專題02 電勢能與電勢差【考題猜想】（32題16大類型）（原卷版）-2024-2025學(xué)年高二物理上學(xué)期期中考點大串講（魯科版2019必修第三冊）

專題02電勢能與電勢差TOC\o"1-1"\h\u【題型1電勢能大小判斷】 1【題型2電勢高低判斷】 2【題型3典型電場的等勢面】 3【題型4勻強電場中電勢差和電場強度的關(guān)系】 3【題型5φ-x圖像】 4【題型6Ep-x圖像】 5【題型7E-x圖像】 6【題型8電容器動態(tài)分析】 7【題型9帶電粒子在勻強電場中的直線運動】 7【題型10帶電粒子在交變電場中的直線運動】 8【題型11帶電粒子在勻強電場中的拋體運動】 9【題型12帶電粒子在交變電場中的拋體運動】 10【題型13帶電粒子在勻強電場中的圓周運動】 11【題型14帶電粒子在勻強電場中的能量問題】 12【題型15示波管及其應(yīng)用】 12【題型16電容器的充放電實驗】 13【題型1電勢能大小判斷】1．真空中有一豎直向上的勻強電場，其場強大小為E，電場中的A、B兩點固定著兩個等量異號點電荷、，A、B兩點的連線水平，O為其連線的中點，c、d是兩點電荷連線垂直平分線上的兩點，，a、b兩點在兩點電荷的連線上，且與c、d兩點的連線恰好形成一個正方形，則下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)、b兩點的電勢不同，a點的電勢低于b點的電勢B．c、d兩點的電場強度大小相等，方向不相同C．電子在c、d兩點的電勢能相等D．電子在O點時的電勢能小于其在b點時的電勢能2．如圖所示，正方體的C、E兩點放有電量均為的點電荷，D、F兩點放有電量均為的點電荷，M為EF的中點。下列說法正確的是（）

A．M點的場強方向從F指向EB．A、B兩點的場強相同C．一個正試探電荷放在A處的電勢能大于放在B處的電勢能D．一個負試探電荷放在B處的電勢能等于放在G處的電勢能【題型2電勢高低判斷】3．如圖所示，a、b為某靜電場中一條電場線上的兩點，一個帶正電的試探電荷只在電場力作用下從a點沿直線運動到b點。下列說法中正確的是（）A．b點的電場強度比a點的電場強度大B．b點的電勢比a點的電勢高C．b點的電勢比a點的電勢低D．試探電荷在a點的加速度比在b點的加速度大4．場致發(fā)射顯微鏡能夠用來分析樣品的原子排列，其核心結(jié)構(gòu)如圖所示，金屬針與熒光膜之間加上高電壓，形成輻射狀電場，關(guān)于A、B兩點的電場和電勢，下列說法正確的是（）A． B．C． D．【題型3典型電場的等勢面】5．如圖A、B為一對等量同種電荷連線上的兩點（其中B為中點），C為連中垂線上的一點。今將一個由荷量為q（）的點電荷從A沿直線移到B再沿直線移到C，以下說法正確的是（）A．A、B兩點的電勢和場強都相同B．A、C兩點的場強相同，電勢不同C．點電荷q（）從B沿直線移到C，電荷的電勢能變大D．點電荷q（）從A沿直線移到B，電荷的電勢能變小6．研究心臟電性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，當興奮在心肌中傳播時，在人體的體表可以測出與之對應(yīng)的電勢變化。人體表面的瞬時電勢分布圖如圖所示，該電勢分布可等效為兩等量點電荷周圍的電勢分布，圖中實線為等差等勢面，標注的數(shù)值分別表示不同等勢面的電勢，a、b、c、d為等勢面上的點，a、b為兩等效點電荷連線上對稱的兩點，c、d為兩等效點電荷連線的中垂線上對稱的兩點，則（）A．c點的電勢大于a點的電勢B．a(chǎn)、b兩點的電場強度相同C．將帶負電的試探電荷從b點移到d點，電場力做負功D．正電荷在c點的電勢能小于在b點的電勢能【題型4勻強電場中電勢差和電場強度的關(guān)系】7．如圖，，三點都在勻強電場中，已知，，，把一個電荷量的正電荷從移到，電場力的做功為零；從移到，電場力做功為，則該勻強電場的場強大小和方向是（）A．，垂直向左 B．，垂直向右C．，垂直斜向上 D．，垂直斜向下8．勻強電場中有一與電場方向平行的扇形AOB區(qū)域，如圖所示，圓心角，半徑，其中C、D、F將圓弧AB四等分。已知，，，以下說法正確的是（

）A．電場方向沿AB連線方向B．C．電子在D點的電勢能為D．場強大小為3V/m【題型5φ-x圖像】9．在x軸上有兩個點電荷，其電場中電勢φ在x軸正半軸上分布如圖所示。下列說法正確的有（

）A．處的電勢最低、電場強度為零B．電量大于的電量C．為同種電荷D．電量為q的正檢驗電荷從移到無窮遠的過程中，電場力做功為10．在x軸上自左向右分別放置電荷量為、的點電荷，兩電荷連線上的電勢隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、B兩點的電勢為零，BD段中C點電勢最大，則下列判斷正確的是（

）

A．點P應(yīng)該有一個帶正電的點電荷B．C．C點的電場強度大于A點的電場強度D．將一帶負電的檢驗電荷從B點移到D點，其電勢能先增大后減小【題型6Ep-x圖像】11．一帶負電的粒子只在電場力作用下沿軸正方向運動，其電勢能隨位移變化的關(guān)系如圖所示，其中段是關(guān)于直線對稱的直線，段是曲線，則下列說法正確的是（

）A．處的電場強度比處的小B．在處的電勢的關(guān)系為C．段帶電粒子做勻變速直線運動D．段電場強度方向不變，大小變化，段電場強度大小、方向均不變12．如圖，圓環(huán)均勻帶正電，沿其中心軸線建立x軸。將另一點電荷從圓心處沿x軸正方向移到無窮遠處的過程中，電場力做功為。取無窮遠處為電勢能零點，則電荷具有的電勢能與位置坐標x的關(guān)系圖像正確的是（）A． B．C． D．【題型7E-x圖像】13．某條電場線是一條直線，上邊依次有O、A、B、C四個點，相鄰兩點間距離均為d，以O(shè)點為坐標原點，沿電場強度方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示。一個帶電荷量為+q的粒子，從O點由靜止釋放，僅受電場力作用。則（）A．若O點的電勢為零，則B點的電勢為B．粒子從O到A做勻變速直線運動C．粒子在OA段電勢能減少量等于BC段電勢能減少量D．粒子運動到B點時動能為14．某靜電場在x軸上的場強E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正方向為場強正方向，一個帶正電的點電荷只在電場力的作用下沿x軸運動，、、、四點間隔相等，則（）A．點電荷在和處電勢能相等B．點電荷由運動到的過程中電勢能增加C．、兩點之間的電勢差大于、兩點之間的電勢差D．該點電荷由運動到的過程中電場力一直做正功【題型8電容器動態(tài)分析】15．如圖所示，一平行板電容器兩極板水平正對，上極板M固定，下極板N放在一個絕緣的溫度敏感材料上，溫度敏感材料會因為溫度的變化而出現(xiàn)明顯的熱脹冷縮，給電容器充電后，N板帶有正電，一帶電微粒恰好靜止在兩極板間的P點。使極板與電源斷開，當溫度升高時，下列說法正確的是（）A．電容器的電容減小 B．兩板間的電場強度減小C．帶電微粒的電勢能增大 D．帶電微粒將向上運動16．如圖所示，電容器極板間有一可移動的電介質(zhì)板，電介質(zhì)板與被測物體相連，被測物體到極板右邊緣的距離為x。接入電路后，通過極板上物理量的變化可確定被測物體的位置，下列說法正確的是（

）A．若x變大，則電容器的電容增大B．若x變小且電容器的電荷量不變，則電容器極板間的電壓減小C．若x變大且電容器極板間的電壓不變，則電容器的電荷量增加D．若x變大且電容器極板間的電壓不變，則有電流流向電容器的正極板【題型9帶電粒子在勻強電場中的直線運動】17．如圖，在P板附近有電荷（不計重力）由靜止開始向Q板運動，則以下解釋正確的是（）A．到達Q板的速率與板間距離和加速電壓兩個因素有關(guān)B．電壓一定時，兩板間距離越大，加速的時間越短，加速度越小C．電壓一定時，兩板間距離越大，加速的時間越長，加速度越大D．若加速電壓與電量均變?yōu)樵瓉淼?倍，則到達Q板的速率變?yōu)樵瓉淼?倍18．多反射飛行時間質(zhì)譜儀是一種測量離子比荷的新型實驗儀器，其基本原理如圖所示。從離子源A處飄出的離子初速度不計，經(jīng)電壓為U的勻強電場加速后射入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器由兩個反射區(qū)和長為l的漂移管（無場區(qū)域）構(gòu)成，開始時反射區(qū)1、2均未加電場，當離子第一次進入漂移管時，兩反射區(qū)開始加上電場強度大小相等、方向相反的勻強電場，其電場強度足夠大，使得進入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管。當離子在質(zhì)量分析器中經(jīng)多次往復(fù)即將進入反射區(qū)2時，撤去反射區(qū)的電場，離子打在熒光屏B上被探測到，可測得離子從A到B的總飛行時間。不計離子重力，已知比荷為k0的離子總飛行時間為t0，待測離子的總飛行時間為t1，兩種離子在質(zhì)量分析器中反射相同次數(shù)，則待測離子比荷為（）A． B． C． D．【題型10帶電粒子在交變電場中的直線運動】19．勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖像如圖所示，當t=0時，將一帶電粒子在此勻強電場中由靜止釋放，若帶電粒子只受電場力的作用，下列說法正確的是（

）A．帶電粒子將始終向同一個方向運動 B．0~3s內(nèi)，電場力做的總功不為零C．2s末帶電粒子離出發(fā)點最遠 D．3s末帶電粒子回到原出發(fā)點20．如圖甲所示，某多級直線加速器由n個橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，各金屬圓筒依序接在交變電源的兩極M、N上，序號為C的金屬圓板中央有一個質(zhì)子源，質(zhì)子逸出的速度不計，M、N兩極加上如圖乙所示的電壓，一段時間后加速器穩(wěn)定輸出質(zhì)子流。已知質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為e，質(zhì)子通過圓筒間隙的時間不計，且忽略相對論效應(yīng)，則（）A．質(zhì)子在各圓筒中做勻加速直線運動B．質(zhì)子進入第n個圓筒瞬間速度為C．各金屬筒的長度之比為1:：：D．質(zhì)子在各圓筒中的運動時間之比為1:：：【題型11帶電粒子在勻強電場中的拋體運動】21．真空中的某裝置如圖所示，其中平行金屬板A，B之間有加速電場，C，D之間有偏轉(zhuǎn)電場，M為熒光屏。現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上。已知質(zhì)子、氘核和粒子的質(zhì)量之比為，電荷量之比為，不計粒子重力，則下列說法中正確的是（）A．三種粒子打到熒光屏上的位置相同B．三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同C．偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為D．偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為22．如圖所示，平行板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成60°角，a極板帶負電。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q<0）的粒子在電容器中靠近b極板處，以初動能Ek0豎直向上射出，不計粒子重力，極板尺寸足夠大，若粒子能打到a極板，則下列說法正確的是（）A．粒子的加速度大小B．粒子的加速度大小C．兩極板間電場強度的大小D．兩極板間電場強度的大小【題型12帶電粒子在交變電場中的拋體運動】23．如圖甲所示，兩平行金屬板水平放置，間距為d，金屬板長為L＝2d，兩金屬板間加如圖乙所示的電壓（U0＝，初始時上金屬板帶正電）。一粒子源射出的帶電粒子恰好從上金屬板左端的下邊緣水平進入兩金屬板間。該粒子源能隨時間均勻發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子，初速度v0＝，重力忽略不計，忽略粒子間相互影響，則（）A．能從板間飛出的粒子在板間運動的時間為B．能從板間飛出的粒子束進入極板的時刻為＋n（n＝1，2，3，…）C．若粒子在t＝時刻進入兩極板之間，粒子飛出極板時的偏移量y是D．若發(fā)射時間足夠長，則能夠從兩金屬板間飛出的粒子占總?cè)肷淞Ｗ訑?shù)的比例為24．如圖所示，一對平行金屬板長為L，兩板間距為d，兩板間所加交變電壓為，交變電壓的周期。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從平行板左側(cè)以速度沿兩板的中線持續(xù)不斷的進入平行板之間，已知所有電子都能穿過平行板，且最大偏距的電子剛好從極板的邊緣飛出，不計重力作用．下列說法正確的是（

）A．時刻進入電場的電子，在兩板間運動時最大側(cè)位移為B．時刻進入電場的電子，在兩板間運動時最大側(cè)位移為C．所有電子在兩板間運動的時間都為TD．所有電子離開電場時的動能都相同【題型13帶電粒子在勻強電場中的圓周運動】25．如圖所示，在水平方向的勻強電場中，一絕緣細線的一端固定在O點，另一端系一帶正電的小球，小球在只受重力、電場力、繩子的拉力作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運動，小球所受的電場力大小等于重力大小。a、b、c、d四點的位置如圖所示，圓上各點相比較，小球（）A．在最高點a處的動能最小B．在最低點c處的機械能最小C．在水平直徑右端b處的機械能最小D．在水平直徑左端d處的機械能最小26．如圖所示，在水平向左的勻強電場中，一長為的絕緣細線一端固定于O點，另一端系著一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，小球靜止在M點，OM與豎直方向成53°角?，F(xiàn)給小球一垂直于OM的初速度v0，使其在豎直平面內(nèi)繞O點做完整的圓周運動，AB為圓的豎直直徑，重力加速度為g。則下列說法正確的是（）A．小球帶負電B．電場強度為C．小球在運動至圓周軌跡上的最高點B時機械能最大D．小球在M點獲得的初速度最小值為【題型14帶電粒子在勻強電場中的能量問題】27．如圖所示，abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab水平，長度為R。bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點。空間分布有范圍足夠大的沿水平方向的勻強電場，電場強度。一質(zhì)量為m、電量為q的帶電小球（可視為質(zhì)點），自a點處從靜止開始釋放后向右運動。重力加速度為g。小球從a點開始運動到其軌跡最高點的過程中，機械能的增量為（）A．3mgR B．4mgR C．12mgR D．16mgR28．如圖所示，空間有與水平方向成θ角的勻強電場。一個質(zhì)量為m的帶電小球，用長L的絕緣細線懸掛于O點。當小球靜止時，細線恰好處于水平位置?，F(xiàn)用一個外力將小球沿圓弧軌道（圖中的虛線）緩慢地拉到最低點，此過程小球的電荷量不變。則該外力做的功為（重力加速度為g）（）A． B． C． D．【題型15示波管及其應(yīng)用】29．如圖所示是示波管的原理圖，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。如果在偏轉(zhuǎn)電極之間和偏轉(zhuǎn)電極之間都沒有加電壓，電子束從電子槍射出后沿直線運動，打在熒光屏中心，在那里產(chǎn)生一個亮斑。若要使電子打在第II象限，則下列說法正確的是（

）A．極板X帶正電，極板Y帶正電 B．極板X帶正電，極板Y帶負電C．極板帶正電，極板帶正電 D．極板帶正電，極板帶負電30．有一種電子儀器叫作示波器，可以用來觀察電信號隨時間變化的情況。示波器的核心部件是示波管，圖甲是它的原理圖。它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。電子槍的作用是產(chǎn)生高速飛行的一束電子。如果在電極YY'之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，在電極XX'之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是選項圖中（）A． B．C． D．【題型16電容器的充放電實驗】31．某同學(xué)用圖甲所示的電路研究電容器的充、放電過程。圖丙所示實驗裝置是用來探究影響平行板電容器的因素，其中電容器左側(cè)極板A和靜電計外殼接地，電容器右極板B與靜電計金屬球相連。使電容器帶電后與電源斷開。(1)圖甲當開關(guān)S接“1”達到穩(wěn)定后，電容器上極板帶（選填“正”或“負”）電。(2)圖甲開關(guān)S接“2”前，將電流傳感器串聯(lián)在左側(cè)電路中，接著將開關(guān)S接“？”，與電流傳感器連接的計算機描繪出電路中的電流I隨時間t變化的I-t圖像如圖，丙所示，通過分析可知，圖中圖像與橫軸圍成的面積表示的物理量是