(江苏专版)2020版高考物理第六章第2节电场能的性质课件

[典例] a、b、c、d 是匀强电场中的
四个点，它们正好是一个矩形的四个顶
点。电场线与矩形所在平面平行。已知
a 点的电势为 20 V，b 点的电势为 24 V，
d 点的电势为 4 V，如图所示，由此可知 c 点的电势为 ( )
A．4 V
B．8 V
C．12 V (一)由题明 3 法
D．24 V [方法规律]
[题点全练]
1．(2019·如皋调研)如图所示，虚线表示电场的一簇等势
面且相邻等势面间电势差相等。一个 α 粒子(带正电)
以一定的初速度进入电场后，只在电场力作用下沿实
线轨迹运动，α 粒子先后通过 M 点和 N 点。在这一过程中，电
场力做负功，由此可判断出
()
A．α 粒子在 M 点受到的电场力比在 N 点受到的电场力大
3．(2019·石家庄月考)如图所示，A、B、C、D、E、F
为匀强电场中一个正六边形的六个顶点。已知 A、B、
C 三点的电势分别为 1 V、6 V、9 V，则下列说法正
确的是
()
A．D 点的电势为＋7 V
B．电子在 A 点的电势能比在 E 点的低 1 eV
C．电子从 C 点运动到 F 点，电场力做功 10 eV
等量同种(正)点 电荷的电场
连线的中垂线上电势处 处为零
连线上，中点的电势最 低；中垂线上，中点的 电势最高
3．带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 (1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向 弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负。 (2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做 功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等。 (3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。
解析：电场线的疏密表示场强的大小，电 场线越密，场强越大。由题图知 a 点的电 场强度比 b 点的大，故 A 项错误；顺着 电场线电势降低，则 a 点电势高于金属球 的电势，金属球表面的电势处处相等，金属球的电势高于 b 点的电势，可得 a 点电势高于 b 点的电势，故 B 项错误；a 点电势高于 b 点的电势，检验电荷－q 在 a 点的电势能比在 b 点的小，从 a 点移到 b 点的过程中电势能增加，电场力做负 功，故 C 项错误，D 项正确。 答案：D
答案：D
3．(2019·无锡模拟)将一电荷量为＋Q 的小球 放在不带电的金属球附近，所形成的电场 线分布如图所示，金属球表面的电势处处 相等。a、b 为电场中的两点，则 ( ) A．a 点的电场强度比 b 点的小 B．a 点的电势比 b 点的低 C．将检验电荷－q 从 a 点移到 b 点的过程中，电场力做正功 D．检验电荷－q 在 a 点的电势能比在 b 点的小
(4)A、B 两点间的电势差等于将正电荷从 A 移到 B 点时静电
力所做的功。
(×)
(5)A、B 两点的电势差是恒定的，所以 UAB＝UBA。 (×)
(6)电势是矢量，既有大小也有方向。
(× )
(7)等差等势线越密的地方，电场线越密，电场强度越大。(√ )
(8)电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。 (×)
2．(2018·连云港期末)如图所示为静 电除尘原理图，废气先经过一个机 械过滤装置再进入静电除尘区，放 电极和集尘极加上高压电场，使尘 埃带上负电，尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，达 到除尘目的，图中虚线为电场线(方向未标)。不计重力，不考虑 尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则( ) A．图中 A 点电势高于 B 点电势 B．图中 A 点电场强度小于 B 点电场强度 C．尘埃在迁移过程中电势能增大 D．尘埃在迁移过程中动能增大
二
课堂提能·考点全通
突破点(一) 电势高低与电势能大小的判断 自主悟透类
1．电势高低的判断
判断依据
判断方法
电场线方向
沿电场线方向电势逐渐降低
取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值， 场源电荷的
负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高， 正负
靠近负电荷处电势低
电势能的 高 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较
2．(2018·宿迁期中)如图所示，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。
a、b 两点的场强大小分别为 Ea 和 Eb，电势
解析：由题中带负电的尘埃在电 场力的作用下向集尘极迁移，知 集尘极带正电荷，是正极，所以 电场线方向由集尘极指向放电 极，A 点更靠近放电极，所以图中 A 点电势低于 B 点电势， 故 A 错误；由题图可知，A 点电场线比较密，所以 A 点电场 强度大于 B 点电场强度，故 B 错误；带电尘埃所受的电场力 方向与位移方向相同，做正功，所以在迁移过程中电势能减 小，动能增大，故 C 错误，D 正确。
解析：根据题设条件可知，场强方向无法确定，知道了 a、b 间电势差，但不能根据 E＝Ud 求出场强的大小，故 A、C 错误。 根据匀强电场的电场线与等势线分布的特点可知，c、d 间电 势差必等于 b、a 间电势差，为 4 V，故 B 正确。c、d 间电势 差为 4 V，则知 c 点电势比 d 点高 4 V，故 D 错误。 答案：B
能力解法二：(推论②) 因为 ab＝cd 且 ab∥cd，所以 φb－φa＝φc－φd， 解得 φc＝8 V。
(二)3 法比较 (1)公式法适用匀强电场中 E 或 U 的计算，过程较繁琐。 (2)推论①仅适用于匀强电场中两点连线中点的电势的计 算。推论②适用于匀强电场中能构成平行四边形的四个点之 间电势的计算。
D．UDE＝8 V
解析：由于 BC 与 AD 平行，且 2BC＝AD，则有 2(φB－φC) ＝φA－φD，解得 D 点的电势为 φD＝7 V，故 A 正确；由于 AB 与 ED 平行，且 AB＝ED，则有 φA－φB＝φE－φD，解得 E 点 的电势为 φE＝2 V，根据 Ep＝qφ 可知电子在 A 点的电势能比 在 E 点的高 1 eV，故 B 错误；由于 BC 与 FE 平行，且 BC ＝FE，则有 φB－φC＝φF－φE，解得 F 点的电势为 φF＝－1 V， 根据 WCF＝qUCF＝q(φC－φF)可知电子从 C 点运动到 F 点，电 场力做功为－10 eV，即克服电场力做功为 10 eV，故 C 错误； UDE＝φD－φE＝7 V－2 V＝5 V，故 D 错误。 答案：A
正确的是
()
A．同一带电粒子在 A 点受到的电场力大于在 C 点受到的电场力
B．同一带电粒子在 A 点的电势能大于在 B 点的电势能
C．一带正电的粒子沿着导体表面从 B 点移动到 C 点，电场力不
做功
D．B 点的电势低于 D 点的电势
解析：由电场线越密的地方，电场强度越大， 结合题图可知 A 点的电场线比 C 点的疏，则 A 点的电场强度小于 C 点电场强度，同一带 电粒子在 A 点受到的电场力小于在 C 点受到的电场力，故 A 错 误。沿着电场线，电势逐渐降低，则知 A 点的电势比 B 高，根 据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，故带负电 的粒子在 A 点的电势能比在 B 点的小，故 B 错误。处于静电平 衡状态的导体是等势体，其表面是等势面，则带正电的粒子沿着 导体表面从 B 点移动到 C 点，电场力不做功，故 C 正确。C 点 的电势高于 D 点的电势，而 B 点的电势与 C 点的电势相等，所 以 B 点的电势高于 D 点的电势，故 D 错误。 答案：C
B．N 点的电势低于 M 点的电势
C．α 粒子在 N 点的电势能比在 M 点的电势能大
D．α 粒子在 M 点的速率小于在 N 点的速率
解析：根据电场线或等势面的疏密程度可知 N 点的电场强度 较大，故 α 粒子在 M 点受到的电场力比在 N 点受到的电场力 小，故 A 错误；由粒子的运动轨迹可知，带正电的粒子所受 的电场力方向指向右下方，则电场线的方向指向右下方，根 据“顺着电场线的方向电势降落”，可知 N 点的电势高于 M 点的电势，故 B 错误；由粒子从 M 运动到 N，电场力对粒子 做负功，电势能增加，所以 α 粒子在 N 点的电势能比在 M 点 的电势能大，故 C 正确；由 α 粒子从 M 运动到 N，电场力做 负功，可知 α 粒子速度减小，所以 α 粒子在 M 点的速率大于 在 N 点的速率，故 D 错误。 答案：C
[集训冲关] 1．(2018·西安期中)如图所示，a、b、c、d 是某匀
强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四 个顶点，ab＝cd＝10 cm，ad＝bc＝20 cm，电场线与矩形所在 平面平行。已知 a 点电势为 20 V，b 点电势为 24 V，则( ) A．电场强度大小一定为 E＝40 V/m B．c、d 间电势差一定为 4 V C．电场强度的方向一定由 b 指向 a D．c 点电势可能比 d 点低
突破点(三) 电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题
自主悟透类
1．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势 线，已知等势线也可以画出电场线。
2．几种典型电场的等势线(面)
电场 匀强电场
等势线(面)
重要描述
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
2．(2018·无锡模拟)如图所示，在某电场中画出了三条
电场线，C 点是 A、B 连线的中点。已知 A 点的电
势为 φA＝30 V，B 点的电势为 φB＝－10 V，则 C 点
的电势为
()
A．φC＝10 V
B．φC>10 V
C．φC<10 V
D．上述选项都不正确
解析：由于 AC 之间的电场线比 CB 之间的电场线密，相等距 离之间的电势差较大，即 UAC>UCB，所以 φA－φC>φC－φB， 可得 φC<φA＋2 φB，即 φC<10 V，选项 C 正确。 答案：C