重难专题：电场中的功能关系及图像问题 分层同步练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

重难专题　电场中的功能关系及图像问题

一、必备知识基础练

题组一　电场中的图像问题

1.在某静电场中由静止释放一电子,该电子仅在静电力作用下沿直线运动,其加速度a随时间t的变化规律如图所示,则下列说法正确的是(　　)

A.电子做减速运动

B.电子运动过程中途经各点的电势逐渐降低

C.该电场一定是非匀强电场

D.电子具有的电势能逐渐增大

2.(多选)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系图像如图所示,x轴正方向为电场强度正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷(　　)

A.在x2和x4处电势能相等

B.由x1运动到x3的过程中电势能增大

C.由x1运动到x4的过程中静电力先增大后减小

D.由x1运动到x4的过程中静电力先减小后增大

3.空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,A、B、C、D是x轴上的四点,电场强度在x轴方向上的分量大小分别是EA、EB、EC、ED,则(　　)

A.EA>EB

B.EC>ED

C.A、D两点在x轴方向上的电场强度方向相同

D.同一负电荷在A点时的电势能大于在B点时的电势能

题组二　电场中的功能关系问题

4.(2025上海洋泾中学月考)如图所示,空间存在足够大的沿水平方向的匀强电场(方向未知),绝缘的曲面轨道处于匀强电场中,曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动。已知金属块在向上移动的过程中,力F做功40 J,金属块克服电场力做功10 J,金属块克服摩擦力做功20 J,重力势能改变了30 J,则(　　)

A.电场方向水平向左

B.电场方向水平向右

C.在此过程中金属块电势能减少20 J

D.在此过程中金属块机械能增加10 J

5.如图所示,在竖直平面xOy内,固定一半径为R的光滑绝缘的圆形轨道,圆心在O点,第四象限(含x、y轴)内有水平向右的匀强电场,一质量为m、电荷量为+q的小球从图中A点静止释放,沿圆弧内侧轨道运动,第一次恰能通过圆弧轨道的最高点,已知重力加速度为g,求匀强电场的电场强度大小。

二、关键能力提升练

6.(多选)已知试探电荷q在场源点电荷Q的电场中所具有电势能表达式为Ep=,其中k为静电力常量,r为试探电荷与场源点电荷间的距离,且规定无穷远处的电势能为0。真空中有两个点电荷Q1和Q2,分别固定在x坐标轴x1=0和x2=15 cm的位置上。一带负电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x变化关系如图所示,其中试探电荷在A、B两点的电势能为零,A点的坐标是12 cm,C点为点电荷Q2右边电势能最小的点,则下列说法正确的是(　　)

A.Q1为正电荷,Q2为负电荷

B.点电荷Q1与Q2的电荷量之比为2∶1

C.C点对应x轴位置的坐标是xC=30 cm

D.两点电荷Q1、Q2在x轴上电场强度相同的点的位置为x=20 cm

7.(多选)一电场在x轴上各点的电场强度分布如图所示。现将一带正电的粒子(不计重力)从O点由静止释放,仅在电场力的作用下,带电粒子沿x轴正方向运动,则关于该电场在x轴上各点的电势φ、带电粒子的动能Ek、电势能Ep以及动能与电势能之和E0随x变化的图像,正确的是(　　)

8.在光滑的绝缘水平面上,相隔2L的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷,a、O、b是A、B连线上的三点,O为中点,Oa=Ob=。一质量为m、电荷量为q的试探电荷以初速度v0从a点出发沿A、B连线向B运动,在运动过程中,除静电力外,试探电荷受到一个大小恒定的阻力作用,当它运动到O点时,动能为初动能的2倍,到b点时速度刚好为零。已知静电力常量为k,设O处电势为零,求a点的电势φa。