第18课 电场能的性质-【提分宝典】2026年新高考物理一轮全考点普查与练习

享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 第18课 电场能的性质 普查与练习18 电场能的性质 1,比较电势高低和电势能大小的方法 (1)(多选)2024广东真题，6分)污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其 进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、 金属圆盘置于底部、金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚 线为等势面。M点和N点在同一电场线上，M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有 () 污水 金属棒 金属固盘 A.M点的电势比N点的低 B.N点的电场强度比P点的大 C.污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做正功 D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大 (1)答案：AC 解析：根据沿着电场线方向电势降低可知，M点的电势比N点的低，故A项正确。根据 电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小，故B项错误。污泥絮体带负电，在电场 中所受电场力方向与电场线方向相反，从M点移到N点，电场力对其做正功，故C项正确。 由于M点的电势比N点的低，污泥絮体带负电，根据E,=qp可知污泥絮体在M点的电势能 比在N点的电势能大，M点和P点在同一等势面上，则污泥絮体在M点的电势能与在P点 的电势能相等，故污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大，故D项错误。 (2)(多选)（山东经典真题，4分）真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一 个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过 O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和、d,如图 所示。以下说法正确的是() Aa点电势低于O点 B.b点电势低于c点 C.该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能 ◆独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (2)答案：BD 解析：根据带负电的试探电荷在O点，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态，可知， E。=0,连线上O点左侧各点场强方向向右、右侧各点场强方向向左（如图，而沿场强方向电 势降低，故Q。>po、。>po,故A项错误。在b点，两场源电荷产生的电场沿垂线方向的分量 由O指向b,故po>p,而p>0o,故0。，故B项正确。同理，再结合对称性有pa=o6<0、 =.。由于负电荷在电势越高处电势能越小，故试探电荷在a点的电势能小于在b点的 电势能、在c点的电势能小于在d点的电势能，故C项错误，D项正确。 2.带电粒子运动轨迹问题的分析方法 .根据电场线的特性解决带电粒子在电场中运动轨迹类问题 (3(多选)(2023天津真题，5分)如图，一个固定正电荷产生的电场中，同一个正电荷9 两次以大小相同、方向不同的初速度从P点出发，分别抵达M点，N点，且g在M、N点时 速度大小也一样，则下列说法正确的有( AP点电势大于AM B.M点电势大于N C.9从P到AM一直做减速运动 D,M、N两点处电场强度大小相同 (3)答案：AD 解析：已知同一个正电荷9两次以大小相同、方向不同的初速度从P点出发，分别抵达 M、N点时速度大小也一样，则说明电场力做功相同，q在M、N两点的电势能相同，则M、 N两点的电势相同，故B项错误。根据运动轨迹可知，固定的正电荷在P点的左侧，q从P 到M一直做加速运动，又因为沿着电场线的方向电势逐渐降低，则P点电势大于M,故A 项正确，C项错误。根据以上分析可知，M、N两点在同一等势面上，根据点电荷的等势面 的特点可知，M(、N两点到固定正电荷的距离相等，则M、N两点处电场强度大小相等，故 D项正确。 (4)(2026改编题，3分)如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负 电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为PM加粒子在M和 N时加速度大小分别为awa,速度大小分别为Ow,电势能分别为ER EpN。下列判断 正确的是() 尊独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 A.0M>UN dMaN B.0M>UN MON C.M>ON EM<EpN D.a<a EpM>EpN (4)答案：D 解析：带电粒子所受的电场力指向运动轨迹曲线的凹侧，又因为粒子带负电，所以电场 线方向指向右上方，根据沿着电场线方向电势逐渐降低，知N点电势高于M点电势：又因为 粒子带负电，所以粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，由于粒子只受电场力作用，因 此粒子在M点的动能小于在N点的动能，则粒子在M点的速度小于在N点的速度：电场线 的疏密表示电场强度的大小，所以N点的电场强度大于M点的电场强度，粒子在N点的加 速度大于在M点的加速度。综上所述可知D项正确。 b.根据等势面特性解决带电粒子在电场中运动轨迹类问题 (⑤)（多选）2024甘肃真题，5分)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是 一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点，下 列说法正确的是() 5 V 10V15V A.粒子带负电荷 B.M点的电场强度比N点的小 C.粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D.粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 (S)答案：BCD 解析：根据沿电场线方向电势降低，且电场线与等势面垂直，可知M点的电场线方向为 垂直于过M点的等势面指向左下方，根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧可知，带电粒 子带正电，故A项错误。等差等势面越密集的地方场强越大，可知M点的电场强度比N点 的小，故B项正确。由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，可知当电 势能最大时动能最小，由图可知粒子轨迹中存在电势最大的点，且粒子带正电，则粒子在运 动轨迹上存在动能最小的点，故C项正确。粒子带正电，M点的电势大于N点的电势，则粒 子在M点的电势能大于在N点的电势能，故D项正确。 3.根据等分法解决匀强电场中电势差与电场强度关系的问题 (6(多选)2026改编题，4分)如图所示，匀强电场的方向平行于xOy平面，cd、cb分别 垂直于x轴、y轴，a、b、c三点的电势分别为4V、8V、10V。现使一电荷量为q=一2× 10C、质量m=22×103kg的带电粒子从O点以方向垂直于ab的初速度开始运动，恰好通 ·独家授权侵权必究 享学科网书城圆 品牌书店·知名数辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 过b点。已知该粒子仅受电场力作用，下列说法正确的是()】 y/cm x/cm A坐标原点O的电势为8V B.电场强度的大小为2Vm C.该粒子在c点的电势能为一2×104J D.该粒子从O点运动到b点过程中，电场力做功为4×105J (⑥答案：CD 解析：在匀强电场中，根据U=Ed知沿同一方向前进相同距离，电势的变化量相等，因 ch与Oa平行且相等，则cb间的电势差等于Oa间的电势差，即p:一p6=po一a,代入数据 解得0o=6V,故A项错误。根据匀强电场中电势分布情况可知，ab中点e的电势为0。=ob 十pa2=8+42V=6V,连接Oe,Oe连线为一条等势线，如图所示。由几何关系可知，ab 垂直于Oe,则电场沿ba方向由b指向a,故电场强度大小为E=Ubedbe=8一62×cos45°×10-2 Vm=1002Vm,故B项错误。该粒子在c点的电势能为Ep=q9.=一2×104J,故C项正 确。粒子从O点运动到b点过程中，电场力做功为W=gUo=q(0o一p)=一2×105×(6一8) J=4×103J,故D项正确。 y/cm r/em 4.静电场中的图像问题 a.电场中的o一x图像 (7(2024重庆真题，4分)沿空间某直线建立x轴，该直线上的静电场方向沿x轴，直线 上的电势随位置x变化的图像如图所示。一电荷量为、带负电的试探电荷，经过。点时动 能为1,5V,速度沿x轴正方向。若该电荷仅受电场力，则其将( ) ↑/W 2= A.不能通过点 B.在3点两侧往复运动 C,能通过o点 独家授权侵权必究。 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2XXK.com○ 您身边的互联网+教辅专家 D.在名点两侧往复运动 (T)答案：B 解析：带负电的试探电荷在x2处动能为1.5eV,电势能为E,=-eo=一1eV,总能量为 0.5©V,且试探电荷速度沿x轴正方向，在。一区域试探电荷受到沿x轴正方向的静电力， 做加速运动，在处速度最大，试探电荷继续运动到3右侧，做减速运动，当速度为零时， 电势能为0.5eV,即运动到电势为p'=Ep一e=一0.5V处减速到零，开始向x轴负方向运动， 运动到1一？之间电势为一05V处减速到零后又反向，不会运动到x、:处，即试探电荷 在点两侧往复运动，故B项正确，A项、C项、D项均错误。 b.电场中的E-x图像 (8)(2026改编题，3分)真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上为=0和，=4a的两 点，在它们的连线上场强E与x关系如图所示（取x轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势 零点)，以下判断正确的是() 2a 44 AQ1带负电，Q2带正电 B.Q1与Q2的电荷量之比是1：9 C.x轴上3a处的电势大于零 D.正点电荷g在x轴上a处的电势能比在2a处的小 (8)答案：C 解析：根据图像可知，在0~3a内场强为正，即场强方向为沿x轴正方向，则Q1带正电， 3a一4a内场强为负值，即场强方向为沿x轴负方向，则Q2带正电，故A项错误。因为x 3a处场强为零，则有Q1(3a2=kQ2a2,可得Q与Q2的电荷量之比是9：1，故B项错误。 由于两个电荷都带正电，无穷远处为电势零点，电场中各点的电势都大于零，所以x轴上3a 处的电势大于零，故C项正确。在a~2a内，电场线方向从x轴上a处指向2a处，则正点 电荷q从x轴上a处运动到2a处电场力做正功，电势能减小，即正点电荷q在x轴上a处的 电势能比在2a处的大，故D项错误。 c.电场中的E,一x图像 (9)(多选)（山东济南一中模拟，4分）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动， 其电势能E。随位移x的变化如图所示，其中O~x龙2段是抛物线，，处是顶点，？~3段是直 线，且与抛物线相切。粒子由O→鸡运动过程中，下列判断正确的是() ·独家授权侵权必究· 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 E. A.处的电势最高 B.O一段粒子动能增大 C.斯2段粒子加速度增大 D,:段粒子做匀速直线运动 (9)答案：AC 解析：由E,一x图像可知，在O一。运动过程中，粒子的电势能先增大后减小，且x为处 的电势能最小，由于粒子带负电，由@=Eg可知O一龙，电势先降低后升高，在。处的电势 最高，故A项正确。粒子只受电场力，则粒子的电势能与动能之和保持不变。在O~1段， 粒子的电势能逐渐增大，则动能减少，故B项错误。E。一x图线的斜率表示粒子受到的电场 力，已知粒子在1一，段图线斜率绝对值逐渐增大，则粒子受到的电场力逐渐增大，所以粒 子加速度增大，故C项正确。2段图线斜率不变，说明粒子所受电场力不变，粒子的加 速度不变，因此粒子做匀加速直线运动，故D项错误。 5.电场中的功能问题 (10)(多选)（江苏经典真题，4分）如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小 球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E,在静电力作用 下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有() +94 + =… ……3中月 -408 A,电场E中A点电势低于B点 B.转动中两小球的电势能始终相等 C.该过程静电力对两小球均做负功 D.该过程两小球的总电势能增加 (10)答案：AB 解析：在匀强电场中等势面是与电场线垂直的平面，又沿电场线方向电势是降低的，所 以A点电势低于B点，故A项正确。因O是轻杆的中点，则转动过程中两小球到过O点的 等势面的距离总是相等的，又因为O是电势零点，故两小球所在处的电势的值互为相反数， 而两小球带等量异号电荷，故由E,=g聊可知，两小球的电势能始终相等，故B项正确。两小 球均在静电力作用下从静止开始转动，静电力做正功，电势能减少，故C项、D项均错误。 (11)(天泮经典真题，6分)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球， ·独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 以初速度？从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2，方向与电场方向相反，则 小球从M运动到N的过程( 20 oN →E M A,动能增加122 B.机械能增加2mo2 C.重力势能增加32mo2 D.电势能增加2mo2 (11)答案：B 解析：带电小球受力分析如图所示，则水平方向上有gE=max,20=a,4,竖直方向上有 g=ma:则a4,=g,一a,f=0,联立各式可得qE=2mg。上升的高度h=v22g,水平位移x 12×2o=2h,动能增加量△E=12m(20)2-12mo2=322,故A项错误。机械能的增加量△E =gEx=2mg2v22g=22,故B项正确。重力势能增加量△E。=mgh=122,故C项错误。 电场力做正功，电势能减少，则△Ep电=一qE=一2mo2,即电势能减少22，故D项错误。 gE mg 随堂普查练18 1.(多选)(2023海南真题，4分)如图所示，正三角形三个顶点固定三个带等量电荷的点 电荷，其中A、B带正电，C带负电，O、M、N为AB边的四等分点，下列说法正确的是() Qc A⑥市方方⑧B AM、N两点的电场强度相同 B.M、N两点的电势相同 C.负电荷在M点的电势能比在O点时要小 D.负电荷在N点的电势能比在O点时要大 1.答案：BC 解析：根据等量同种点电荷的电场分布规律可知，A、B在M点处产生的电场与在N点 处产生电场的电场强度大小相等，方向相反，C在(、N两点处产生的电场的电场强度大小 相等，方向均指向C(知图)：根据电场强度的叠加原理可知，M、N两点的电场强度大小相等， 方向不同，即M、N两点的电场强度不同，故A项错误。根据等量同种点电荷的电势分布规 律可知，M、N两点在A、B两点电荷产生的电场中的电势相等，M、N两点在C点电荷产生 ·独家授权侵权必究· 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 的电场中的电势相等，因为电势为标量，所以M、N两点的电势相同，故B项正确。在A、 B两点电荷产生的电场中，=pPPO,在C点电荷产生的电场中，=p>po',则在A、B 和C三个点电荷产生的电场中，"=">。”，负电荷在M点和N点的电势能均比在O点 时小，故C项正确，D项错误。 ⊕ ⊕ 2.(2023福建真题，6分)“场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心O ，玻璃泡内壁有一层均匀导电膜：在钨针和导电膜间加上高电压后，玻璃泡上半部分的电场 可视为位于O点处点电荷形成的电场，如图所示。a、五、c、dO为同一平面上的5个点， 弧abc是一段以O为圆心的圆弧，d为Ob的中点。a、d两点场强大小分别为E。、Ea,O、a 、c、d四点电势分别为popa、p。、pa,则pa pu4:0。pc,(00-pa) 2(0o一0)。（选填“大于”“等于”或“小于”） 2.答案：小于2分)等于(2分)小于(2分) 解析：己知玻璃泡上半部分的电场可视为位于O点处点电荷形成的电场，根据点电荷形 成的电场的特点可知，o。=o。=s,由于沿着电场线方向电势逐渐降低，故有6<o4,因此©。 <0。O、d两点间的平均场强大于d、b两点间的平均场强，根据U=Ed可得，Ua>U 则po一pb<2(po一pa),又p.=p5,则po一p。2(po一p)。 3.(2024河北真题，4分)我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，如 许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻，一古塔顶端附 近等势线分布如图所示，相邻等势线电势差相等，则a、b、c、d四点中电场强度最大的是( 独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 A,a点 B.b点 C.c点 D.d点 3.答案：C 解析：在静电场中，等差等势线的疏密程度反映电场强度的大小，等差等势线越密的地 方电场强度越大。图中c点附近的等差等势线相对其他三点最密集，在a、b、c、d四点中电 场强度最大的是c点，故C项正确。 4.(2024全国甲真题，6分)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规 定为零时，距离该点电荷r处的电势为kQ”,其中k为静电力常量，多个点电荷产生的电场 中某点的电势等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。电荷量分别为Q和Q2的两 个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示（图中数字的单位是伏特），则() 02 0.10 A.Q1<0,Q1Q2=-2 B.Q10,QIQ2=-2 C.Q1<0,Q1Q2=-3 D.Q1>0,01Q2=-3 4.答案：B 解析：将无限远处的电势规定为零时，正点电荷周围的电势为正值，负点电荷周围的电 势为负值，根据图中两点电荷周围的电势分布可知Q1带正电，Q2带负电。由电势的叠加原 理可知电势为0处有kQ1r1十kQ22=0,由图中距离关系可知r1r2=63,联立解得Q1Q2 一2，故B项正确。 5,(多选)（山东济南历城二中模拟，4分）如图所示，正四面体ABCD,面BCD在水平面 上，电荷量为十g的点电荷固定于B点。先将一电荷量也为十9的点电荷Q从无穷远处移到 C点并固定，此过程中点电荷Q1克服电场力做功值为W,再将一电荷量为十q的点电荷Q2 从无穷远处移到D点（无穷远处电势为零），下列说法正确的有() A.移入Q1之前，A点的电势为Wq B.移入Q2之前，A点和D点的电场强度相同 ·独家授权侵权必究· 令学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 C.移入Q2过程中，Q2克服电场力做功2W D.若再将点电荷Q2沿DA从D点移到A点，此过程中，点电荷Q2的电势能将先增大 后减小 5.答案：ACD 解析：将一电荷量为十q的点电荷Q1从无穷远处（电势为零）移到C点，根据电场力做功 公式W=qU可得Umc=0-pc=一W+q=一Wg,则移入Q1之前，C点的电势为pc=Wq: 因为移入Q1之前，AC两点的电势相等，所以A点的电势也为W9,故A项正确。移入Q2 之前，由对称性可知，A点和D点的电场强度大小相同，方向不同，故B项错误。移入Q2 过程中，原米在B点的十g和在C点的Q都对Q2产生力的作用，所做的功均为一W,则移 入Q2过程中，Q2克服电场力做功2W,故C项正确。从D点到A点，电势先升高后降低， 则将带正电的点电荷Q2沿DA从D点移到A点的过程中，点电荷Q2的电势能先增大后减小， 故D项正确。 6.(多途)（全国甲经典真题，6分）某电场的等势而如图所示，图中a、b、c、d、e为电场 中的5个点，则() be c 2V 3V 4V5V6V 7 A一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功 B,一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右 D.a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大 6.答案：BD 解析：由图像可知，b、两点在同一个等势面上，可得p6=o。:则正电荷从b点运动到 e点时，电场力不做功，故A项错误。由图像可知p,=3V,4=7V,根据电场力做功与电 势能的变化关系，电场力所做的功W=Ep。一E=(p。一o)(一e)=4eV,故B项正确。沿电 场线方向电势逐渐降低，则b点处的电场方向向左，故C项错误。根据电场线与等势面处处 垂直，可画出电场线分布如图所示。等差等势面越密集的地方，电场线越密集，电场强度越 大，则a、b、c、d四点中b点处的电场强度最大，故D项正确。 7.(多选)2023全国乙真题，6分)在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从 ·独家授权侵权必究·