可知，0～3秒重力勢能與電勢能之和增加為12J，則0～3秒內(nèi)除電場力和重力外所受其他力對微粒做功為12J，D正確．6．答案：AB解析：在金屬塊滑下的過程中動能增加了12J，金屬塊克服摩擦力做功8.0J，重力做功24J，根據(jù)動能定理得W總＝WG＋W電＋Wf＝ΔEk，解得W電＝－4J，所以金屬塊克服電場力做功4.0J，金屬塊的電勢能增加4J，由于金屬塊下滑，電場力做負(fù)功，所以電場力應(yīng)該水平向右，所以金屬塊帶正電荷，A正確，C、D錯誤；在金屬塊滑下的過程中重力做功24J，重力勢能減小24J，動能增加了12J，所以金屬塊的機械能減少12J，B正確．7．答案：AD解析：Ep-x圖像中圖線的斜率表示電場力，由于B點的切線與x軸平行，即斜率為零，故試探電荷在B點的電場力為零，電場強度為零，A正確；由于負(fù)的試探電荷在兩電荷產(chǎn)生的電場中電勢能為正值，設(shè)試探電荷所帶電荷量絕對值為q，則由公式Ep＝－qφ可知電場中各點的電勢為負(fù)值，所以兩點電荷均帶負(fù)電，B錯誤；設(shè)O、O′兩點的點電荷所帶的電荷量絕對值分別為q1、q2，由于B點的電場強度為0，則由電場強度的疊加原理得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錯誤；試探電荷在A、C兩點的電勢能相等，則A、C兩點的電勢相等，又A、C兩點的電勢比B點的電勢低，則φA－φB＝φC－φB，D正確．8．答案：D解析：由圖可知，場強E沿半徑r方向始終大于0，r1、r2兩處的電場強度方向相同，電勢沿著場強方向逐漸降低，故r0處不是電勢最高處，可知球心處的電勢最高，A、B錯誤；在E-r圖像中，曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積表示電勢差的大小，故可得r1、r2兩處的電勢差大于E0(r2－r1)，C錯誤；根據(jù)r2處的場強為E0，有E0＝keq\f(Q,req\o\al(2,2))，解得Q＝eq\f(E0req\o\al(2,2),k)，D正確．9．答案：AD解析：根據(jù)φ-x圖形可知，沿x軸正向電場的電勢越來越低，因圖像的斜率等于電場強度，可知電場強度越來越小，A正確；滑塊向右運動時，受向右的電場力減小，受彈簧的彈力向左逐漸變大，由a＝eq\f(qE－kx,m)可知加速度先向右逐漸減小后向左不斷增加，B錯誤；當(dāng)滑塊的速度最大時，此時加速度為零，則彈簧彈力等于電場力，此后滑塊仍向右運動，速度減小，電場力做正功，則電勢能繼續(xù)減小，彈簧彈性勢能與滑塊動能之和繼續(xù)增加，則速度最大的位置彈簧彈性勢能與滑塊動能之和不是最大，C錯誤；整個過程中滑塊動能變化為零，則電場力做的正功等于滑塊克服彈力做的功，即滑塊克服彈力做的功等于電勢能的減少量，D正確．10．答案：ABD解析：設(shè)木桿傾角為θ，上升過程沿桿運動達(dá)到的最大高度為h，小環(huán)電荷量保持不變，電場為勻強電場，絕緣木桿的粗糙程度相同，所以上滑和下滑過程摩擦力做功相等，設(shè)為Wf，上滑過程電場力做負(fù)功，下滑過程電場力做正功，則在上滑和下滑過程對小環(huán)應(yīng)用動能定理分別有－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，聯(lián)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))，則從M到N的過程中，克服摩擦力做的功為Wf＝e