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2024 高考物理二轮复习80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型40 电势和电势能模型
最新高考题
1．. （2022 新高考江苏卷）如图所示，正方形ABCD 四个顶点各固定一个带正电的点电荷，
电荷量相等，O 是正方形的中心。现将A 点的电荷沿OA 的延长线向无穷远处移动，则（
）
A. 在移动过程中，O 点电场强度变小
B. 在移动过程中，C 点的电荷所受静电力变大
C. 在移动过程中，移动的电荷所受静电力做负功
D. 当其移动到无穷远处时，O 点的电势高于A 点
【参考答案】D
【命题意图】本题考查静电场及其相关知识点。
【解题思路】
O 是等量同种电荷连线的中点，场强为0，将A 处的正点电荷沿OA 方向移至无穷远处，在
移动过程中，O 点电场强度变大，选项A 错误；在移动过程中，C 点出的场强EC变小，由
F=qEC可知C 点的正电荷所受静电力变小，选项B 错误；由于A 点电场方向沿OA 方向，移
动过程中，移动电荷所受静电力做正功，选项C 错误；A 点电场方向沿OA 方向，沿电场
线方向电势降低，移动到无穷远处时，O 点的电势高于A 点电势，选项D 正确。
2. （2022 高考河北）如图，真空中电荷量为
和
的两个点电荷分别位于
点
与
点，形成一个以MN 延长线上
点为球心，电势为零的等势面（取无穷处电势为零），
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为MN 连线上的一点，S 为等势面与直线MN 的交点，
为等势面上的一点，下列说法正
确的是（ ）
A.
点电势低于
点电势
B.
点电场强度方向指向O 点
C. 除无穷远处外，MN 直线上还存在两个电场强度为零的点
D. 将正试探电荷
从T 点移到P 点，静电力做正功
【参考答案】B
【命题意图】本题考查静电场及其相关知识点。
【名师解析】
在直线MN 上，左边正电荷在M 右侧电场强度水平向右，右边负电荷在直线MN 上电场强度
水平向右，根据电场的叠加可知MN 间的电场强度水平向右，沿着电场线电势逐渐降低，可
知
点电势高于等势面与MN 交点处电势，则
点电势高于
点电势，故A 错误；由于正电
荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知在N 左侧电场强度不可能为零，则N 右侧，设MN 距离
为
，根据
可知除无穷远处外，直线MN 电场强度为零的点只有一个，故C 错误；
由A 选项分析可知：
点电势低于
电势，则正电荷在
点的电势能低于在
电势的电势
能，将正试探电荷
从T 点移到P 点，电势能增大，静电力做负功，故D 错误；设等势圆
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的半径为
，AN 距离为x，MN 距离为
，如图所示
根据点电荷电势公式：
结合电势的叠加原理，
、
满足
，
解得
，
由于电场强度方向垂直等势面，可知T 点的场强方向必过等势面的圆心，O 点电势
可知
，可知T 点电场方向指向O 点，故B 正确。
3．（2022 新高考海南卷）如图，带正电q=
的物块A 放在水平桌面上，利用细绳
通过光滑的滑轮与B 相连，A 处在匀强电场中，
，从O 开始，A 与桌面的
动摩擦因数
随x 的变化如图所示，取O 点电势能为零，A、B 质量均为
，B 离滑轮的
距离足够长，则（ ）
3
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A．它们运动的最大速度为
B．它们向左运动的最大位移为
C．当速度为
时，A 的电势能可能是
D．当速度为
时，绳子的拉力可能是
【参考答案】ACD
【名师解析】A 受到的电场力F=qE，动摩擦因数μ=0.2x，滑动摩擦力f=μmg=0.2mgx。A
在电场力和滑动摩擦力、细绳拉力作用下向左做加速直线运动，当f+mg=F 时，加速度为
零，A 滑动的速度最大，由qE=0.2mgx+mg 解得x=1m，在A 向左滑动x=1m 过程中，滑动
摩擦力做功Wf=
×0.2mgx 2=
×0.2×1×10×12J=1J。由动能定理，qEx-mgx- Wf=
2mv2，
解得v=1m/s，选项A 正确B 错误；由qEx-mgx- Wf=
2mv2，解得当速度为0.6m/s 时，
x=1.8m 或x=0.2m。若x=1.8m，电场力做功W= qEx=21.6J，根据功能关系可知，当速度为
0.6m/s 时，A 的电势能可能是-21.6J；若x=0.2m，电场力做功W= qEx=2.4J，根据功能关系
可知，当速度为0.6m/s 时，A 的电势能可能是-2.4J，选项C 正确；当速度为0.6m/s 时，
x=1.8m 或x=0.2m，若x=1.8m，滑动摩擦力f=μmg=0.2mgx=3.6N，由牛顿第二定律，对物
块A，F–f-T=ma，对物块B， T-mg=ma，联立解得T=9.2N，即绳子的拉力可能是
，
选项D 正确。
最新模拟题
1．（12 分）(2024 四川名校联考)
在竖直平面内有水平向右的匀强电场，在场中有一根长为L 的绝缘细线，一端固定在
O 点，另一端系质量为m 的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37°角．如图所示，给
小球一个初速度让小球恰能绕O 点在竖直平面内做圆周运动，cos370=0.8，重力加速度为
g。如果以圆周运动最低点所在平面为重力势能为0 的平面，（不计空气阻力）求：
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（1）运动过程中动能的最小值Ekmin；
（2）运动过程中机械能的最小值E 机min。
【参考答案】（1）Ekmin =
5
8 mgL
；（2）E 机min =
17
8 mgL
【名师解析】
（1）由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力，类比重力场，如图所示在圆
上各点中，小球在平衡位置A 时动能最大，在平衡位置A 的对称点B 时，小球的动能最小，
在B 点时，小球受到的重力和电场力，其合力F 作为小球做圆周运动的向心力，而绳的拉
力恰为零有：F=
mg
cos370 ——2 分
又因：F=
mv B
2
L
——2 分
Ek min=1
2 mv B
2
——1 分
联立解得：Ekmin=
5
8 mgL
——1 分
（2）小球静止时，受重力、电场力、和绳子的拉力，由平衡条件得：
Eq
mg =tan370 —2 分
解得：Eq=
3
4 mg
方向水平向右，且小球带正电；
当小球在圆上最左侧C 点时，即平行于电场最左侧，电势能最高，电势能最大，机械能最
小。
从B 至C 由动能定理可知： Ekc -Ekmin=mgLcos37° - EqL（1-sin37°） ——2 分
故：E 机min = mgL+ Ekc ——1 分
E 机min =
17
8 mgL
——1 分
2． （2023 河北张家口宣化一中二模） 有一匀强电场，电场线与坐标平面平行。如图所
示，以O 点为圆心，以R＝0.10 m 为半径的圆周上任一点P 的电势满足φ＝－40sin（θ＋
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60°）＋40（V），θ 为O、P 两点连线与x 轴正方向所成的角，该圆与坐标轴交点分别为
a、b、c、d，以顺时针方向角度为正，则下列说法正确的是（ ）
A. 该电场强度方向与x 轴正方向成θ＝60°角
B. 该圆周内所有点的电势不可能小于零
C. 该匀强电场的场强大小为
D. 该匀强电场的场强大小为E＝400 V/m
【参考答案】BD
【名师解析】
由题意可知，当θ＝30°时，圆周上点P1的电势为φ1＝0，为圆周上的最低电势，当θ＝210°
时，圆周上点P2的电势为φ2＝80 V，为圆周上的最高电势，所以该电场强度方向与x 轴正
方向成θ＝30°角，A 错误，B 正确；该匀强电场的场强大小为
，所以C 错误，D 正确。
。
3. （2023 山东烟台一模）如图所示，空间中存在A、B、C、D 四个点恰好构成一个棱长为
a 的正四面体，其中在水平面上的A、B、C 三个顶点各固定一个电荷量为
的点电荷，
另一个质量为m 的点电荷M 恰好可以静止在D 点。把该点电荷M 从D 点移动到无穷远处，
电场力做功为W。不考虑点电荷M 对电场的影响，无穷远处电势为零，静电力常量为k，
重力加速度为
，则D 点处的电势为（ ）
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A.
B.
C.
D.
【参考答案】B
【名师解析】
过D 点做平面ABC 的垂线DO，如图所示
由几何关系可得
，
根据点电荷M 恰好可以静止在D 点，设点电荷M 的电荷量
，可得
代入数据，解得
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把该点电荷M 从D 点移动到无穷远处，电场力做功为W，即D 点处的电势能为W，由公
式
可得D 点处的电势为
故选B。
4. （2023 江苏南京市中华中学一模）某空间存在一足够大且沿水平方向
电场。在该电场
中的一个粗糙水平面上，将带电量为-q，质量为m 的绝缘物块自某点O 由静止释放，其速
度v 与位移x 的关系图像为如图所示的一条斜率为k 的直线，物块与水平面的滑动摩擦因数
为
，重力加速度为g，则下列判断中正确的是（ ）
A. 物块的加速度a 随位移x 的变化关系为
B. 该电场的电场强度E 随物块位置x 的变化关系为
C. 物块从O 点到
的过程中，电势能减少量为
D. 若取O 点电势为零，则
处的电势为
【参考答案】D
【名师解析】
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由题图可得t 时刻物块的速度为
，
设物块在一段极短时间
后，在
时刻的位置为
，则有
又由加速度的定义式
可得物块的加速度为
故A 错误；
由牛顿第二定律
可得
故B 错误；
物块在
处的速度为v=
，则从O 点到
的过程中由动能定理
解得电场力做功为
故物块的电势能减少量为
；又由
若取O 点电势为零，则
处的电势为
，故C 错误，D 正确。
。
5．(2023 广东重点高中期末)如图，边长为1m 的正方体ABCD—EFGH 所处空间中存在匀
强电场（图中未画出）。已知A、B、F 三点的电势分别为20V、10V、0，则下列判断正确
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的是（ ）
A．电场方向从F 指向A
B．A、E 两点电势差和H、D 两点电势差相等
C．场强大小一定为
V/m
D．把负电荷从A 移到E 电场力做正功
【参考答案】．B
【名师解析】．连接AF 和BE 相交与O 点，则O 点的电势为10V，所以OB 为等势线，电
场线只要垂直于OB（BE）即可，故A 错误；
根据匀强电场特点可知
，B 正确；
设电场线绕O 点旋转
，则
当转过
时，电场强度为20V/m，故C 错误；
A 点电势为20V，E 点电势为10V，把负电荷从A 点移动到E 点，负电荷的电势能增加，
电场力做负功，故D 错误。
6. （2023 山东潍坊期末）如图所示的O-xyz 三维坐标系中，xOy 平面在水平地面内，z 轴
正方向竖直向上，空间有水平方向的匀强电场，电场方向与x 轴正方向夹角θ=37°，场强大
小E=500V/m。现从坐标原点O 以初速度v0=15m/s 竖直向上抛出一带正电小球，已知小球
质量m=0.01kg，带电量
重力加速度g=10m/s²。下列说法正确的是
（ ）
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A. 小球运动过程中电势能先减小后增大
B. 经t=1.5s 小球的速度最小，为7.5m/s
C. t=2s 时，小球的位置坐标为（8，6，10）
D. 取O 点为零势能点，小球落地时的电势能为-2.25J
【参考答案】C
【名师解析】
小球运动过程中沿x、y 轴两个方向，电场力均做正功，则电势能减小，选项A 错误；
因沿水平方向电场力
竖直向下的重力
mg=0.1N
则两个力的合力与竖直方向的夹角
大小为
当小球沿合力方向的速度减为零时速度最小，则经过的时间
小球的速度最小，为
选项B 错误；
t=2s 时，沿z 方向的位移
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沿x 方向的位移
沿y 方向的位移
小球的位置坐标为（8，6，10）选项C 正确；
小球落地时的时间
沿电场力方向的位移
则电场力做功等于的电势能减小，即
即取O 点为零势能点，小球落地时电势能为-1.125J，选项D 错误。
7．（2023 湖南长沙质检）我们把两个等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。面积足
够大的平行板电容器，两极板之间的距离为d，将电容器接在电压恒定的电源两端，规定
无穷远处电势为0。将带电量极小的电偶极子用长度为l 的绝缘轻杆连接，将其从无穷远处
移到电容器两极板之间处于如图所示的状态（杆和极板垂直），移动电偶极子的过程中电
场力做功为W；将两极板分别围绕O、
点顺时针旋转
，如图中虚线所示，仍将绝缘
轻杆连接的电偶极子从无穷远处移动到同一位置，此过程中电场力做功为（）
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A．0
B．W C．
D．
【参考答案】．B
【名师解析】设初始时刻电场强度为
，则
，正负电荷所在点的电势分为
和
，
则其电势能为
，则电场力做功
；现将两
极板旋转
，场强变为
，则
，故
。故选B。
8. （2022 山东淄博二模）如图所示，正三棱锥OMNF 的底面三角形MNF 的中心为P（图
中未画出）。现在顶点O 处固定一负的点电荷，在MNF 平面内，下列说法正确的是（
）
A. P 点的电势最高
B. P 点的电场强度最小
C. 正检验电荷沿NF 移动时，电势能先减小后增大
D. 正检验电荷沿MN 移动时，电场力始终不做功
【参考答案】C
【名师解析】
P 点离O 点的负电荷的距离最近，则P 点电势最低，电场强度最大，选项AB 错误；
从N 到F，电势先降低后升高，根据
可知正检验电荷沿NF 移动时，电势能先减小
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后增大，则电场力先做正功后做负功，选项C 正确，D 错误。
9. （2022 山东临沂二模）如图所示，光滑斜面上等高处固定着两个等量正电荷，两电荷连
线的中垂线上有一带负电的小球。现将小球由静止释放，取两电荷连线中点为坐标原点
O，以此连线中垂线沿斜面向下为正方向，取无限远处电势为零，设小球在O 点重力势能
为零，则小球运动过程中加速度a、重力势能
、机械能E、电势能
随位置x 变化的
关系图像可能正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【参考答案】A
【名师解析】
小球在O 点以上向下运动时，
因从开始下滑到O 点的过程中电场强度可能先增大后减小，则加速度先增大后减小；在O
点时加速度为
在O 点以下向下运动时
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随场强先增大后减小，则加速度先减小后增大，故A 正确；
因O 点为零重力势能点，且沿斜面向下为正方向，则重力势能
即O 点上方重力势能为正，O 点下方重力势能为负，故B 错误；
因从开始到O 点，电场力做正功，则机械能增大；在O 点以下向下运动时，电场力做负功，
机械能减小，可知O 点的机械能最大，故C 错误；
由题意得O 点电势最高，而负电荷在电势高的地方电势能小，则小球在O 点的电势能最小，
故D 错误。
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