2025年高考物理专项强化练（十）电场性质的综合应用（含解析）

专题强化练（十）电场性质的综合应用

（40分钟70分）

一、选择题

1.（6分汝口图所示，在电场强度大小为反方向竖直向上的匀强电场中，一质量为用、带电荷量为

+。的物体，以某一初速度沿电场方向做匀减速直线运动不计空气阻力，其加速度大小为嘿，物

体运动距离5时速度变为零。则在此过程中（）

A.物体克服静电力做功0.6qEs

B.物体的电势能增加了q国

C.物体的重力势能增加了

D.物体的动能减少了（）.6qEs

2.（6分）（2023.深圳模拟）如图所示，有一竖直固定放置的绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷,一

固定绝缘光滑细杆过圆心且沿垂直圆环平面方向穿过圆环，细杆上套有一个带正电的小环，小

环从4点由静止释放.沿细杆运动。下列说法一定正确的是（）

A.小环所受静电力逐渐变小

B.小环的加速度先向右后向左

C.小环的电势能逐渐增加

D.小环的动能逐渐增加

3.（6分）（2023.赣州模拟）带电小球的半径为R,以球心为原点O建立坐标轴工轴上各点电势夕随

x变化如图所示，下列说法正确的是（）

A.球带正电荷

B.球心处电场强度最大

C.A、8两点电场强度相同

D.一带负电的试探电荷在8点的电势能比在。点的电势能大

4.（6分）（多选）（2023・张掖模拟）一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以初速度-vo做直线运

动，其v-/图像如图所示。粒子在/时刻运动到B点,3/时刻运动到。点似卜判断正确的是（）

A.A、B、C三点中B点的电场强度最大

B.A、B、。三点的电势关系一定为低＞9心

C粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功

D.粒子从A点经B点运动到C点,电势能先增加后减少

5.（6分）（多选）在x轴上分别固定两个点电荷。卜。2,Q位于坐标原点。处，两点电荷形成的静

电场中,x轴上的电势9随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）

Ag处电势（/）最高,电场强度最大

BQ带正电,Q带负电

C.Q）的电荷量小于。2的电荷量

D.电子从XI处沿X轴移动到K2处，电势能增加

6.（6分）（多选）真空中相距为3a的两个点电荷分别固定于龙轴上为二0和也二3〃的两点上,

在它们连线上各点电场强度随x变化关系如图所示，沿x轴正方向电场强度E为正，以下判断中

正确的是（）

A.点电荷M、N一定为同种电荷

B.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4：1

C.把一个检验电荷由用位置静止释放，其加速度一直减小

D.把一个正检验电荷由的位置静止释放，其电势能一直减小

7.（6分汝口图甲所示,光滑绝缘水平面上有一带负电荷的小滑块，在日m处以初速度加二百m/s

沿x轴正方向运动。小滑块的质量为〃『2kg、带电荷量为行-0.1C,可视为质点。整个区域存

在沿水平方向的电场,图乙是滑块电势能6随位置x变化的部分图像，点是图线的最低点.虚

线A8是图像在mlm处的切线，并且AB经过（0,3）和（3,0）两点,g=10m/s2。下列说法正确的是

)

o、守---------------

u12345x/m

甲

A.x=lm处的电场强度大小为20V/m

B.滑块向右运动过程中力|速度先增大后减小

C.滑块运动至x=3m处时，速度大小为2m/s

D.若滑块恰好到达户5m处，则该处的电势为50V

二、计算题

8.（12分X2023•鹤岗模拟）如图所示,放置在竖直平面内的粗糙直线轨道AB与光滑圆弧轨道

BCD相切于B点、,C为最低点，圆心角NBOG37。,线段OC垂直于OD,圆弧轨道半径为R,直线

轨道AB长为L=5R,整个轨道处于匀强电场中，电场强度方向平行于轨道所在的平面且垂直于

直线OD现有一个质量为，小带电荷量为可的小物块P从A点无初速度释放,小物块P与A3

之间的动摩擦因数"=0.25,电场强度大小后詈,加37。=0.6,8$37。=0.8,重力加速度为g,忽略空

气阻力。求：

⑴小物块第一次通过C点时对轨道的压力大小;

⑵小物块第一次从。点飞出后上升的最大高度;

⑶小物块在直线轨道AB上运动的总路程。

9.（16分）绝缘相糙的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定电荷量不等的正电荷，两电荷的

位置坐标如图甲所示，已知4处电荷的电荷量为+Q,图乙是A、B连线之间的电势p与位置x

之间的关系图像，图中x=L处对应图线的最低点，产-2L处的纵坐标。=2夕o产2L处的纵坐标

9V9。，若在尸々A处的。点由静止释放一个质量为小、电荷量为的带电物块（可视为质点）,

物块随即向右运动（假设此带电物块不影响原电场分布），求:

，》$，，；力?）?〃，，/〃，，分〃

-3L-2LO-3L-2L-LOL2L3Lx

⑴固定在3处的电荷的电荷最QB；

⑵小物块与水平面间的动摩擦因数"为多大，才能使小物块恰好到达x=2L处?

⑶若小物块与水平面间的动摩擦因数〃=藁&小物块运动到何处时速度最大?

解析版

一、选择题

1.（6分）如图所示，在电场强度大小为E、方向竖直向上的匀强电场中，一质量为〃?、带电荷量为

+q的物体.以某一初速度沿电场方向做匀减速直线运动,不计空气阻力，其加速度大小为噤，物

体运动距离S时速度变为零。则在此过程中（）

A.物体克服静电力做功0.6qEs

B.物体的电势能增加了q/

C.物体的重力势能增加了9&

D.物体的动能减少了0.61Ev

【解析】选D。由于物体所受静电力和运动方向相同，故静甩力做正功W二“s,故A错误;静电

力做正功，电势能减小，物体的电势能减小了把，、故B错误;重力做功WG»咫s,重力做负功，重力

势能增加，又由题可知，〃炉1功£所以重力势能增加了1.6qEs,故C错误;物体做减速运动，所受

合外力做负功，动能减小，山动能定理得:A以二孑合s=ws=-0.6%$,所以物体的动能减少了

0.6qEs,故D正确。

2.（6分）（2023•深圳模拟）如图所示，有一竖直固定放置的绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，一

固定绝缘光滑细杆过圆心且沿垂直圆环平面方向穿过圆环，细杆上套有一个带正电的小环，小

环从4点由静止释放，沿细杆运动。下列说法一定正确的是（）

A.小环所受静电力逐渐变小

B.小环的加速度先向右后向左

C.小环的电势能逐渐增加

D.小环的动能逐渐增加

【解析】选D。。点电场强度为零，山O点向右电场强度先变大后变小,小环所受静电力可能

先变大后变小,A错误;小环从A点由静止释放，沿细杆向右运动，加速度方向一直向右,B错误;

静电力对小环一直做正功，电势能逐渐减少，动能逐渐增加,C错误,D正确。

3.（6分）（2023.赣州模拟）带电小球的半径为凡以球心为原点。建立坐标轴北轴上各点电势0随

X变化如图所示，下列说法正确的是（）

A.球带正电荷

B.球心处电场强度最大

CA、3两点电场强度相同

D.一带负电的试探电荷在8点的电势能比在。点的电势能大

【解析】选D。从球出发向两侧电势升高，而沿着电场线电势降低，故球带负电荷,A错误;球是

等势体，故内部任意两点间的电势差为零，故电场强度为零,B借误;A点与B点的电场强度大小

相等,但方向相反,C错误;从8到C,电势升高、根据Ep=q%负电荷在3点的电势能比在C点的电

势能大,D正确。

4.（6分）（多选）（2023•张掖模拟）一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以初速度也做直线运

动淇—图像如图所示。粒子在，时刻运动到3点H时刻运动到C点似下判断正确的是（）

A.A、B、C三点中3点的电场强度最大

B.A、B、。三点的电势关系一定为期

C.粒子从A点经8点运动到。点，电场力先做正功后做负功

D.粒子从A点经B点运动到C点,电势能先增加后减少

【解析】选A、Do由图可知，粒子的加速度先增大后减小，B点的加速度最大，所以B点电场

强度最大,A正确;因为不知道带电粒子的电性，所以无法判断电势的关系.B错误;由图像可知,

动能先减小后增大，所以电场力先做负功后做正功，根据能量守恒定律可知，电势能先增加后减

少,C错误,D正确。

5.（6分）（多选）在x轴上分别固定两个点电荷彷、位于坐标原点。处，两点电荷形成的静

电场中“轴上的电势夕随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）

AM处电势夕最高,电场强度最大

BQ带正电,0带负电

C.Q的电荷量小于02的电荷量

D.电子从XI处沿x轴移动到K2处，电势能增加

【解析】选B、D。伊f图像的斜率表示电场强度，所以由题图可知心处电势s最高，电场强度

最小为0,则A错误;由于沿着电场线方向电势逐渐降低，则053电场线方向指向x轴的负方

向盟~十8电场线方向指向不轴的正方向,并且在决处电势0最高、电场强度最小为（）根据点电荷

电场强度公式石二*，由近小远大规律可知,的电荷量大于Q的电荷量，并且Qi带正电,Q带

负电，所以B正确C错误吨子从加处沿x轴移动到12处,静电力做负功，电势能增加，所以D正

确。

6.（6分）（多选）真空中相距为3〃的两个点电荷M、N,分别固定于x轴上K=0和4=3〃的两点上,

在它们连线上各点电场强度随x变化关系如图所示，沿大轴正方向电场强度E为正，以卜.判断中

正确的是（）

13ax

A.点电荷M、N一定为同种电荷

B.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4：1

C.把一个检验电荷由Xi位置静止释放，其加速度一直减小

D.把一个正检验电荷由的位置静止释放，其电势能一直减小

【解析】选A、Bo处电场强度为零且左侧电场强度向右(正值)、右侧电场强度向左(负

值),结合点电荷的甩场强度特征可知，点甩荷M、N一定为同种甩荷，两点甩荷在m2。处的电场

强度大小满足喷厂哈，解得f，A、B正确;由题图可知,0点右侧电场强度先减小再增大，故

把一个检验电荷(假设带正电［由川位置静止释放，根据牛顿第二定律可得9斤〃以其加速度先

减小再增大,C错误;把一个正检验电荷山X3二〃的位置静止释放，向右运动过程中,电场力先做正

功再做负功，其电势能先减小后增大,D错误。

7.(6分)如图甲所示,光滑绝缘水平面上有一带负电荷的小滑块，在下1m处以初速度m/s

沿x轴正方向运动。小滑块的质量为〃-2kg、带电荷量为妖-O.lC,可视为质点。整个区域存

在沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能4随位置尤变化的部分图像,P点是图线的最低点，虚

线A3是图像在x=lm处的切线，并且经过(0,3)和(3,0)两点,g=l()mg。下列说法正确的是

()

A.x=lm处的电场强度大小为20V/m

B.滑块向右运动过程中，加速度先增大后减小

C.滑块运动至43m处时，速度大小为2m/s

D.若滑块恰好到达45m处，则该处的电势为50V

【解析】选C。舔-1图像斜率的绝对值表示滑块所受静电力的大小，所以滑块在mlm处所受

静电力大小为/二I把1=1N,可得Ei=10V/m,选项A错误;滑块向右运动过程中，静电力先减小后

增大，则加速度先减小后增大，选项B错误;滑块从产

1m的位置运动至尸3m处时，根据动能定理有刎的〃%2二卬电，卬电二叫三1J,解得速度大小

为v=2m/s,选项C正确;若滑块恰好到达x=5m处，则）诏二

W电‘二砧一昂，其中EPi=2J,解得滑块的电势能Ep2=5J,该处的电势为片警

q-U.1

V=50V,选项D错误。

二、计算题

8.（12分）（2023.鹤岗模拟）如图所示,放置在竖直平面内的粗糙直线轨道AB与光滑圆弧轨道

BCD相切于B点C为最低点、圆心角N80O37。,线段OC垂直于。2圆弧轨道半径为凡直线

轨道AB长为L5尺整个轨道处于匀强电场中，电场强度方向平行于轨道所在的平面且垂直于

直线现有一个质量为m、带电荷量为”的小物块。从A点无初速度释放,小物块P与AB

之间的动摩擦因数〃=（）.25,电场强度大小E二詈,而37。=0.6心37。=（）.8,重力加速度为g,忽略空

气阻力。求：

⑴小物块第一次通过C点时对轨道的压力大小；

答案:（l）10.8〃g

【解析】（1）由几何关系知，轨道48与水平面的夹角为37。,小物块从A点第一次到C点的过程,

由动能定理知：（4E+〃7g）（Lsin37°+R-Rco*370）-4（4E+/"g）Lc＜）s37°W〃成厂0

在C点由牛顿第二定律知：小的明二〃净，联立解得:FN=108咫

由牛顿第三定律知此时小物块对轨道的压力大小是10.8"吆。

⑵小物块第一次从D点飞出后上升的最大高度；

答案:⑵1.2R

【解析】⑵小物块从A第一次到D的过程，由动能定理知

0E+7g）（Lsin37°-/?cos37°）-〃（qE+〃zg）Lcos37°=］诏「0

小物块第一次到达。点后以速度VD.逆着电场线方向做匀减速直线运动.

由动能定理知・（gE+/ng）Xmax=0■如诏1

联立解得忧max=1.2R。

（3）小物块在直线轨道AB上运动的总路程。

答案：（3）157?

【解析】（3）分析可知小物块到达B点的速度为零后,小物块就在圆弧轨道上做往复圆周运动，

由功能关系知（夕E+/ng）Lsin370=〃（gE+7ng）dcos37。,解得:415/?。

【解题指南】解答本题应注意以下三点：

⑴小物块从A点到第一次到。点的过程，利用动能定理、牛顿第二定律方程式求解；

⑵小物块第一次到达。点后以速度阳逆着电场方向做匀减速直线运动，根据动能定理可求最

大高度；

⑶小物块到达3点的速度为零后,小物块就在圆弧轨道上做往复圆周运动。

9.（16分）绝缘粗糙的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定电荷量不等的正电荷，两电荷的

位置坐标如图甲所示，已知4处电荷的电荷量为+3图乙是A、B连线之间的电势夕与位置x

之间的关系图像，图中x=L处对应图线的最低点，尸-2L处的纵坐标。=2”卡2L处的纵坐标

夕喙阪若在产口心处的。点由静止释放