《新高考物理一轮复习刷题练习第52讲 非匀强电场中的场强、电势、电势能的定性分析与定量计算（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习刷题练习第52讲 非匀强电场中的场强、电势、电势能的定性分析与定量计算（含解析）（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第52讲 非匀强电场中的场强、电势、电势能的定性分析与定量计算1（2020浙江）空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则（）Ae点的电势大于0Ba点和b点的电场强度相同Cb点的电势低于d点的电势D负电荷从a点移动到c点时电势能增加【解答】解：A、根据电场等势面的图象可以知道，该电场是等量异种电荷的电场，中垂面是等势面，无穷远处电势为零，故中垂面电势也为0，故A错误；B、等量异种电荷的电场，它具有对称性（上下、左右），a点和b点的电场强度大小相等，而方向不同。故B错误；C、
2、b点离正电荷的距离更近，所以b点的电势较高，高于d点的电势。故C错误；D、a点离正电荷近，a点电势高于c点，根据负电荷在电势高处电势能小，知负电荷从a点移到c点，电势能增加，故D正确。故选：D。2（2018天津）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（）AvMvN，aMaNBvMvN，MNCMN，EPMEPNDaMaN，EPMEPN【解答】解：带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，根据带负电粒子受
3、力情况可知，电场线方向斜向左上方，又沿着电场线方向，电势逐渐降低，故MN；若粒子从M到N过程，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故带电粒子通过M点时的速度比通过N点时的速度大，即vMvN，在M点具有的电势能比在N点具有的电势能小，即EPMEPN；根据电场线疏密可知，EMEN，根据FEq和牛顿第二定律可知，aMaN；A、由可知，A错误；B、由可知，B错误；C、由可知，C错误；D、由可知，D正确；故选：D。一.知识回顾1静电力做功(1)特点：静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。(2)计算方法WqEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离，计算时q不带正负号。
4、WABqUAB，适用于任何电场，计算时q要带正负号。2电势能(1)定义：电荷在电场中由于受到静电力的作用而具有的与其相对位置有关的能量叫作电势能，用Ep表示。(2)静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，即WABEpAEpB。(3)大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。 （4）特点：系统性：电势能是相互作用的电荷系统所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。相对与绝对电荷在某点的电势能是相对的，与零势能位置的选取有关，但电荷从某点运动到另一点时电势能的变化是绝对的，与零势能位置的选取无关。
5、电势能正负的意义电势能是标量，有正负，无方向。电势能为正值表示电势能大于在参考点时的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点时的电势能。常规零势能位置的选取是任意的，但通常选取大地表面或离场源电荷无限远处为零势能位置。3.电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势。(2)定义式：。(3)标矢性：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，同一点的电势与选取的零电势点的位置有关。一般选取离场源电荷无限远处为零电势点，在实际应用中常取大地的电势为0。4.电势差(1)定义：在电场中，两点之间电势的差值。(2)
6、定义式：UABAB。显然，UABUBA。(3)影响因素：电场中两点间电势差由电场本身决定，与电势零点的选取无关。(4)静电力做功与电势差的关系：电荷q在电场中从A点移到B点时，静电力做的功WAB与移动电荷的电荷量q的比等于A、B两点间的电势差，即UAB，计算时q要带正负号。5.电势高低的判断方法判断方法具体应用依据电场线方向沿电场线的方向电势逐渐降低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面依据静电力做功和电势差的正负根据UABAB，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断A、B的高低依据电势能大小正电荷在电势较高处电势能较大，负电荷在电势较低处电势能较大依据场源电荷的正、负取无限远处为零
7、电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷越近电势越高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷越近电势越低6电势能大小的判断方法判断方法具体应用根据电场线的方向判断(1)正电荷顺着电场线运动电势能减小(2)负电荷顺着电场线运动电势能增加根据静电力做功判断(1)静电力做正功，电势能必减小(2)静电力做负功，电势能必增加根据电势判断由Epq知，电势越高，正电荷的电势能越大，负电荷的电势能越小根据能量守恒判断在电场中，若只有静电力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加7多个场源点电荷形成的电场中电势高低的比较根据WABEp及判断如图所示，为了比较A、B点的电势，引入试探电荷
8、q，将q从A移到B，则Q1和Q2对q的静电力对q做功：WABWAB1WAB2；然后由WAB的正负根据WABEp判断q的电势能是变大还是变小；再由比较A和B的大小。8.电场线、电场强度、电势、电势能、等势面之间的关系(1)电场线与电场强度的关系：同一电场，电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。(2)电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(3)电场强度大小与电势无直接关系：零电势位置可人为选取，电场强度的大小由电场本身决定，故电场强度大的地方，电势不一定高。(4)电势能与电势的关系：正电荷在电势高的地方电势能大
9、；负电荷在电势低的地方电势能大。(5)电场场强的叠加遵从矢量合成法则，电势的叠加遵从代数运算法则。二.例题精析题型一：一个点电荷形成的电场例1如图，M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q（q0）的点电荷固定在P点。下列说法正确的是（）A沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B沿MN边，从M点到N点，电势先减小后增大C正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负【解答】解：A、点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如图所示：M是最大内角，所以PNPM，因为PMN是锐角三角形，过P点作MN上的高线为P到线段MN的最短距离，所以点P到线段
10、MN上的点的距离先减小后变大，即r先减小后变大，根据点电荷的场强公式E，可知从M点到N点电场强度先增大后减小，故A错误；B、电场线与等势面（图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从MN电势先增大后减小，故B错误；C、两点的电势大小关系为MN，根据电势能的公式Epq可知正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，故C正确；D、正电荷从M点移动到N点，电势能减小，电场力所做的总功为正功，故D错误。故选：C。题型二：两个点电荷形成的电场例2真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以
11、O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是（）Aa点电势低于O点Bb点电势高于c点C该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能【解答】解：A、由于带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态，可知O点合场强为零，根据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O，故a点电势高于O点电势，故A错误；B、同理可得，c点电势高于O点电势，两个固定电荷在bO射线上的点电场方向斜向上，故b点电势低于O点电势，则b点电势低于c点，故B错误；C、a点电势高于O点电势，b点电势低于O点电势，则a点电
12、势高于b点，试探电荷为负电荷，故该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误；D、根据电荷电场的对称分布可得，b、d两点电势相同，则c点电势高于d点，试探电荷为负电荷，则该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，故D正确。故选：D。题型三：多个点电荷形成的电场（多选）例3电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，O点是正方形的中心，电场线分布如图所示，取无限远处电势为零。下列说法正确的是（）A正方形右下角电荷q带正电BM、N、P三点中N点场强最小CM、N、P三点中M点电势最高D负电荷在P点的电势能比在O点的电势能小【解答】解：A、根据电场线的特点，正方形左上角电荷带正电，顺时
13、针开始，第二个电荷带负电，右下角电荷带正电，第四个电荷带负电，故A正确；B、根据电场线的疏密，M、N、P三点中M点场强最小，故B错误；CD、正方向四边的中垂面为等势面并且电势为零，O、M点电势为零，N、P两点更接近负电荷，电势为负，所以三点中M点电势最高。将负电荷从P点移动到O点，电势升高，电场力做正功，电势能减少，所以负电荷在P点的电势能比在O点的高，故C正确，D错误。故选：AC。三.举一反三，巩固练习1. A、B是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在电场力作用下，沿电场线从A点运动到B点，速度图像如图所示。下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势的高低的判断，正确的是（）AEAEBBE
14、AEBCABDAB【解答】解：AB、从vt图象可知：正电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点做加速度不断减小的减速运动，故正电荷在A点受到的电场力大于电荷在B点的电场力，A点的场强大于B点的场强，即EAEB，故AB错误；CD、由于电荷做减速运动，故电场力与速度方向相反，所以电场线方向从B到A，根据顺着电场线电势降低，则知AB，故C正确，D错误；故选：C。2. 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（）ABCD【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。3. （多选）如图所示，是电视机显像管主聚焦电场中的电场线分布图，中间一根电场线是直线，电子从O点由静止开始只在电场力作用下运动到A点，取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正反向。在此过程中关于电子运动速度v、加速度a随时间t的变化，电子的动能Ek、运动径迹上电势随位移x的变化曲线，下列可能正确的是（）ABCD【解答】解A、在vt图象中，斜率表示加速度，而加速度由电场力产生，而FEe，由于电场线的疏密表示电场强弱，故可得在电子运动过程中，电场先增强后减
