专题6.3 电势能与电势差
1.电势能、电势
2.电势差
3.匀强电场中电势差与电场强度的关系
一、电势能、电势 1．电势能
(1)电场力做功的特点：
电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 (2)电势能
①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。
②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即W AB ＝E p A －E p B
＝－ΔE p 。
2．电势
(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能E p 与它的电荷量q 的比值。 (2)定义式：φ＝E p q
。
(3)矢标性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。 (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。 3．等势面
(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。 (2)四个特点
①等势面一定与电场线垂直。
②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。 ④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 二、电势差
1．定义：电荷在电场中，由一点A 移到另一点B 时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。
2．定义式：U AB ＝
W AB
q
。 3．电势差与电势的关系：U AB ＝φA －φB ，U AB ＝－U BA 。
4．影响因素：电势差U AB 由电场本身的性质决定，与移动的电荷q 及电场力做的功W AB 无关，与零电势点的选取无关。
三、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。即U ＝Ed ，也可以写作E ＝U d
。
2．公式U ＝Ed 的适用范围：匀强电场。
高频考点一 电势差、电势、电势能的理解与应用 【例1】 相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可看作匀强电场，其电场线分布如图5所示。一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从a 运动到d 的过程中( )
图5
A ．粒子的速度一直在增大
B ．粒子的电势能一直在减小
C ．粒子在a 点的电势能比在d 点低
D ．粒子的加速度先变大再不变后变小
答案 D
【变式探究】如图6所示，在空间直角坐标系O －xyz 中，有一四面体CAOB ，C 、A 、O 、B 为四面体的四个顶点，它们的坐标分别为：O (0,0,0)、A (L,0,0)、B (0，L,0)、C (0,0，L )，
D(2L,0,0)是x轴上一点，在坐标原点O处固定着电荷量为＋Q的点电荷，下列说法正确的是( )
图6
A．A、B、C三点的电场强度相同
B．电势差U OA＝U AD
C．将一电子由C点分别移动到A、B两点，电场力做功相同
D．电子在A点的电势能大于在D点的电势能
答案 C
高频考点二根据粒子运动的轨迹、电场线(等势面)进行相关问题的判断方法
【例2】如图7所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为其运动轨迹上的两点，可以判定( )
图7
A．粒子在a点的速度大于在b点的速度
B．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
C．粒子一定带正电荷
D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
解析
该粒子在电场中做曲线运动，则电场力应指向轨迹的凹侧且沿电场线的切线方向，设粒子由a向b运动，则其所受电场力方向和速度方向的关系如图所示，可知电场力做正功，粒
子速度增加，电势能减小，A 错、D 对；b 点处电场线比a 点处电场线密，即粒子在b 点所受电场力大，加速度大，选项B 错；因电场线方向不确定，所以粒子的电性不确定，C 选项错误。(假设粒子由b 向a 运动同样可得出结论)
答案 D
【变式训探究】如图8所示，在两等量异种点电荷连线上有D 、E 、F 三点，且DE ＝EF 。K 、
M 、L 分别为过D 、E 、F 三点的等势面。一不计重力的带负电粒子，从a 点射入电场，运动轨
迹如图中实线所示，以|W ab |表示该粒子从a 点到b 点电场力做功的数值，以|W bc |表示该粒子从b 点到c 点电场力做功的数值，则( )
图8
A ．|W ab |＝|W bc |
B ．|W ab |＜|W bc |
C ．粒子由a 点到b 点，动能减少
D ．a 点的电势较b 点的电势低
答案 C
高频考点三 匀强电场中电势差与电场强度的关系
【例3】 如图11所示，A 、B 、C 、D 、E 、F 为匀强电场中一个边长为10 cm 的正六边形的六个顶点，A 、B 、C 三点电势分别为1 V 、2 V 、3 V ，则下列说法正确的是( )
图11
A ．匀强电场的场强大小为10 V/m
B ．匀强电场的场强大小为203
3 V/m
C ．电荷量为1.6×10
－19
C 的正点电荷从E 点移到F 点，电荷克服电场力做功为1.6×10
－19 J
D．电荷量为1.6×10－19 C的负点电荷从F点移到D点，电荷的电势能减小4.8×10－19 J 解析A、C连线中点的电势为2 V，因此BE连线为等势线，由几何知识知，A、C连线的
长度为d AC＝0.1 m×sin 60°×2＝
3
10
m，匀强电场的场强大小为E＝
U CA
d AC
＝
3 V－1 V
3
10
m
＝
203
3
V/m，故B对、A错；正点电荷从E点移到F点，电场力做正功，故C错；电荷量为1.6×10－19 C的负点电荷从F点移到D点，电场力做正功qU
FD＝qU AC＝－1.6×10
－19C×(1 V－3 V)＝3.2×10－19 J，故电荷的电势能减少3.2×10－19 J，故D错。
答案 B
【变式探究】如图12所示，以O点为圆心，以R＝0.20 m为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，该圆所在平面内有一匀强电场，场强方向与x轴正方向夹角θ＝60°，已知a、b、c三点电势分别为4 3 V,4 V，－4 3 V，则下列说法正确的是( )
图12
A．该匀强电场的场强E＝40 3 V/m
B．该匀强电场的场强E＝80 V/m
C．d点的电势为－2 3 V
D．d点的电势为－4 V
答案 D
高频考点四电场能的性质
例4．(2015·广东理综·21)(多选)如图2所示的水平匀强电场中，将两个带电小球M和N分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置，释放后，M、N保持静止，不计重力，则( )
图2
A．M的带电荷量比N的大
B．M带负电荷，N带正电荷
C．静止时M受到的合力比N的大
D．移动过程中匀强电场对M做负功
答案BD
解析带电小球M、N在不计重力条件下平衡，说明M、N两球所受电场力的合力为零，即M、N所在点合场强为零，所以M球在N球处所产生的场强方向向左，大小为E，故M球带负电；同理，N球在M球处产生的场强方向向左，大小为E，故N球带正电，且两球所带电荷量相等．所以B、D正确．
【变式探究】(2014·新课标Ⅱ·19)(多选)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是( )
A．电场强度的方向处处与等电势面垂直
B．电场强度为零的地方，电势也为零
C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低
D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向
答案AD
【举一反三】(2015·海南单科·7)(多选)如图1所示，两电荷量分别为Q(Q＞0)和－Q 的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方．取无穷远处的电势为零．下列说法正确的是( )
图1
A．b点电势为零，电场强度也为零
B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
D．将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大
答案BC
解析因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为平行于x轴指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，A错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向平行于x轴向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C正确；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b 两点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D错误．
1．【2016·天津卷】如图1-所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，E p表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )
图1-
A．θ增大，E增大 B．θ增大，E p不变
C．θ减小，E p增大 D．θ减小，E不变
1．【2015·上海·8】两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示，P、Q为电场中两点，则
A ．正电荷由P 静止释放能运动到Q
B ．正电荷在P 的加速度小于在Q 的加速度
C ．负电荷在P 的电势能高于在Q 的电势能
D ．负电荷从P 移动到Q ，其间必有一点电势能为零 【答案】D
2．【2015·全国新课标Ⅰ·15】如图所示，直线a 、b 和c 、d 是处于匀强电场中的两组平行线，M 、N 、P 、Q 是它们的交点，四点处的电势分别为M φ、N φ、P φ、P φ。一电子由M 点分别运动到N 点和P 点的过程中，电场力所做的负功相等，则
A ．直线a 位于某一等势面内，Q M φφ>
B ．直线c 位于某一等势面内，N M φφ>
C ．若电子有M 点运动到Q 点，电场力做正功
D ．若电子有P 点运动到Q 点，电场力做负功 【答案】B
【解析】电子带负电荷，从M 到N 和P 做功相等，说明电势差相等，即N 和P 的电势相等，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP 和MQ 分别是两条等势线，从M 到N ，电场力对负电荷做负功,说明MQ 为高电势，NP 为低电势。所以直线c 和d 都是位于某一等势线内，但是
M Q
φφ=，
M N φφ>，选项A 错，B 对。若电子从M 点运动到Q 点，初末位置电势相等，电
场力不做功，选项C 错。电子作为负电荷从P 到Q 即从低电势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项D 错。
3．【2015·海南·7】如图，两电荷量分别为Q （Q ＞0）和-Q 的点电荷对称地放置在x 轴上原点O 的两侧，a 点位于x 轴上O 点与点电荷Q 之间，b 位于y 轴O 点上方。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是
A ．b 点的电势为零，电场强度也为零
B ．正的试探电荷在a 点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C ．将正的试探电荷从O 点移到a 点，必须克服电场力做功
D ．将同一正的试探电荷先后从O 、b 点移到a 点，后者电势能的变化较大 【答案】BC
1．(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ，19)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是( )
A．电场强度的方向处处与等电势面垂直
B．电场强度为零的地方，电势也为零
C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低
D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向
解析电场中场强为零的位置是绝对的，而电势为零的位置是人为选取的；再者场强的大小表征着电势随空间的变化率，而与电势的大小无关，故B错误。由沿电场线方向电势降低，可知电势的升降取决于场强的方向而与场强的大小无关，故C错误。
答案AD
3. (2014·重庆卷，3)如图14所示，为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为W a和W b，a、b点的电场强度大小分别为E a和E b，则( )
图14
A．W a＝W b，E a >E b B．W a≠W b，E a >E b
C．W a＝W b，E a 答案 A 4. (多选)(2014·新课标全国卷Ⅰ，21)如图15，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F 四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°。M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示，已知φM＝φN，φP＝φF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则( ) 图15 A ．点电荷Q 一定在MP 的连线上 B ．连接PF 的线段一定在同一等势面上 C ．将正试探电荷从P 点搬运到N 点，电场力做负功 D ．φP 大于φM 解析 由φM ＝φN ，可知点电荷Q 一定在MN 连线的中垂线上，过F 作MN 的垂线交MP 与O 点，设MF ＝FN ＝l ，则由几何关系MO ＝ l cos 30°＝233l ，FO ＝l tan 30°＝3 3 l ，OP ＝MP －MO ＝MN cos 30°－233l ＝33l ，即FO ＝OP ＝33l ，ON ＝OM ＝23 3l ，故点电荷一定在MP 的连线上的O 点， 选项A 正确(另解：根据题意φM ＝φN ，φP ＝φF ，可知点电荷Q 一定在MN 的中垂线与PF 连线的中垂线的交点处，作PF 连线的中垂线交MP 于点O ，连接O 、F 两点，由几何知识知OF 为 MN 的中垂线，故点电荷Q 一定在MP 的连线上的O 点，A 正确)；点电荷形成的电场的等势面 是以点电荷为球心的同心球面，直线不可能在球面上，故B 选项错误；由图可知OF ＝φP >φM ＝φN ，将正试探电荷从高电势搬运到低电势，电场力做正功，选项C 错、D 对。 答案 AD 1．如图所示，甲、乙两图分别有等量同种的电荷A 1、B 1和等量异种的电荷A 2、B 2.在甲图电荷A 1、B 1的电场中，a 1、O 1、b 1在点电荷A 1、B 1的连线上，c 1、O 1、d 1在A 1、B 1连线的中垂线上，且O 1a 1＝O 1b 1＝O 1c 1＝O 1d 1；在乙图电荷A 2、B 2的电场中同样也存在这些点，它们分别用a 2、 O 2、b 2和c 2、O 2、d 2表示，且O 2a 2＝O 2b 2＝O 2c 2＝O 2d 2.则( ) A ．a 1、b 1两点的场强相同，电势相同 B ．c 1、d 1两点的场强相同，电势相同 C ．a 2、b 2两点的场强相同，电势相同 D ．c 2、d 2两点的场强相同，电势相同 【答案】D 2．如图所示，在一个匀强电场中有一个四边形ABCD ，M 为AD 的中点，N 为BC 的中点，一个电荷量为3.0×10－7 C 带正电的粒子，从A 点移动到B 点，电场力做功为W AB ＝3.0×10－8 J ；将该粒子从D 点移动到C 点，电场力做功为W DC ＝5.0×10－8 J ．下列说法正确的是( ) A ．A 、 B 两点之间的电势差为10 V B ．若将该粒子从M 点移动到N 点，电场力做功W MN ＝4.0×10－8 J C ．若将该粒子从M 点移动到N 点，电场力做功W MN ＝8.0×10－8 J D ．若A 、B 之间的距离为1 cm ，该电场的场强一定是E ＝10 V/m 【解析】U AB ＝W AB q ＝3×10－8 3×10－7 V ＝0.1 V ，故A 错误．因为是匀强电场，在同一条电场线上， M 点的电势是A 、D 两点电势的平均值；N 点的电势是B 、C 两点电势的平均值，即φM ＝ φA ＋φD 2 ，φN ＝φB ＋φC 2，所以W MN ＝qU MN ＝q (φM －φN )＝q ? ????φA ＋φD －φB －φC 2＝W AB ＋W DC 2＝4×10－8 J ，故B 正确，C 错误．A 、B 两点之间的电势差为0.1 V ，但电场方向不一定沿着AB 方向，故D 错误． 【答案】B 3．如图所示，空间有一正三棱锥OABC ，点A ′、B ′、C ′分别是三侧棱的中点，在顶点 O 固定一点电荷，下列说法正确的是( ) A ．电势φ A ′ >φA B ．电势差|U OA ′|<|U A ′A | C ．△A ′B ′C ′平面不是等势面 D ．A ′、B ′、C ′三点的电场强度相同 【答案】C 4.电场强度方向与x 轴平行的静电场，其电势φ随x 的分布如图所示，一质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子(不计重力)，以初速度v 0从O 点(x ＝0)沿x 轴正方向进入电场．下列叙述正确的是( ) A ．粒子从O 点运动到x 3点的过程中，在x 2点速度最大 B ．粒子从x 1点运动到x 3点的过程中，电势能先减小后增大 C ．要使粒子能运动到x 4处，粒子的初速度v 0至少为2q φ0 m D ．若v 0＝2 q φ0 m ，则粒子在运动过程中的最大动能为3q φ0 【解析】粒子从O 运动到x 1的过程中，电势升高，场强方向沿x 轴负方向，粒子所受的电场力方向也沿x 轴负方向，粒子做减速运动．粒子从x 1运动到x 3的过程中，电势不断降低，根据正电荷在电势高处电势能大可知，粒子的电势能不断减小，动能不断增大，故在x 3点速度最大，故A 、B 错误．根据电场力和运动的对称性可知，粒子如能运动到x 1处，就能到达x 4处，当粒子恰好运动到x 1处时，由动能定理得q (0－φ0)＝0－12mv 2 0，解得v 0＝ 2q φ m ，要使 粒子能运动到x 4处，粒子的初速度v 0至少为 2q φ m ，故C 错误．若v 0＝2 q φ0 m ，粒子运 动到x 3处电势能最小，动能最大，由动能定理得q [0－(－φ0)]＝12mv 2m －12mv 2 0，解得最大动能 为12 mv 2 m ＝3q φ0，故D 正确． 【答案】D 5．(多选))如图所示，A 、B 、C 、D 位于同一半径为r 的竖直圆上，且AB ⊥CD ，在C 点有一固定点电荷，电荷量为－Q ，现从A 点将一质量为m 、电荷量为－q 的带电小球由静止释放，该小球沿光滑绝缘轨道ADB 运动到D 点时速度为4·gr .规定电场中B 点的电势为零，则在－Q 形成的电场中( ) A ．A 点电势高于D 点电势 B ．D 点电势为7mgr q C ．O 点电场强度大小是A 点的2倍 D ．小球在D 点具有的电势能为－7mgr 【答案】BD 6．(多选)如图所示，匀强电场中的△PAB 平面平行于电场方向，C 点为AB 的中点，D 点为PB 的中点．将一个带电粒子从P 点移动到A 点，电场力做功W PA ＝1.6×10－8 J ；将该粒子从P 点移动到B 点，电场力做功W PB ＝3.2×10－8 J ．则下列说法正确的是( ) A ．直线PC 为等势线 B．直线AD为等势线 C．若将该粒子从B点移动到A点，电场力做的功W BA＝1.6×10－8 J D．若将该粒子从P点移动到C点，电场力做的功W PC＝2.4×10－8 J 【答案】BD 7．(多选)M、N是某电场中一条电场线上的两点，若在M点释放一个初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线由M点运动到N点，其电势能随位移变化的关系如图所示，则下列说法正确的是( ) A．电子运动的轨迹为直线 B．该电场是匀强电场 C．电子在N点的加速度小于在M点的加速度 D．电子在N点的动能小于在M点的动能 【解析】电子初速度为零，且沿着电场线运动，其轨迹一定为直线，故A正确；电子通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，说明电场力做功越来越小，由W＝Fs可知，电子所受的电场力越来越小，场强减小，不可能是匀强电场，故B错误；由于E p－x图线的斜率表示电场力的大小，根据图象可知，电子受到的电场力越来越小，电子做加速度逐渐减小的加速运动，C正确；电子从M运动到N过程中只受电场力，电势能减小，电场力做正功，则动能增加，因此在N点的动能大于在M点的动能，故D错误． 【答案】AC 8．(多选)沿电场中某条直线电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标点0、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等．一个带正电的粒子从O点附近由静止释放，运动到A点处的动能为E k，仅考虑电场力作用，则( ) A ．从O 点到C 点，电势先升高后降低 B ．粒子先做匀加速运动，后做变加速运动 C ．粒子在AB 段电势能变化量大于BC 段的电势能变化量 D ．粒子运动到C 点时动能小于3 E k 【答案】CD 9．如图所示，带电荷量为Q 的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C 点，斜面上有A 、B 两点，且A 、B 和C 在同一直线上，A 和C 相距为L ，B 为AC 中点．现将一带电小球从A 点由静止释放，当带电小球运动到B 点时速度恰好为零．已知带电小球在A 点处的加速度大小为g 4 ，静电力常量为k ，求： (1)小球运动到B 点时的加速度大小； (2)B 和A 两点间的电势差(用Q 和L 表示)． 【解析】(1)带电小球在A 点时：mg sin30°－k Qq L 2＝ma A 带电小球在B 点时： kQq ? ?? ??L 22 －mg sin30°＝ma B 且a A ＝g 4 可解得：a B ＝g 2 . (2)由A 点到B 点应用动能定理得： mg sin30°·L 2 －U BA ·q ＝0 由mg sin30°－k Qq L 2＝ma A ＝m g 4可得： 14mg ＝k Qq L 2 可求得：U BA ＝kQ L . 【答案】(1)g 2 (2)kQ L 10．在绝缘粗糙的水平面上相距为6L 的A 、B 两处分别固定电量不等的正电荷，两电荷的位置坐标如下图甲所示，已知B 处电荷的电量为＋Q .图乙是AB 连线之间的电势φ与位置x 之间的关系图象，图中x ＝L 点为图线的最低点，x ＝－2L 处的纵坐标φ＝φ0，x ＝0处的纵坐标φ＝2563φ0，x ＝2L 处的纵坐标φ＝3 7φ0.若在x ＝－2L 的C 点由静止释放一个质量为m 、 电量为＋q 的带电物块(可视为质点)，物块随即向右运动．求： (1)固定在A 处的电荷的电量Q A . (2)为了使小物块能够到达x ＝2L 处，试讨论小物块与水平面间的动摩擦因数μ所满足的条件． (3)若小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝kqQ 3mgL 2，小物块运动到何处时速度最大？并求最大速度v m . (4)试画出μ取值不同的情况下，物块在AB 之间运动大致的速度—时间关系图象． 【解析】(1)由图乙得，x ＝L 点为图线的最低点，切线斜率为零，即合电场强度E 合＝0 所以kQ A r 2A ＝kQ B r 2B 得 kQ A 4L 2＝kQ B 2L 2，解得Q A ＝4Q . (3)小物块运动速度最大时，电场力与摩擦力的合力为零，设该位置离A 点的距离为l A 则： k ·q 4Q l 2A －k ·qQ 6L －l A 2－μmg ＝0 解得l A ＝3L ，即小物块运动到x ＝0时速度最大． 小物块从x ＝－2L 运动到x ＝0的过程中，由动能定理得： qU 2－μmgs 2＝12 mv 2m －0 代入数据：q ? ????φ0－2563φ0－μmg ·(2L )＝12mv 2m －0 解得v m ＝76q φ063m －4kqQ 3mL . (4) 【答案】(1)Q A ＝4Q (2)μ≤ q φ0 7mgL (3)小物块运动到x ＝0时速度最大 v m ＝76q φ063m －4kqQ 3mL (4)图象见解析图 2018年高考物理试题及答案 二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一 项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 14．高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动，在启动阶段列车的动能A．与它所经历的时间成正比 B．与它的位移成正比 C．与它的速度成正比 D．与它的动量成正比 15．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是 A． B． C． D． 16．如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5 cm，bc=3 cm，ca= 4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量 的比值的绝对值为k，则 A．a、b的电荷同号， 16 9 k= B．a、b的电荷异号， 16 9 k= C．a、b的电荷同号， 64 27 k= D．a、b的电荷异号， 64 27 k= 17．如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中心，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上，O M与轨道接触良好。空间存在半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM 的电荷量相等，则B B ' 等于 第43节 电场综合题 1. 2012年物理上海卷 20．如图，质量分别为m A 和m B 的两小球带有同种电荷，电荷量分别为q A 和q B ，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2（θ1＞θ2）。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别v A 和v B ，最大动能分别为E kA 和E kB 。则 （ ） （A ）m A 一定小于m B （B ）q A 一定大于q B （C ）v A 一定大于v B （D ）E kA 一定大于E kB 答案：ACD 解析：分别对A 、B 进行受力分析，如图所示 两球间的库仑斥力是作用力与反作用力总是大小相等，与带电量的大小无关，因此B 选项不对， 对于A 球：g M θcos T ,F θsin T A A A ==11 对于B 球：g M θcos T , F θsin T B B B ==22 联立得：21θtan g M θtan g M F B A == ，又θ1＞θ2， 可以得出：m A 第1、2章《静电场》《电势能与电势差》单元测试 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共100分考试用时90分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共40分） 一、本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一 个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分． 1．下列关于电场强度的两个表达式E=F/q 和E=kQ/r 2的叙述，正确的是 （ ） A ．E=F/q 是电场强度的定义式，F 是放在电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电 荷的电量 B ．E=F/q 是电场强度的定义式，F 是放入电场的电荷所受的力，q 是放入电场中的电 荷的电量，它适合于任何电场 C ．E=kQ/r 2是点电荷场强的计算公式，Q 是产生电场的电荷量，它不适用于匀强电场 D ．从点电荷场强计算式分析，库仑定律表达式221r q q k F =中22 r q k 是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大小，而2 1 r q k 是点电荷q 1产生的电场在点电荷q 2处的场强大小。 2．如图所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球A 、 B ，左边放一个带正电的固定球Q +时，两悬线都保持竖直方向。下面说法中正确的是 （ ） A ．A 球带正电，B 球带负电，并且A 球带电荷量较大 B ．A 球带负电，B 球带正电，并且A 球带电荷量较小 C ．A 球带负电，B 球带正电，并且A 球带电荷量较大 D ．A 球带正电，B 球带负电，并且A 球带电荷量较小 3．一个质量为m ，带电量为+q 的小球自由下落一段时间后，进入一个水平向右的匀强电场， 场强大小为E=mg/q ，则下列四个图中，能正确表示小球在电场中运动轨迹的是（ ） 4．如图所示的各情况下，关于a 、b 两点的场强关系和电势关系判断正确的是 （ ） 2018 年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅲ） 一、选择题：本题共 8个小题，每题 6分，共 48分。在每个小题给出的四个选 项中，第1-4题只有一项符合题目要求， 第 5-8题有多项符合题目要求。 全部 选对的得 6分，选对不全的得 3分，有选错的得 0 分。 1．（6 分） 1934 年，约里奥﹣居里夫妇用 α粒子轰击铝核 Al ，产生了第一个 人工放射性核素 X ：α+ Al →n+X ．X 的原子序数和质量数分别为（ ） A ．15 和 28 B ．15 和 30 C ．16 和 30 D ．17 和 31 2．（6 分）为了探测引力波， “天琴计划 ”预计发射地球卫星 P ，其轨道半径约为 地球半径的 16 倍；另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P 与 Q 的周期之比约为（ ） A ．2：1 B ．4：1 C ．8：1 D ．16：1 3．（6 分）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 方；若该 电阻接到正弦交流电源上， 在一个周期内产生的热量为 Q 正．该电阻上电压的 峰值均为 u 0，周期均为 T ，如图所示。则 Q 方：Q 正等于（ ） v 和 的速度沿 同一方向水 平 B ． ： D ．2：1 4．（6 分）在一斜面顶端，将甲、乙两个小球分别以 A ．1： C ．1： 抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速 率的（ ） 5．（6 分）甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做 匀速直线运动。 甲、乙两车的位置 x 随时间 t 的变化如图所示。 下列说法正确 的是（ ） A ．在 t 1 时刻两车速度相等 B ．从 0 到 t 1时间内，两车走过的路程相等 C ．从 t 1到 t 2时间内，两车走过的路程相等 D ．在 t 1到 t 2时间内的某时刻，两车速度相等 6．（6 分）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面。某竖井 中矿车提升的速度大小 v 随时间 t 的变化关系如图所示， 其中图线①②分别描 述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高 度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第② 次提升过程，（ ） A ．矿车上升所用的时间之比为 4： 5 B ．电机的最大牵引力之比为 2： 1 A ．2 倍 B ．4倍 C ．6倍 D ．8 倍 河北省衡水中学2018届高三第十次模拟考试理科综合物理试题 二、选择题： 1. 2017年11月17日，“中国核潜艇之父”----黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列有关核反应说法措施的是 A. 目前核潜艇是利用重核裂变提供动力 B. 重核裂变反应前后一定有质量亏损 C. 式中d=1 D. 铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小 【答案】D 【解析】目前核潜艇是利用重核裂变提供动力，选项A正确；重核裂变要释放核能，则反应前后一定有质量亏损，选项B正确；根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应中的d=2，选项C错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能都小，选项D错误；此题选项错误的选项，故选CD． 2. 由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理问题时可以将它们进行类比，例如电场中反应各点电场强度的物理量是电场强度，其定义式为，在引力场中可以用一个类似的物理量来反应各点引力场的强弱，设地球质量为M，半径为R，地球表面处重力加速度为g，引力常量为G，如果一个质量为m的物体位于距离地心2R处的某点，则下列表达式中能反应该点引力场强弱的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】类比电场强度定义式 该点引力场强弱 由万有引力等于重力得 在地球表面： 位于距地心2R处的某点： 由以上两式可得：，故D正确。 点晴：此题考查从题意中获取信息的能力，知道引力场强的定义式，进而结合万有引力定律进行求解。3. 如图所示，每级台阶的高和宽均相等，一小球向左抛出后从台阶上逐级弹下，在每级台阶上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置边缘的距离也相同，不计空气阻力，则小球 A. 与每级台阶都是弹性碰撞 B. 通过每级台阶的运动时间逐渐缩短 C. 除碰撞外，水平方向的速度保持不变 D. 只要速度合适，从下面的某级台阶上向右抛出，它一定能原路返回 【答案】C 【解析】A项：由图可知，小球每次与台阶碰撞弹起的高度都比落下时的度度更低，所以每次碰撞都有能量损失，故A错误； B项：由小球每次反弹起的高度相同，每级台阶的高度相同，所以通过每级台阶的运动时间相同，故B错误； C项：除碰撞外，水平方向做匀速直线运动，故C正确； D项：从下面的某级台阶上向右抛出，在竖直方向小球匀减速直线运动，从上面某级台阶上向左抛出在竖直方向上做匀加速直线运动，所以小球不能原路返回，故D错误。 4. 如图所示，一端固定在地面上的杆与水平方向夹角为θ，将一质量为M的滑块套在杆上，滑块通过轻绳悬挂一质量为m的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为μ，先给滑块一个沿杆方向的初速度，稳定后滑块和小球一起以共同的加速度沿杆运动，此时绳子与竖直方向的夹角为β，且β>θ，不计空气阻力，则滑块的运动情况是 A. 沿着杆减速下滑 知识整合与阶段检测 专题一电场力做功与能量转化分析 处理带电粒子的功能关系的方法有三个： 1．只有电场力做功 只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不 变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔE k。 2．只有电场力和重力做功 只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力 势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋W G＝－ (ΔE电＋ΔE重)＝ΔE k。 3．多个力做功 多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形 式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为： W电＋W其他＝ΔE k。 [例证1]一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图2 －1所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a 点运动到b点的过程中，能量变化情况为() 图 2－1 A ．动能减小 B ．电势能增加 C ．动能和电势能总和减少 D ．重力势能和电势能之和增加 [解析] 由油滴的运动轨迹可知，油滴受到向上的电场力，必然 带负电。在从a 点到b 点的运动过程中，电场力做正功，电势能减少， 重力做负功，重力势能增加，但动能、重力势能、电势能的总和保持 不变，所以动能和电势能总和要减少，选项C 对，B 错。由运动轨迹 为曲线可知电场力F E 大于重力mg ，合力方向向上，由动能定理可知 从a 点运动到b 点，合力做正功，动能增加，选项A 、D 错误。 [答案] C 专题二 带电粒子(带电体)在电场中的运动 1．带电粒子在电场中的加速 功是能量转化的量度，若电场力与带电粒子初速度方向相同，带 电粒子做匀加速直线运动，电场力做正功，电势能的减少量全部转化 为动能的增加量；反之，若电场力与带电粒子初速度方向相反，带电 粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，动能的减少量全部转化为电 势能的增加量。 在上述过程中，电场力做多少功，动能和电势能就变化多少。此 处可以类比重力场中重力做功与物体动能和势能的变化关系。 (1)当v 0＝0，由动能定理得qU ＝12m v 2，则v ＝2qU m ； (2)当v 0≠0，由动能定理得qU ＝12m v 2－12m v 02，则v ＝2qU ＋m v 02 m 。 电场力做功和电势能、电势和电势差 一、目标与策略 学习目标： ● 类比重力场理解电场力的功、电势能的变化、电势能的确定方法、电势的定义以及电势差的意义；理解电势对静电场能的性质的描写和电势的叠加原理。 ● 明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系。 学习重点： ● 用电势以及等势面描写认识静电场分布。 ● 熟练地进行电场力、电场力功的计算。 学习难点： ● 电势这一概念建立过程的逻辑关系以及正、负两种电荷所导致的具体问题的复杂性。 学习策略： ● 类比法是我们认识问题或事物的科学方法，我们在学习中可以将库仑力与万有引力类比，将电场力的功及电势能与重力的功、重力势能等等相类比来学习，能够帮助我们更好的理解新知识。 二、学习与应用 （一）什么是电场？描述电场的力的性质的物理量有哪些？ （二）电场线有哪些特点？ 明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！ 知识要点——预习和课堂学习 认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听 课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补 充填在右栏。详细内容请学习网校资源ID ：#tbjx5#208883 知识回顾——复习 学习新知识之前，看看你的知识贮备过关了吗？ “凡事预则立，不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。 知识点一：电势与等势面 （一）电场力的功与电势能 （1）静电场中的功能关系 静电力对电荷做了功，电势能就发生变化，静电力对电荷做了多少功，就有多少电势能转化为其他形式的能，电荷克服静电力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电势能，也就是说，静电力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度，静电力做的功等于电势能的减少量，即W AB= 。 静电力做正功，电荷电势能一定，静电力做负功，电荷电势能一定。 （2）电势能的特点和大小的确定 ①零电势点及选取 电势能的数值是相对于参考位置来说的。所谓参考位置，就是电势能为零的位置，参考位置的选取是人为的，通常取或为参考点。 ②电势能的计算 设电荷的电场中某点A的电势能为Ep A，移到参考点O电场力做功为W AO，即W AO=E pA－E pO，规定O为参考点时，就有W AO= ，也就是说电荷在电场中某点的电势能等于将这个电荷从电场中的该点移到0电势点的过程电场力所做的功。 ③电势能的特点 相对性：电荷在电场中的电势能是相对于而言，没有规定零势能点时，电荷在该点的电势能没有确定的值。电势能高于零势能时为值，低于零势能时为值。 系统性：电势能是电荷和电场这一相互作用系统所共有，并非电荷所独有！ 状态量：只要电荷在电场中有一个位置，它就对应一个电势能。 电势能是量：有正、负号没有方向。 绝密★启用前 2018年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～ 18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 14．高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动能 A．与它所经历的时间成正比B．与它的位移成正比 C．与它的速度成正比D．与它的动量成正比 15．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运 动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F 和x之间关系的图像可能正确的是 16．如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm， bc=3cm，ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、 b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则 A．a、b的电荷同号， 16 9 k=B．a、b 的电荷异号， 16 9 k= C．a、b的电荷同号， 64 27 k=D．a、b的电荷异号， 64 27 k= O F x A O F x B O F x C O F x D F P a b c A B M N 绝密★启用前 2018年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷） 理科综合 物理部分 理科综合共300分，考试用时150分钟。 物理试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，第Ⅰ卷1至3页，第Ⅱ卷4至7页，共120分。 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷 注意事项： 1．每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。 2．本卷共8题，每题6分，共48分。 一、单项选择题（每小题6分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS ）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是 A ．14 7N 俘获一个α粒子，产生178O 并放出一个粒子 B ．2713Al 俘获一个α粒子，产生30 15P 并放出一个粒子 C ．11 5B 俘获一个质子，产生84Be 并放出一个粒子 D ．63Li 俘获一个质子，产生3 2He 并放出一个粒子 2．滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB ，从滑道的A 点滑行到最低点B 的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB 下滑过程中 A ．所受合外力始终为零 B ．所受摩擦力大小不变 C ．合外力做功一定为零 D ．机械能始终保持不变 3．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φM 、φN ，粒子在M 和N 时加速度大小分别为a M 、a N ，速度大小分别为v M 、v N ，电势能分别为E p M 、E p N 。下列判断正确的是 A ．v M ＜v N ，a M ＜a N B ．v M ＜v N ，φM ＜φN C ．φM ＜φN ，E p M ＜E p N D ．a M ＜a N ，E p M ＜E p N 《电势差、电势能、电势差与电场强度的关系》练习题 一、单选题： 1.在电场中，A 、B 两点的电势差U AB >0，那么将一负电荷从A 移到B 的过程中( ) (A )电场力做正功，电势能增加 (B )电场力做负功，电势能增加 (C )电场力做正功，电势能减少 (D )电场力做负功，电势能减少 2.下列说法中正确的是( ) (A )电场线密集处场强大，电势高 (B )沿电场线方向场强减小，电势降低 (C )在电势高处电荷具有的电势能也大 (D )场强为零处，电势不一定为零 3.如图所示，L 1、L 2、L 3为等势面，两相邻等势面间电势差相同，取L 2的电势为零，有一负电荷在L 1处动能为30J ，运动到L 3处动能为10J ，则电荷的电势能为4J 时，它的动能是(不计重力和空气阻力)( ) (A ) 6J (B )4J (C ) 16J (D )14J 4.在点电荷Q 的电场中，一个α粒子(He 42)通过时的轨迹如图实线所示，a 、b 为两个等势面，则下列判断中正确的是( ) (A )Q 可能为正电荷，也可能为负电荷 (B )运动中.粒子总是克服电场力做功 (C )α粒子经过两等势面的动能E ka ＞E kb (D )α粒子在两等势面上的电势能E pa ＞E pb 5.如图所示，在沿x 轴正方向的匀强电场E 中，有一动点A 以O 为圆心、以r 为半径逆时针转动，θ为OA 与x 轴正方向间的夹角，则O 、A 两点问电势差为( ) (A )U OA =Er (B )U OA =Ersin θ (C )U OA =Ercos θ (D )θrcos E U OA = 6.如图所示，a 、b 、c 是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a 到c ，a 、b 间的距离等于b 、c 间的距离.用U a 、U b 、U c 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和电场强度，可以断定( ) (A )U a ＞U b ＞U c (B )E a ＞E b ＞E c (C )U c －U b =U b －U c (D )E a =E b =E c 电势能和电势、电势差 一、选择题： 1、关于静电场，下列说法正确的是（） A、电势等于零的物体一定不带电 B、电场强度为零的点，电势一定为零 C、同一电场线上的各点，电势一定相等 D、负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 2、在电场强度大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为q的物体以某一初速沿电场 8qE m，物体运动距离s时速度变为零，则反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0./ 下列说法中不正确的是（） A、物体克服电场力做功qEs B、物体的电势能减少了0.8qEs C、物体的电势能增加了qEs D、物体的动能减少了0.8qEs 3、图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹.粒子先经过M点，再经过N点.可以判定（） A、M点的电势大于N点的电势 B、M点的电势小于N点的电势 C、粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D、粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力 4、带电粒子以速度v0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中，如图所示，经过一段时间后，其速度变为水平方向，大小仍为v0，则一定有（） A、电场力与重力大小相等 B、粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小 C、电场力所做的功一定等于重力所做的功 D、电势能的减小一定等于重力势能的增大 5、电场中有A 、B 两点，A 点的电势30A V ?=，B 点的电势10B V ?=，一个电子由A 点运动到B 点的过程中，下列几种说法中正确的是（ ） A 、电场力对电子做功20 eV ，电子的电势能减少了20 eV B 、电子克服电场力做功20 eV ，电子的电势能减少了20 eV C 、电场力对电子做功20 eV ，电子的电势能增加了20 eV D 、电子克服电场力做功20 eV ，电子的电势能增加了20 eV 6、将一正电荷从无穷远处移入电场中的M 点，电势能减小了9 8.010 J ?－，若将另一等量的 负电荷从无穷远处移入电场中的N 点，电势能增加了9 9.010J ?－，则下列判断正确的是 （ ） A 、0M N ??<< B 、0N M ??>> C 、0N M ??<< D 、0M N ??>> 7、如图所示，在矩形ABCD 的AD 边和BC 边的中点M 和N 各放一个点电荷，它们分别带等量的正、负电荷. E 、 F 是AB 边和CD 边的中点，P 、Q 两点在MN 的连线上，MP=QN.对于E 、F 、P 、Q 四点，其中电场强度相同、电势相等的两点是（ ） A 、E 和F B 、P 和Q C 、A 和B D 、C 和D 8、如图所示，在y 轴上关于O 点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷+Q ，在x 轴上C 点有点电荷－Q ，且CO=OD ，∠ADO=60°.下列判断正确的是（ ） A 、O 点电场强度为零 B 、D 点电场强度为零 C 、若将点电荷+q 从O 移向C ，电势能增大 D 、若将点电荷－q 从O 移向C ，电势能增大 2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷） 一、单项选择题： 1. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号冶相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（） A. 周期 B. 角速度 C. 线速度 D. 向心加速度 【答案】A 【解析】本题考查人造卫星运动特点，意在考查考生的推理能力。设地球质量为M，人造卫星质量为m，人造卫星做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力有，得，，，，因为“高分四号”的轨道半径比“高分五号”的轨道半径大，所以选项A正确，BCD错误。 点睛：本题考查人造卫星运动特点，解题时要注意两类轨道问题分析方法：一类是圆形轨道问题，利用万有引力提供向心力，即求解；一类是椭圆形轨道问题，利用开普勒定律求解。 2. 采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（） A. 55 kV B. 110 kV C. 440 kV D. 880 kV 【答案】C 【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力。当输电功率P=UI，U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损=I2R，R为输电线路的电阻，即P损=。当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压为原来的2倍，即440V，故选项C正确。 点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。 2018年高考理科综合物理单科模拟试题 绝密★启封并使用完毕前 2018年普通高等学校招生全国统一考试(Ⅱ卷) 理科综合能力测试(物理部分) 第Ⅰ卷（选择题共126分） 二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出 的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6 分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。14．质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用 水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所 示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中 A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小 C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小 【答案】A 【解析】动态平衡问题，F与T的变化情况如图：可得：''' F F F →→↑ →→↑ ''' T T T 【考点】物体平衡 15．如图，P 是固定的点电荷，虚线是以P 为圆心的两个圆．带电粒子Q 在P 的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a 、b 、c 为轨迹上的三个点．若Q 仅受P 的电场力作用，其在a 、b 、c 点的加速度大小分别为a a ，b a ，c a ，速度大小分 别为 a v ，b v ，c v ，则 A ．a b c a c b a a a v v v >>>>， B ．a b c b c a a a a v v v >>>>， C ．b c a b c a a a a v v v >>>>， D ．b c a a c b a a a v v v >>>>， 【答案】D 【解析】由库仑定律可知，粒子在a 、b 、c 三点受到的电场力的大小关系为 b c a F F F >>，由 F a m = 合，可知b c a a a a >>，由题意 可知，粒子Q 的电性与P 相同，受斥力作用结合运动轨迹，得a c b v v v >> 【考点】牛顿第二定律、库仑定律、电荷间相互作用。 16．小球P 和Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P 球的质量大于Q 球的质量，悬挂P 球的绳比悬挂Q 球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点． 第三节电势能电势电势差 [知识要点] （一）电势能 放入电场中的电荷就具有由其位置决定的能量叫电势能，用e表示，其法定计量单位为焦耳。 （二）电势 放入电场中某点的电荷所具有的电势能与该电荷电量的比值叫做该点的电势，用公式表示： U=ε/q 式中 U为电势，法定计量单位为伏特。 （三）电势差 电场中，若A点的电势为U A，B点的电势为U B，则A点相对于B点的电势差为 U AB=U A-U B [疑难分析] 1.如何正确理解电势能？ 分析：（1）电势能必须是电荷在电场中才具有的；（2）电势能是个相对量，即电荷在电场中某个位置具有多大的电势能值是不能确定的；只有在选择一个零电势能位置作参照后，其他位置上电荷的电势能才能相对确定；（3）电荷在电场中位置变化时，电势能的变化却有一定的规律，这就是当电场力对电荷作正功时，电荷的电势能减少，电场力对电荷作负功时，电荷的电势能增加；（4）电势能是个标量，电势能的正、负仅表示相对零电势能位置电势能的高低。 2.如何正确理解电势？ 分析：（1）电势是电场本身固有的，与放不放电荷无关，定义式U=ε/q不是电势的决定式，仅是电势的度量式；（2）电势是个相对量，只有选择零电势位置作参照后，各点的电势值才能相对确定，通常选择大地为零电势；（3）任何电场中，沿着电场线方向各点的电势总是逐点降低的；（4）电势反映了电场的能的性质，若在电势为U的一点，放置一个电量为q的电荷，它就具有电势能ε=qU；（5）电势是个标量，电势的正、负，只表示相对于零电势的高低。 3.公式ε=qU应用时，正、负符号怎样处理？ 分析：通常采用带符号进行代数运算比较方便，得出的结果意义清楚，不须再作另外的分析判断。 4.电场中各点的电场强度和电势大小有无关系？ 分析：场强和电势都由电场本身确定，但不同的是，对一个确定的电场，各点场强大小和方向完全确定，但各点的电势都随零电势的选择不同而不同，因此场强大小和电势大小无必然关系。 5.电场中电势高处，电荷的电势能是否一定大？ 分析：这要看电荷是正电荷还是负电荷，设电场中两点A和B的电势为U A和U B，而U A>U B，则由ε=qU，对正电荷，总有εA>εB，而对负电荷却总有εA<εB，因此可以这样说：正电荷在电势高处电势能必大，而负电荷在电势高处电势能必小。 6.有人说“正电荷电场中的电势都是正的，负电荷电场中的电势都是负的，”正确吗？ 分析：电场中各点的电势是沿电场线方向逐点降低的，因此任何一个电场都只能确定各点的电势的高低，至于电势的具体数值，是正、是负，都随零电势位置的选择不同而不同，题中的说法，只有在选择无穷远处为零电势时，才是正确的，否则就不一定。 [例题解析] 高二物理（理科）电势能与电势差练习题 1．一个电容器，带了电量Q后，两极板电势差为U，若它带的电量减少Q/2，则（）A．电容为原来的1/2，两极板电压不变 B．电容为原来2倍，两极板电压不变 C．电容不变，两极板电压是原来的1/2 D．电容不变，两极板电压是原来的2倍2．下列说法正确的有（） A．把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加 B．把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加 C．把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加 D．把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定减小 3．关于电场线和等势面，正确的说法是（） A．电场中电势越高的地方，等势面越密 B．电场中场强越大的地方，电场线越密 C．没有电场线的地方，场强为零 D．电场线和等势面一定垂直 4．某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示，可以判定 ( ) A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度 B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能 C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能 D．A点的电势高于B点的电势 5．如图所示，Q是带正电的点电荷，P1和P2为其电场中的两点，若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则（） A．E1>E2，φ1>φ2B．E1>E2，φ1<φ2 C．E1 高中物理学习材料 1.在电场中，A、B两点的电势差U AB>0，那么将一负电荷从A移到B的过程中( ) (A)电场力做正功，电势能增加(B)电场力做负功，电势能增加 (C)电场力做正功，电势能减少(D)电场力做负功，电势能减少 2.下列说法中正确的是( ) (A)电场线密集处场强大，电势高(B)沿电场线方向场强减小，电势降低 (C)在电势高处电荷具有的电势能也大(D)场强为零处，电势不一定为零 3.如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则( ) (A)电场力做正功 (B)动能增加 (C)电势能增加 (D)加速度增大 4．某电场中的电场线(方向未标出)如图所示，现将一带负电的 点电荷从A点移至B点需克服电场力做功，则C、D两点的 电场强度、电势大小关系应为 ( ) A．E C>E D，φC>φD B．E C 2018年高考理综真题及答案(全国卷) 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。学·科网 可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Ar 40 Fe 56 I 127 一、选择题：本题共13个小题，每小题6分。在每小题给出的四个 选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是A．叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶 B．溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏 C．细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道D．线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶2．生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是 A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核 中没有 C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA 聚合酶 D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA 聚合酶 3．下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是 A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO-3 B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收 C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象4．已知药物X对细胞增值有促进作用，药物D可抑制药物X的作用。 某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理（其中甲组未加药物），每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。据图分析，下列相关叙述不合理的是 A．乙组加入了药物X后再进行培养 B．丙组先加入药物X，培养一段时间后加入药物D，继续培养C．乙组先加入药物D，培养一段时间后加入药物X，继续培养D．若药物X为蛋白质，则药物D可能改变了药物X的空间结构 第2讲 电势差 电势 电势能 ★一、考情直播 考点一 电势和电势差 1.电势差 （1）定义：电荷q 在电场中由一点A 移动到另一点B 时，电场力所做的功W AB 与电荷量 q 的比值W AB /q ，叫做A 、B 两点间的电势差. （2）定义式： ，电势差是 ，单位：V ，1V=1J/C. （3）计算式：U AB =Ed ，适用于 电场，d 指 . 2.电势：电场中某点的电势，等于该点与零电势间的电势差，在数值上等于单位正电荷由该点 移到零电势点时电场力所做的功，令φB =0，则φA =U AB =φA －φB ，单位：V. 特别要注意电势是标量，电势的负号表示了 ，电势的大小与零势点的选择 ， [例1]如图(a ）所示，AB 是某电场中的一条电场线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场力 的作用下，沿AB 由点A 运动到点B ，其速度图象如图(b)所示．下列关于A 、B 两点的电势?和 电场强度E 大小的判断正确的是（ ） A.B A E E > B.B A E E < C.B A ??> D. B A ??< [解析]从v-t 图易知电子做加速度逐渐减小的变减速运动，故电子所受电场力与运动方向相反， 场强的方向由A 指向B ，因为沿着电场线的方向电势降低，故B A ??>，又加速度逐渐减小， 故B A E E > [答案]AC [方法小结]要比较电场中两点电势的高低，关键在于判断电场线的方向. 考点二 电场力中的功能关系 1．电势能：电荷在电场中所具有的能叫电势能.单位：焦耳（J ） 2．电场力的功与电势能变化的关系： ，电场力做正功，电势能 ；电场力做负功，电势能 . 3．特点：电势能是电荷与所在电场共有的，且具有 ，通常取无穷远处或大地为电势能的零点. 4.当只有电场力做功时，电荷的 和 守恒，当只有电场力和重力做功时， [例2] (2007·海南）如图9-37-5所示，固定在Q 点的正点电荷的电场 中有M 、N 两点，已知NQ MQ <，下列叙述正确的是（ ） Ａ.若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做 功，电势能减少 Ｂ.若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能增加 Ｃ.若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能减少 Ｄ.若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，再从N 点沿不同路径移回到M 点；则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变 [解析]把正电荷从M 点移到N 点，电场力做正功，根据E W ?-=，可知电势能减小，把负电荷从M 点移到N 点，电场力做负功，电势能增加，负电荷从M 点移到N 点电场力做负功，从N 点移到M 点，电场力做正功，两者大小相等，总功为零，电势能不变. [答案]AD [方法技巧]本题考查电场力做功与电势能变化之间的关系，电场力做功与电势能变化之间的关系为E W ?-=，可类比重力做功的特点. [例3]如图所示，平行直线、、、、，分别表示电势为-4 V 、-2 V 、0、2 V 、4 V 的等势线，若AB=BC=CD= DE= 2 cm ，且与直线MN 成300角，则 （ ） A ．该电场是匀强电场，场强方向垂直于A A '，且左斜下 B ．该电场是匀强电场，场强大小E=2 V/m C ．该电场是匀强电场，距C 点距离为2 cm 的所有点中，最高电势为4V ，最 低电势为-4V D ．该电场可能不是匀强电场，E=U/d 不适用 [解析]因等差等势线是平行线，故该电场是匀强电场，场强和等势线垂直，且由 高等势线指向低等势线，故AD 错误， m V AB U E AB /20030 sin )102(230sin 2=?==- 图9－37－52018年全国卷1高考物理试题及答案
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