14 电势能与电场力做功的关系-2023年高考物理考前冲刺高频考点知识点突破练习（含解析）

14电势能与电场力做功的关系-2023年高考物理考前冲刺高频考点知识点突破练习
一．选择题（共13小题）
1．（2022 石景山区一模）如图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和 表示．选取无穷远处电势为零，下列关于x轴上各点电场强度的大小E或电势 随位置x的变化关系图，正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．（2022 房山区一模）一个带电粒子（不计重力）射入一点电荷的电场中，粒子运动的轨迹如图实线bc所示，图中虚线是同心圆弧，表示电场中的等势面，下列判断正确的是（　　）
A．粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
B．粒子在b点的速率一定大于在a点的速率
C．粒子在a点和c点的动能相等
D．粒子在b点所受的电场力小于在a点所受的电场力
3．（2014 天津）如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷，一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（　　）
A．若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷
B．微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C．微粒从M点运动到N点动能一定增加
D．微粒从M点运动到N点机械能一定增加
4．（2022 丰台区一模）如图所示，以点电荷﹣Q为球心画出两个球面1和2，半径分别为R1和R2，a点位于球面1上，b点位于球面2上。下列说法正确的是（　　）
A．a点电势高于b点电势
B．a、b两点场强比为
C．穿过球面l的电场线总条数比穿过球面2的多
D．将带正电的点电荷q从a点移动到b电势能减小
5．（2023 门头沟区一模）静电除尘是一种高效除尘方式。如图所示是某除尘器模型的简易结构，直线MN为该收尘板的横截面，其右侧的电场线分布如图。工作时收尘板带正电，粉尘带负电，在电场力作用下粉尘向收尘板运动，最后落在收尘板上。下列说法正确的是（　　）
A．A点电势φA和B点电势φB大小关系：φA＜φB
B．A点电场强度EA和B点电场强度EB大小关系：EA＞EB
C．同一粉尘在A点和B点电势能大小关系：EpA＞EpB
D．同一粉尘在A点和B点受电场力大小关系：FA＜FB
6．（2023 海淀区一模）一电子只在静电力作用下沿+x方向运动，其所在位置处的电势Φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示，下列说法正确的是（　　）
A．x1与x3，处的电场方向相同
B．从x1运动到x2，电场力对电子做正功
C．电子在x1处的速率小于在x3处的速率
D．电子从x2运动到x3，加速度逐渐减小
7．（2023 延庆区一模）如图所示，A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点。今将一带正电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C。下列说法中正确的是（　　）
A．A点的场强比C点的场强大
B．A点的电势比C点的电势低
C．从A点移到B点的过程中，静电力对该试探电荷做负功
D．从B点移到C点的过程中，该试探电荷的电势能减小
8．（2023 丰台区一模）静电场中某一电场线与x轴重合，电场线上各点的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于坐标原点O对称。在x轴上取A、B、C、D四点，A和D、B和C分别关于O点对称。下列说法正确的是（　　）
A．C点的电场强度方向与x轴正方向相反
B．C、D两点的电场强度EC＞ED
C．试探电荷+q从A点移到B点，静电力做正功
D．同一试探电荷在B点和C点具有的电势能相等
9．（2023 平谷区一模）如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，正方形ABCD的对角线BD边正好与图中竖直向上的直电场线重合，O点是正方形两对角线的交点。下列说法正确的是（　　）
A．将一正电荷由A点移到B点，电荷的电势能增加
B．O点电势与C点电势相等
C．DO间的电势差等于OB间的电势差
D．在O点放置一负点电荷，该电荷所受电场力的方向竖直向下
10．（2023 石景山区一模）在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为AB连线的中点，MN为AB的垂直平分线，C、D两点在MN上且OC＝OD。下列说法正确的是（　　）
A．O点的场强比C点的场强大
B．C点的场强与D点的场强相同
C．O点的电势比D点的电势高
D．电子在C点的电势能比在D点的电势能大
11．（2021 广东）如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点。不计液滴重力。下列说法正确的是（　　）
A．a点的电势比b点的低
B．a点的电场强度比b点的小
C．液滴在a点的加速度比在b点的小
D．液滴在a点的电势能比在b点的大
12．（2022 通州区一模）Q1、Q2是静止的等量异种点电荷，其电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点，下列说法正确的是（　　）
A．Q1带正电，Q2带负电
B．N点电势小于P点电势
C．M点电场强度小于N点电场强度
D．正电荷从N向M运动，其电势能增大
13．（2022 西城区一模）两个带等量正电的点电荷Q1，和Q2的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的四个点，其中b、c两点关于两电荷连线对称，a、d两点在两电荷连线上，且a点到Q1的距离和d点到Q2的距离相等。则（　　）
A．b点的场强与c点的场强相同
B．a点的场强比d点的场强大
C．a点的电势比b点的电势高
D．电子在a点的电势能比在c点的电势能大
14电势能与电场力做功的关系-2023年高考物理考前冲刺高频考点知识点突破练习
参考答案与试题解析
一．选择题（共13小题）
1．（2022 石景山区一模）如图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和 表示．选取无穷远处电势为零，下列关于x轴上各点电场强度的大小E或电势 随位置x的变化关系图，正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解答】解：A、B：金属球是一个等势体，等势体内部的场强处处为0，故A错误，B错误；
C、D：金属球是一个等势体，等势体内部的电势处处相等，故C正确，D错误。
故选：C。
2．（2022 房山区一模）一个带电粒子（不计重力）射入一点电荷的电场中，粒子运动的轨迹如图实线bc所示，图中虚线是同心圆弧，表示电场中的等势面，下列判断正确的是（　　）
A．粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
B．粒子在b点的速率一定大于在a点的速率
C．粒子在a点和c点的动能相等
D．粒子在b点所受的电场力小于在a点所受的电场力
【答案】见试题解答内容
【解答】解：AB、由图可知，粒子的运动轨迹向右弯曲，带电粒子所受的电场力方向向右，则带电粒子受到了静电排斥力作用，粒子从a到b过程中，电场力做负功，可知电势能增大，动能减小，则粒子在b点的电势能一定大于在a点的电势能，而粒子在b点的速率和动能一定小于在a点的速率和动能，故AB错误；
C、a、c两点处于同一等势面上，从a到c，电场力做功为零，则a、c两点动能相等，故C正确；
D、根据点电荷的等势面的特点可知，点电荷应在b点的左侧，点电荷到b点的距离小于到a点的距离，根据库仑定律可知，粒子在b点所受的电场力大于在a点所受的电场力，故D错误。
故选：C。
3．（2014 天津）如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷，一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（　　）
A．若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷
B．微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C．微粒从M点运动到N点动能一定增加
D．微粒从M点运动到N点机械能一定增加
【答案】C
【解答】解：微粒在极板间受到竖直向下的重力作用与电场力作用，由图示微粒运动轨迹可知，微粒向下运动，说明微粒受到的合力竖直向下，重力与电场力的合力竖直向下；
A、如果微粒带正电，A板带正电荷，微粒受到的合力向下，微粒运动轨迹向下，A板带负电，但如果电场力小于重力，微粒受到的合力向下，微粒运动轨迹向下，则A板既可以带正电，也可能带负电，故A错误；
B、如果微粒受到的电场力向下，微粒从M点运动到N点过程中电场力做正功，微粒电势能减小，如果微粒受到的电场力向上，则电势能增加，故B错误；
C、微粒受到的合力向下，微粒从M点运动到N点过程中合外力做正功，微粒的动能增加，故C正确；
D、微粒从M点运动到N点过程动能增加，重力势能减小，机械能不一定增加，故D错误。
故选：C。
4．（2022 丰台区一模）如图所示，以点电荷﹣Q为球心画出两个球面1和2，半径分别为R1和R2，a点位于球面1上，b点位于球面2上。下列说法正确的是（　　）
A．a点电势高于b点电势
B．a、b两点场强比为
C．穿过球面l的电场线总条数比穿过球面2的多
D．将带正电的点电荷q从a点移动到b电势能减小
【答案】B
【解答】解：A、点电荷﹣Q的电场线指向点电荷，电势沿电场线方向降低，则a点电势低于b点电势，故A错误
B、根据点电荷产生的电场公式，则a、b两点场强比为，故B正确
C、穿过任何一个球面的电场线总条数相同，故C错误
D、将带正电的点电荷q从a点移动到b，电势升高，电势能增加，故D错误。
故选：B。
5．（2023 门头沟区一模）静电除尘是一种高效除尘方式。如图所示是某除尘器模型的简易结构，直线MN为该收尘板的横截面，其右侧的电场线分布如图。工作时收尘板带正电，粉尘带负电，在电场力作用下粉尘向收尘板运动，最后落在收尘板上。下列说法正确的是（　　）
A．A点电势φA和B点电势φB大小关系：φA＜φB
B．A点电场强度EA和B点电场强度EB大小关系：EA＞EB
C．同一粉尘在A点和B点电势能大小关系：EpA＞EpB
D．同一粉尘在A点和B点受电场力大小关系：FA＜FB
【答案】B
【解答】解：A．因为沿电场线方向电势逐渐降低，结合题意φA＞φB，故A错误；
B．电场线的疏密程度反映场强的大小，根据题意可知A点的电场线更密集，则EA＞EB，故B正确；
C．根据Ep＝qφ
由于粉尘带负电，则EpA＜EpB，故C错误；
D．根据F＝qE可知FA＞FB，故D错误。
故选：B。
6．（2023 海淀区一模）一电子只在静电力作用下沿+x方向运动，其所在位置处的电势Φ随位置x变化的图线如图中抛物线所示，下列说法正确的是（　　）
A．x1与x3，处的电场方向相同
B．从x1运动到x2，电场力对电子做正功
C．电子在x1处的速率小于在x3处的速率
D．电子从x2运动到x3，加速度逐渐减小
【答案】C
【解答】解：A．沿着电场线方向电势逐渐降低，根据图像可知，x1的电场方向沿x轴正方向，x3处的电场方向沿x轴负方向，故A错误；
B．从x1运动到x2，电势降低，电子电势能增大，故电场力对电子做负功，故B错误；
C．电子运动过程中仅电场力做功，故电子电势能与动能的总和不变，电子在x1处的电势能大于在x3处的电势能，故电子在x1处的速率小于在x3处的速率，故C正确；
D．由图像的斜率变化可知，电子从x2运动到x3，加速度逐渐增大，故D错误。
故选：C。
7．（2023 延庆区一模）如图所示，A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点。今将一带正电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C。下列说法中正确的是（　　）
A．A点的场强比C点的场强大
B．A点的电势比C点的电势低
C．从A点移到B点的过程中，静电力对该试探电荷做负功
D．从B点移到C点的过程中，该试探电荷的电势能减小
【答案】A
【解答】解：A、等量异种点电荷的连线上B点电场强度最小，中垂线上B点电场强度最大，所以A点场强大于C点场强，故A正确；
B、沿电场线方向电势降低，A点电势高于B点电势，等量异种点电荷连线的中垂线是等势面，C点电势等于B点电势，所以A点的电势比C点的电势高，故B错误；
C、正电荷受力与电场线方向相同，所以将正点电荷从A移到B，电场力做正功，故C错误；
D、等量异种点电荷连线的中垂线是等势面，电场力不做功，将试探电荷从B移到C电场力做功为零，电荷的电势能不变，故D错误。
故选：A。
8．（2023 丰台区一模）静电场中某一电场线与x轴重合，电场线上各点的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于坐标原点O对称。在x轴上取A、B、C、D四点，A和D、B和C分别关于O点对称。下列说法正确的是（　　）
A．C点的电场强度方向与x轴正方向相反
B．C、D两点的电场强度EC＞ED
C．试探电荷+q从A点移到B点，静电力做正功
D．同一试探电荷在B点和C点具有的电势能相等
【答案】C
【解答】解：A．沿电场线电势逐渐降低，因从A到D电势一直降低，因为电势降低的方向即为场强的方向，则场强方向沿x轴正向，即C点的电场强度方向与x轴正方向相同，故A错误；
B．因φ﹣x图像的斜率等于场强大小，则C、D两点的电场强度EC＜ED，故B错误；
C．因电场强度方向沿x轴正向，可知试探电荷+q从A点移到B点，静电力做正功，故C正确；
D．因B点的电势高于C点，可知同一试探电荷在B点和C点具有的电势能不相等，故D错误。
故选：C。
9．（2023 平谷区一模）如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，正方形ABCD的对角线BD边正好与图中竖直向上的直电场线重合，O点是正方形两对角线的交点。下列说法正确的是（　　）
A．将一正电荷由A点移到B点，电荷的电势能增加
B．O点电势与C点电势相等
C．DO间的电势差等于OB间的电势差
D．在O点放置一负点电荷，该电荷所受电场力的方向竖直向下
【答案】D
【解答】解：A．将一正电荷由A点移到B点，电场力做正功，电荷的电势能减小，故A错误；
B．AC所在平面与BD垂直，与其它电场线不垂直，AC所在平面不是等势面，O点电势与C点电势不相等，故B错误；
C．根据电场线的疏密程度可知由O到B电势逐渐降低，由U＝Ed可知DO间的电势差大于OB间的电势差，故C错误；
D．在O点放置一负点电荷，该电荷所受电场力的方向与该点电场方向相反，竖直向下，故D正确。
故选：D。
10．（2023 石景山区一模）在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为AB连线的中点，MN为AB的垂直平分线，C、D两点在MN上且OC＝OD。下列说法正确的是（　　）
A．O点的场强比C点的场强大
B．C点的场强与D点的场强相同
C．O点的电势比D点的电势高
D．电子在C点的电势能比在D点的电势能大
【答案】C
【解答】解：A.两个带等量正电的点电荷在A、B中点产生的场强为零，而C点的场强不为零，故O点的场强比C点的场强小，故A错误；
B.根据对称关系可知，C点的场强与D点的场强大小相等，但方向相反，故B错误；
C.两个带等量正电的点电荷的中垂线的电场方向有O点指向远处，所以O点的电势比D点的电势高，故C正确；
D.根据对称性可知，C点的电势与D点的电势相同，故电子在C点的电势能与在D点的电势能相等，故D错误。
故选：C。
11．（2021 广东）如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点。不计液滴重力。下列说法正确的是（　　）
A．a点的电势比b点的低
B．a点的电场强度比b点的小
C．液滴在a点的加速度比在b点的小
D．液滴在a点的电势能比在b点的大
【答案】D
【解答】解：A、由图可知，发射极接电源正极，吸极接电源负极，则发射极为高电势，吸极为低电势，电场线由发射极指向吸极，沿电场线方向电势降低，故a点电势比b点高，故A错误；
BC、由于题中没有说明等势面是否为等差等势面，故不能明确电场线和等势面的疏密，所以无法确定a、b两点的电场强度的大小，也就无法确定加速度大小，故BC错误；
D、因液滴加速前进，故说明电场力做正功，电势能减小，故液滴在a点的电势能比在b点的大，故D正确。
故选：D。
12．（2022 通州区一模）Q1、Q2是静止的等量异种点电荷，其电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点，下列说法正确的是（　　）
A．Q1带正电，Q2带负电
B．N点电势小于P点电势
C．M点电场强度小于N点电场强度
D．正电荷从N向M运动，其电势能增大
【答案】B
【解答】解：A、电场线由正电荷指向负电荷，所以Q2带正电，Q1带负电，故A错误；
B、沿电场线方向电势逐渐降低，所以N点电势小于P点电势，故B正确；
C、电场线密集的地方场强越大，所以M点电场强度大于N点电场强度，故C错误；
D、正电荷从N向M运动，电场力做正功，其电势能减小，故D错误；
故选：B。
13．（2022 西城区一模）两个带等量正电的点电荷Q1，和Q2的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的四个点，其中b、c两点关于两电荷连线对称，a、d两点在两电荷连线上，且a点到Q1的距离和d点到Q2的距离相等。则（　　）
A．b点的场强与c点的场强相同
B．a点的场强比d点的场强大
C．a点的电势比b点的电势高
D．电子在a点的电势能比在c点的电势能大
【答案】C
【解答】解：A、b、c两点关于两电荷连线对称，电场强度相等，方向不同，故A错误；
B、根据电场的矢量合成可知，a点电场为两电荷在a点的电场的差值，d点电场为两电荷在d点的电场的和，所以a点的场强比d点的场强小，故B错误；
C、根据等势面及远离正点荷的电势越低可知a点的电势比b点的电势高，故C正确；
D、a点电势大于c点电势，电子带负电，在电势高的位置，电势能小，所以电子在a点的电势能比在c点的电势能小，故D错误。
故选：C。