《2020版 物理 高考冲刺总复习--静电场--第七章 第2讲（新高考）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版 物理 高考冲刺总复习--静电场--第七章 第2讲（新高考）（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲电场的能的性质知识排查电场力的功电势能1.电场力做功(1)特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。(2)计算WqEd，适用于匀强电场。WABqUAB，适用于任何电场。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WABEpAEpBEp。(3)电势能的相对性：电势能是相对的，零势能点选取不同，电势能的值不同。通常选取无穷远处或大地表面电势能为零。电势等势面1.电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量q的比值。(2)定义式：。(3)矢标性
2、：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。2.等势面(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。(2)四个特点等势面一定与电场线垂直。在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系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：UAB。3.电势差与电势的关系：UABAB，UABUBA。4.电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电
3、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UEd，也可以写作E。处于静电平衡状态的导体的特点(1)导体内部的场强处处为零；(2)导体是一个等势体，导体表面是等势面；(3)导体表面处的场强方向与导体表面垂直；(4)导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上；(5)在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净电荷。小题速练1.思考判断(1)电场力做功与重力做功相似，均与路径无关。()(2)电势等于零的物体一定不带电。()(3)电场强度为零的点，电势一定为零。()(4)电场中，场强方向是指电势降落最快的方向。()(5)沿电场线方向电场强度越来
4、越小，电势逐渐降低。()(6)等差等势线越密的地方，电场线越密，电场强度越大。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.(2016全国卷，15)关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功解析若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，选项A错误；电场线一定与等势面垂直，选项B正确；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，选项C错误；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功
5、，故选项D错误。答案B3.如图1所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开()图1A.此时A带正电，B带负电B.此时A电势低，B电势高C.移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合解析由于静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电，A、B的电势相等，选项A、B错误；若移去C，则两端的感应电荷消失，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷仍然存在，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D错误。答案C电场力做功、电势和电势
6、能1.判断电场力做功的正负(1)根据电场力与速度夹角：夹角是锐角，电场力做正功。夹角是钝角，电场力做负功。(2)根据WABqUAB：由q和UAB的正负，判断WAB的正负。2.判断电势能的变化(1)根据电场力做功：电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加。(2)根据Epq：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小。3.判断电势高低(1)根据电场线：沿电场线的方向电势降低。(2)根据UAB：判断UAB正负，确定A和B的高低。【例1】 (2019河南濮阳油田一模)如图2所示，真空中等量正点电荷放置在M、N两点，在MN连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，
7、则下列说法正确的是()图2A.电荷q在c点的电势能大于在a点的电势能B.电荷q在c点的电势能小于在a点的电势能C.在MN连线的中垂线上，O点电势最高D.电荷q从d点由静止释放，在它从d点运动到b点的过程中，加速度先减小再增大解析根据电场线的分布情况和对称性可知，a、c两点的电势相等，则点电荷在a点的电势能一定等于在c点的电势能，故A、B错误；沿电场线方向电势降低，在MN连线的中垂线上，O点电势最高，故C正确；由对称性知O点的电场强度为零，电荷q从d点由静止释放，在它从d点运动到b点的过程中，加速度可能先减小再增大，也可能按增大减小增大减小变化，故D错误。答案C1.人教版选修31P22T3改编如
8、图3所示，下列说法正确的是()图3A.ABB.负电荷在A点时的电势能大于在B点时的电势能C.负电荷由B移动到A时静电力做正功D.UAB0解析沿电场线方向电势降低，则BA，UBA0，选项A、D错误；负电荷在电势低的位置电势能大，则负电荷在A点时的电势能大于在B点时的电势能，所以负电荷由B移动到A时静电力做负功，选项B正确，C错误。答案B2.(多选)(2018山东省实验中学二模)如图4所示，真空中固定两个等量异种点电荷A、B，其连线中点为O。在A、B所形成的电场中，以O点为圆心、半径为R的圆面垂直AB，以O为几何中心、边长为2R的正方形abcd平面垂直圆面且与AB共面，两平面边线交点分别为e、f，
9、g为圆上一点。下列说法中正确的是()图4A.a、b、c、d、e、f六点中，不存在场强和电势均相同的两点B.将一电荷由e点沿圆弧egf移到f点，电场力始终不做功C.将一电荷由a点移到圆面内任意一点时，电势能的变化量相同D.沿线段eOf移动的电荷受到的电场力先减小后增大解析图中圆面是一个等势面，e、f的电势相等，根据电场线分布的对称性可知e、f的场强相同，故选项A错误；图中圆弧egf是一条等势线，其上任意两点的电势差都为零，根据公式WqU可知：将一正电荷由e点沿圆弧egf移到f点电场力不做功，故选项B正确；a点与圆面内任意一点的电势差相等，根据公式WqU可知：将一电荷由a点移到圆面内任意一点时，电
10、场力做功相同，则电势能的变化量相同，故选项C正确；沿线段eof移动的电荷，电场强度先增大后减小，则电场力先增大后减小，故选项D错误。答案BC电场线、等势面和带电粒子轨迹问题1.常见等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场两电荷连线的中垂面为等势面等量同种正点电荷的电场在电荷连线上，中点电势最低；在中垂线上，中点电势最高2.分析方法(1)根据等势面与电场线垂直，画出电场线。(2)根据运动轨迹的弯曲方向，判断电场力方向，从而分析电场方向或电荷的正负，确定电势能、电势的变化。【例2】 (2018天津理综，3)如图5
11、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M、N，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是()图5A.vMvN，aMaN B.vMvN，MNC.MN，EpMEpN D.aMaN，EpMEpN解析由粒子的轨迹知电场力的方向偏向右，因粒子带负电，故电场线方向偏向左，由沿电场线方向电势降低，可知NM，EpMEpN。N点电场线比M点的密，故场强EMEN，由加速度a知aMvN。综上所述，选项D正确。答案D1.(多选)如图6，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆
12、均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是()图6A.M带负电荷，N带正电荷B.M在b点的动能小于它在a点的动能C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功解析如图所示，M粒子的轨迹向左弯曲，则带电粒子所受的电场力方向向左，可知带电粒子M受到了引力作用，故M带负电荷，而N粒子的轨迹向下弯曲，所受的电场力方向向下，说明N粒子受到斥力作用，故N粒子带正电荷，故选项A正确；由于虚线是等势面，故M粒子从a到b电场力做负功，故动能减小，故选项B正确；对于N粒子，由于d和e在同
13、一等势面上，故从d到e电场力不做功，故电势能不变，故选项C正确；由于N粒子带正电，故从c点运动到d点的过程中，电场力做正功，故选项D错误。答案ABC2.(多选)如图7所示，实线是一质子仅在电场力作用下由a点运动到b点的运动轨迹，虚线可能是电场线，也可能是等差等势线，则下列说法正确的是()图7A.若虚线是电场线，则质子在a点的电势能大，动能小B.若虚线是等差等势线，则质子在a点的电势能大，动能小C.质子在a点的加速度一定大于在b点的加速度D.a点的电势一定高于b点的电势解析若虚线是电场线，由质子轨迹可知质子所受电场力方向沿电场线向左，由a点运动到b点，电场力做负功，电势能增大，动能减小，选项A错
14、误；若虚线是等势线，则质子所受电场力垂直等势线向下，由a点运动到b点，电场力做正功，电势能减小，动能增大，选项B正确；因电场线和等差等势线的疏密程度均可表示电场强度大小，而a点处于密集区，所以EaEb，由a知选项C正确；因不确定虚线是电场线还是等势面，所以质子在a、b两点的电势能大小无法比较，由Epq知，a、b两点的电势无法比较，选项D错误。答案BC电势差与电场强度的关系1.公式E的三点注意(1)只适用于匀强电场。(2)d为某两点沿电场强度方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离。(3)电场强度的方向是电势降低最快的方向。2.由E可推出的两个重要推论推论1匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势C，如图8甲所示。推论2匀强电场中若两线段ABCD，且ABCD，则UABUCD(或ABCD)，如图8乙所示。甲乙图83.E在非匀强电场中的三点妙用(1)判断电场强度大小：等差等势面越密，电场强度越大。(2)判断电势差的大小及电势的高低：距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大，进而判断电势的高低。(3)利用x图象的斜率判断电场强度随位置变化的规律：kEx，斜率的大小表示电场强度的大小，正负表示电场强度的方向。例3】(多选)(2017全国卷，21)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图9
