專題3 等勢(shì)面模型-2023年高考物理電場(chǎng)常用模型模擬精練(解析版)

2023年高考物理靜電場(chǎng)常用物理模型最新模擬題精練專題3.

等勢(shì)面模型一．選擇題（2023天津河西區(qū)高二期中）我國(guó)的特高壓直流輸電是中國(guó)在高端制造領(lǐng)域領(lǐng)先世界的一張“名片特別適合遠(yuǎn)距離輸電，若直流高壓線掉到地上時(shí)，它就會(huì)向大地輸入電流，并且以高壓線與大地接觸的那個(gè)位置為圓心，形成一簇如圖所示的等差等勢(shì)線同心圓，A、B、C、D是等勢(shì)線上的四點(diǎn)，當(dāng)人走在地面上時(shí)，如果形成跨步電壓就會(huì)導(dǎo)致兩腳有電勢(shì)差而發(fā)生觸電事故，則（ ）電勢(shì)的大小為C

B D A場(chǎng)強(qiáng)的大小為EEEEA B D C人從B沿著圓弧走到D會(huì)發(fā)生觸電AB2BC間距離【參考答案】B【名師解析】高壓線掉到地上時(shí)，它就會(huì)向大地輸入電流，圓心處的電勢(shì)最高，向外越來(lái)越低，電勢(shì)的大小為A B

EEEAC A B A

ECdB和D在同一條等勢(shì)線上，人從B沿著圓弧走到DABBC的平均ABBC電勢(shì)差的二倍，根據(jù)EUAB2BC間距離，dD錯(cuò)誤；（2022·河北石家莊三模）電纜周圍的電場(chǎng)分布對(duì)電纜的電氣化強(qiáng)度影響很大。如圖所示為電纜終端圍的電場(chǎng)分布情況，圖中虛線為等勢(shì)線，實(shí)線為電場(chǎng)線，下列說(shuō)法正確的是（ ）1caababcabc【參考答案】D【名師解析】電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，c點(diǎn)疏密程度小于a點(diǎn)，所以c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，A錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合力應(yīng)指向曲線凹側(cè)，在a點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的粒子，所受電場(chǎng)力的ab 方向并沒(méi)有指向 的凹側(cè)，所以粒子不會(huì)沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，錯(cuò)誤；由圖可知U0，Uab ab bc將一帶正電的粒子由a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移至c點(diǎn)，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，C錯(cuò)誤；由圖可知U0，U0abcab bc能先減小后增大，D正確。(2022天津南開二模)在圖中虛線表示某點(diǎn)電荷Q所激發(fā)電場(chǎng)的等勢(shì)面已知ab兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上c、d兩點(diǎn)在另一個(gè)等勢(shì)面上。甲、乙兩個(gè)帶電粒子以相同的速率，沿不同的方向從同一點(diǎn)a射入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿不同的軌跡acb曲線、adb曲線運(yùn)動(dòng)。則（ ）甲、乙兩粒子所帶的電荷符號(hào)相同cd兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都是先減小后增大b【參考答案】B【名師解析】2由軌跡看出，甲受引力，乙受斥力，甲、乙異號(hào)，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力先對(duì)甲做正功，先對(duì)乙做負(fù)功，故BbDC錯(cuò)誤。(2022A、B，ABOOABa、bOab（）abababab【參考答案】C【名師解析】a、b做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力為F mv2a=raaF mv2b=rbb同時(shí)F=2Fa 1F=2Fb 2

cosa、b相同粒子，a離場(chǎng)源電荷近，根據(jù)庫(kù)侖力公式F=kQqr2可知F>F1 2但>可得3所以不確定Fa

=2F1

cos與Fb

=2F2

cos<coscos的大小，又=1=1mv2=1ka2a2=1mv2=1kb2b2aaE Frbb它們的大小無(wú)法確定，AB錯(cuò)誤；CD．以A、B為正電荷為正電荷為例分析，如圖所示Eqa、b=pqpq為負(fù)電，則與Ep

成反比，由電場(chǎng)線方向可知a bpa 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，則E<Epa D錯(cuò)誤，C（2022安徽巢湖一中等十校聯(lián)盟最后一卷）如圖，虛線為紙面內(nèi)兩個(gè)等量異種電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一直的等勢(shì)線，一個(gè)帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A運(yùn)動(dòng)到B，軌跡（如實(shí)線所示）和這條等勢(shì)線在同一平面，則（ ）AB4ABABAB【參考答案】B【名師解析】根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直可知，根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知所受電場(chǎng)力向右，則電場(chǎng)線方向向左，根據(jù)沿著電場(chǎng)線逐漸降低，可知A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低，故B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)題中信息只能判斷出過(guò)等勢(shì)線與粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的交點(diǎn)的電場(chǎng)線垂直等勢(shì)線向左，不能判斷出ABCD錯(cuò)誤。(2022a、b、c、da勢(shì)高于d等勢(shì)線的電勢(shì)。一帶負(fù)電的微粒從b等勢(shì)線O點(diǎn)在此平面上以某一初速度沿豎直平面向右上方發(fā)射，初速度方向與水平方向θ=37°。粒子運(yùn)動(dòng)到其軌跡的最高點(diǎn)時(shí)，速度大小與O點(diǎn)速度大小相等，已sin37°=0.6，cos37°=0.8，則可判斷在此過(guò)程中（ ）電場(chǎng)力對(duì)帶電微粒一定做正功b3∶13∶1【參考答案】AC【名師解析】當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)時(shí)，其豎直方向的分速度為零，該過(guò)程中重力對(duì)微粒做負(fù)功，微粒的速度大小不變，則動(dòng)能不變，根據(jù)動(dòng)能定理可知，電場(chǎng)力一定對(duì)帶電微粒做正功，故Aad的電勢(shì)，所以勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的方向向右，則帶負(fù)電的微粒受到的電場(chǎng)力的方向向左，電場(chǎng)力一定對(duì)該帶電微粒做正功，所以微粒運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)一定在bB錯(cuò)誤；由題意可知帶電微粒在水平方向上先做右勻減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零后反向勻加速，其水平初速度和豎直初速度的大小分別為vv0x

，v0y

=v70mFaFmvt=0yg5由題意可知v0

=atv0xF=3聯(lián)立式解得

mg1C7（2021年重慶模擬）如圖所示，虛線表示某電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，aa′、、b′、、c′為分布在等勢(shì)面上的點(diǎn)。一帶電粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功為Wac，從a′點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c′點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功為Wac。下列說(shuō)法正確的是（ ）′′A．c點(diǎn)的電場(chǎng)方向一定指向b點(diǎn)a′點(diǎn)電勢(shì)一定比c′點(diǎn)電勢(shì)高帶電粒子從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c′點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為0Wac

<Wac【參考答案】C【解題思路】本題考查靜電場(chǎng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，主要考查理解和運(yùn)用知識(shí)能力。錯(cuò)誤；因?yàn)閏和在同一個(gè)等勢(shì)面上，電勢(shì)差U=0，根據(jù)電場(chǎng)力做功W=qU可知電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功為0，C正確；根據(jù)題意可得a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差與、兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差相等，根據(jù)電場(chǎng)力做功W=qU可知W=W ，D錯(cuò)誤。ac ac8.（2021）,相鄰等勢(shì)面之間的O點(diǎn)為兩個(gè)正電荷連線的中點(diǎn),AOB,ABO點(diǎn)對(duì)稱;CDE,C、ED點(diǎn)對(duì)稱;以無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能面,A、B、C、E、F,電勢(shì)如圖中標(biāo)注。下列說(shuō)法正確的是A.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同6OF電場(chǎng)力對(duì)該電荷做正功AC點(diǎn)處的電勢(shì)能D10V【參考答案】D【名師解析】根據(jù)對(duì)稱性和電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降落最快的方向，得到ABAOFBEp=qφ，φ＞φE＞E

C錯(cuò)誤；根據(jù)

-φ

-φ，12可得φ＞2D

A C（φ+φ）=-10VD正確。E C

pA pC

D C E D9.（2021遼寧模擬預(yù)測(cè)12）在正點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，一檢驗(yàn)電荷q的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，跡上a、b、c三點(diǎn)在以Q為圓心的同心圓上，不計(jì)重力影響，下列說(shuō)法正確的是（ ）qa、b、cqca、b、caa、b、cqa【參考答案】AB【名師解析】根據(jù)軌跡的彎曲方向判斷出，粒子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，一直受靜電斥力作用，因電場(chǎng)為正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，粒子帶正電，Aacqca錯(cuò)誤；由Ba、b、ca，D錯(cuò)誤；10（2021北京懷柔零模）2020年2月，中國(guó)科學(xué)家通過(guò)冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S表面ACE2蛋白的結(jié)合過(guò)程，首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分，它與光學(xué)顯微鏡相比具有更高的分辨率，其原因是電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于可見光波長(zhǎng)。在電子顯微鏡中，電子束相當(dāng)于光束，通過(guò)由電場(chǎng)或磁場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡實(shí)現(xiàn)會(huì)聚和發(fā)散作用。其中的一種電子透鏡由兩個(gè)金屬圓環(huán)M、N組成，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，圖乙為圖甲的截面示意圖。顯微鏡N 工作時(shí)，兩圓環(huán)的電勢(shì)φ>φ（相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等U加速后，沿著平行于兩金屬圓環(huán)軸線的方向進(jìn)入金屬圓環(huán)MN 7學(xué)知識(shí)，下列推斷正確的是A．電子比可見光的波動(dòng)性強(qiáng)，衍射更為明顯B．增大電子的加速電壓UC．該電子透鏡對(duì)入射的電子束能起到發(fā)散作用D．電子在穿越電子透鏡的過(guò)程中速度不斷減小【參考答案】B【名師解析】根據(jù)題述，電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于可見光波長(zhǎng)，所以電子比可見光的波動(dòng)性弱，衍射更為不明顯，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；增大電子的加速電壓U，可以提高電子速度和動(dòng)量，由物質(zhì)波公式可知，電子波長(zhǎng)減小，可提升該顯微鏡的分辨率，選項(xiàng)B正確；根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直，可以畫出電場(chǎng)線，該電子透鏡對(duì)入射的電子束能起到會(huì)聚作用，電子在穿越電子透鏡的過(guò)程中速度不斷增大，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。112020全國(guó)I卷高考模擬）圖中虛線abcdf代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面，已知平面b上的電勢(shì)為2V一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6eV。下列說(shuō)法正確的是( )cfd4eVbd2【參考答案】ABad【名師解析】因等勢(shì)面間距相等，由U＝Eda＝6eV，故adad b U＝6V；因電場(chǎng)力做負(fù)功，故電場(chǎng)方向向右，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，又φ＝2V，則φ＝0，各虛線電勢(shì)Aad b 因電子的速度方向未知，若不垂直于等勢(shì)面，如圖中實(shí)線所示，電子可能到達(dá)不了平面fB正確。8p d kb ka dE＝eφ＝2Ca＝EE＝－2E＝8p d kb ka ad，W＝E－E

＝－6eVE

＝4eVE

＝2E

，根據(jù)E

＝1mv2

＝

，故D錯(cuò)誤。ad kd ka

kd kb

k 2 b d12.（2020）如圖所示，虛線a、b、c、da9eV，從ac6eV。已知等勢(shì)面c3V。下列說(shuō)法正確的是a0d0ac6eVac時(shí)的3倍【參考答案】.BD【命題意圖】本題以電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等間距等勢(shì)面之間運(yùn)動(dòng)為情景，考查動(dòng)能定理，能量守恒定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，考查的核心素養(yǎng)是“運(yùn)動(dòng)和力”的觀點(diǎn)、能量的觀點(diǎn)。ac c ac acacW=6eV，W=eUac，U=-6V。由于φ=3V，U=φ-φc，所以φa=-3Va-3V，A3V，左側(cè)電勢(shì)低，右側(cè)電勢(shì)高，d6VadEka+EpaEkd+Epdac c ac kd 9eV-3eV=E-6eVE0Ba到c過(guò)程中電勢(shì)能變化了△--3eVVkd 6eV，選項(xiàng)Ca9eV，經(jīng)過(guò)c3eV，經(jīng)過(guò)a1c3Ek2mv2ac3倍，選項(xiàng)D正確?！娟P(guān)鍵點(diǎn)撥】對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，沿電場(chǎng)線方向的等距等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等。解答帶電粒子僅受電場(chǎng)力的運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)帶電粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能之和保持不變解答。13.（2020陜西咸陽(yáng)一模）如圖所示，圖中虛線為某靜電場(chǎng)中的等差等勢(shì)線，實(shí)線為某帶電粒子在該靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡abc為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)線的交點(diǎn)粒子只受電場(chǎng)力作用則下列說(shuō)法正確的（ ）9ababacbc【參考答案】AaaababAabBacCbcbcD【關(guān)鍵點(diǎn)撥】由等勢(shì)面的疏密可知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由F=Eq可知電場(chǎng)力的大小關(guān)系；根據(jù)曲線的彎曲方向可知粒子的受力方向，進(jìn)而判斷出電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)；根據(jù)能量守恒定律分析粒子在a點(diǎn)動(dòng)能與粒子在b點(diǎn)動(dòng)能之間的關(guān)系。由動(dòng)能定理可知B、C兩點(diǎn)的間的電勢(shì)能的變化。本題中解題的關(guān)鍵在于曲線的彎曲方向的判斷，應(yīng)掌握根據(jù)彎曲方向判斷受力方向的方法；本題中告訴的是等勢(shì)面，很多同學(xué)由于思維定勢(shì)當(dāng)成了電場(chǎng)線從而出現(xiàn)錯(cuò)解。14.（2020河北石家莊期末調(diào)研）如圖所示，虛線為某勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面，電勢(shì)分別為10V、20V和30V，實(shí)線是某帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡。不計(jì)帶電粒子重力，則該粒子（ ）帶負(fù)電E E 三點(diǎn)的動(dòng)能大小關(guān)系 ＜E E ka kc kbE 三點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系EE pa pc pbabc【參考答案】C【名師解析】根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)，可知場(chǎng)強(qiáng)方向向上，帶電粒子的軌跡向上彎曲，粒子所受的電場(chǎng)力向上，則該粒子一定帶正電荷，故Aba10baBCab點(diǎn)，再運(yùn)動(dòng)到D錯(cuò)誤?！娟P(guān)鍵點(diǎn)撥】。先根據(jù)等勢(shì)面的分布情況確定電場(chǎng)線的方向，由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡確定粒子所受的電場(chǎng)力方向，從而確定電荷的正負(fù)，由動(dòng)能定理確定各點(diǎn)的動(dòng)能關(guān)系，根據(jù)Ep=qφ求解在各點(diǎn)處的電勢(shì)能關(guān)系。本題要肥根據(jù)粒子的軌跡彎曲方向判斷粒子所受的電場(chǎng)力方向，根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線的關(guān)系，判斷出電場(chǎng)線方向。正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大是一個(gè)重要推論，要學(xué)會(huì)應(yīng)用。15.（2023河南鄭州名校聯(lián)考）如圖所示，某電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布圖，其中實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)面，a、b、c為電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是A.a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)B.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電子從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電勢(shì)能增大D.將電子從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，再?gòu)腸點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功代數(shù)和為零【參考答案】D【命題意圖】本題以電場(chǎng)線和等勢(shì)面為情景，考查電場(chǎng)強(qiáng)度的比較、電勢(shì)比較、電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能變化及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思路】根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，同一等勢(shì)面上電勢(shì)相等可知，a點(diǎn)的電勢(shì)等于bAabBacCaccba、bD1越密，表示電場(chǎng)強(qiáng)度越大；3做功，電勢(shì)能減?。豢朔妶?chǎng)力做功，電勢(shì)能增大。1116.（2023北京海淀名校聯(lián)考）右圖既可以看成是用來(lái)描述ft坡地勢(shì)的等高線圖，也可以看成是用來(lái)描述電場(chǎng)中電勢(shì)高低的等勢(shì)線圖。關(guān)于此圖，下列說(shuō)法正確的是ab若該圖為等高線圖，可知在不考慮摩擦力時(shí)，小球從ab坡滑下的加速度若該圖為等勢(shì)線圖，可知a側(cè)的電勢(shì)降落比b側(cè)慢若該圖為等勢(shì)線圖，可知a側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b側(cè)大【參考答案】Cba坡陡峭，選項(xiàng)AbBa側(cè)的電勢(shì)降落比bC可知a側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度比bD17．（6）（2023）a、b、c、d1 等勢(shì)線，一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量絕對(duì)值為qB為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩個(gè)點(diǎn)，已知該粒子在Av，在Bv、B，連線與豎直方向的夾角為1 A．該粒子一定帶正電C．粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在A點(diǎn)的電勢(shì)能D．等勢(shì)線b的電勢(shì)比等勢(shì)線c的電勢(shì)高12【名師解析】粒子豎直方向受電場(chǎng)力，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；水平方向不受力，故豎直分運(yùn)ABAB過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理列式求解電場(chǎng)強(qiáng)度。A錯(cuò)誤；在沿電場(chǎng)線的方向的位移：y＝LsinθA、B

，由動(dòng)能定理，有：qU＝qEy＝m﹣mAB AB聯(lián)立解得：E＝ ；故B正確；AB的過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，所以粒子的電勢(shì)能增加，即BAC正確；b帶負(fù)電，則電場(chǎng)的方向向下，cbD錯(cuò)誤；【參考答案】：BC。AB合動(dòng)能定理列式求解即可，基礎(chǔ)題目。18.（2023）兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷所形成電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)其運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)線所示若粒子只受靜電作用，則下列關(guān)于帶電粒子的判斷正確的是( )帶正電速度先變大后變小電勢(shì)能先變大后變小bd【參考答案】CD13【名師解析】根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及電場(chǎng)線分布可知，粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)AceBbdbdbdD正確．19.(多選)如圖所示為一產(chǎn)生聚