2、电场能的性质(考点解读)

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电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
2、电势差UAB与q、WAB均无关,仅与电场中A、B两位置有关。
p
类比于重力做功与重力势能的关系,静电力做功与电势能有什么关系呢?
(3)电场线总是从 电势高的等势面
指向电势低的等势面
类比于重力做功与重力势能的关系,静电力做功 1、定义:由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能,用Ep表示。
WABEpAEpB EpB 0 WAB EpA
如果规定电荷在B点的电势能为零,则电荷在A点的电 势能等于WAB
3、电场中某点电势能的求解方法: 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该 点移动到零势能位置时所做的功。
要确定电荷在电场中某点的电势能的数值,必须 先确定零电势能参考位置。
4、例题总结:
A
1V=1J/C
+
B
以点电荷为球心的一簇球面
对电场中的不同位置,这个比值一般是不同的
电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性
注意:电势可以是正值,也可以是负值,正值表示该点电势比零电势高,负值表示该点电势比零电势低。
3、单位:在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V
1V=1J/C
3、单位:在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V
(2)在同一等势面上移动电荷时 静电力不做 功。
(3)电场线总是从 电势高的等势面 指向电势低的等势面
(4)在同一电场中,任意两个等势面不会 相 交 ,不会 相切 。
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(二)电势差
1、电势差 :两点的电势之差,也叫电压
2、静电力做功与电势差的关系:
WABqUAB 或

高中复习 电场的能的性质

高中复习  电场的能的性质

一、概念:1.静电力做功:(1)特点:静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。

(2)计算方法:①W=qEd,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。

②W AB=qU AB,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电场力的作用而具有的与其相对位置有关的能量叫做电势能,用符号E p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W AB=E p A-E p B。

(3)大小:电荷在某点的电势能,等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功。

注意事项:(1)电势能由电场和电荷共同决定,属于电场和电荷系统所共有的,我们习惯说成电场中的电荷所具有的。

(2)电势能是相对的,与零势能位置的选取有关,但电势能的变化是绝对的,与零势能位置的选取无关。

(3)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。

(4)零势能位置的选取是任意的,但通常选取大地或无穷远处为零势能位置。

二、电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能E p与它的电荷量q的比值。

(2)定义式:φ=E p q。

(3)矢标性: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零电势点的位置有关。

一般选取无穷远处为零电势点,在实际应用中常取大地的电势为零。

三、等势面:(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面。

(2)四个特点:①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。

②等势面一定与电场线垂直。

③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。

(3)注意事项:电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的,与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性、电荷量及电势能均无关。

四、电势差:(1)定义:电场中两点间电势的差值。

第2讲 电场能的性质

第2讲  电场能的性质

二、电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.电势差 (1)定义式:UAB=WqAB。 (2)电势差与电势的关系:UAB= φA-φB ,UAB=-UBA。 (3)影响因素:电势差 UAB 由电场本身的性质决定,与移动的电荷 q 及电场力
做的功 WAB 无关 ,与零电势点的选取 无关 。 2.匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这
4.(2020·山东等级考)(多选)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 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
()
A.a 点电势低于 O 点
()
解析:电子绕正电荷做椭圆轨道运动,可类比太阳系内行星的运动,根据开普 勒第二定律可知,电子在 A 点的线速度大于在 C 点的线速度,选项 A 错误; A 点距离正电荷较近,受库仑力较大,根据牛顿第二定律可知,电子在 A 点的 加速度大于在 C 点的加速度,选项 B 错误;电子由 A 运动到 C 的过程中电场 力做负功,电势能增加,选项 D 正确,C 错误。 答案:D
(二)电势能大小的判断 3.类比是一种常用的研究方法。如图所示,O 为椭圆 ABCD
的左焦点,在 O 点固定一个正电荷,某一电子 P 正好沿椭 圆 ABCD 运动,A、C 为长轴端点,B、D 为短轴端点,这 种运动与太阳系内行星的运动规律类似。下列说法正确的是
A.电子在 A 点的线速度小于在 C 点的线速度 B.电子在 A 点的加速度小于在 C 点的加速度 C.电子由 A 运动到 C 的过程中电场力做正功,电势能减小 D.电子由 A 运动到 C 的过程中电场力做负功,电势能增加可判断电Fra bibliotek能的变化情况。

第2讲电场的能的性质讲义

第2讲电场的能的性质讲义

第2讲 电场的能的性质电势能、电势 (考纲要求 Ⅰ)1.电势能(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关. (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W AB =E p A -E p B=-ΔE p .2.电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能E p 与它的电荷量q 的比值.(2)定义式:φ=E pq.(3)矢标性: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,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同. 3.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①等势面一定与电场线垂直.②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功.③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面. ④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小.电势差 (考纲要求 Ⅱ) 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:U AB =W ABq.3.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,U AB =-U BA .4.影响因素:电势差U AB 由电场本身的性质决定,与移动的电荷q 及电场力做的功W AB 无关,与零电势点的选取无关.匀强电场中电势差与电场强度的关系 (考纲要求 Ⅰ)1.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电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U =Ed ,也可以写作E =Ud.2.公式U =Ed 的适用范围:匀强电场.静电现象的解释 (考纲要求 Ⅰ) 1.静电感应、静电平衡:把金属导体放在外电场中,导体内的自由电子受电场力作用而发生迁移,使导体的两面出现等量的异种电荷,这种现象叫静电感应;当导体内自由电子的定向移动停止时,导体处于静电平衡状态.2.静电屏蔽:金属壳或金属网罩所包围的区域,不受外部电场的影响,这种现象叫做静电屏蔽.基 础 自 测1.(多选)如图6-2-1所示,a 、b 为某电场线上的两点,那么以下结论正确的是( ). A .把正电荷从a 移到b ,电场力做正功,电荷的电势能减小 B .把负电荷从a 移到b ,电场力做负功,电荷的电势能增加 C .把负电荷从a 移到b ,电场力做正功,电荷的电势能增加 D .不论正电荷还是负电荷,从a 到b 电势能都逐渐降低 答案 AB2.(多选)关于电势差的计算公式,下列说法正确的是( ).A .电势差的公式U AB =W ABq说明两点间的电势差U AB 与电场力做功W AB 成正比,与移动电荷的电荷量q 成反比B .把正电荷从A 点移到B 点电场力做正功,则有U AB >0C .电势差的公式U AB =W ABq中,U AB 与移动电荷的电荷量q 无关D .电场中A 、B 两点间的电势差U AB 等于把正电荷q 从A 点移动到B 点时电场力所做的功 答案 BC3.(单选)在静电场中,下列说法正确的是( ). A .电场强度处处为零的区域内,电势一定也处处为零 B .电场强度处处相同的区域内,电势一定也处处相同 C .电场强度的方向总是跟等势面垂直 D .电势降低的方向就是电场强度的方向 答案 C 4.(单选)将悬挂在细线上的带正电的小球A 放在不带电的金属空心球C 内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B 向C 靠近,如图6-2-2所示,下列说法正确的是( ).A .A 往左偏离竖直方向,B 往右偏离竖直方向 B .A 的位置不变,B 往右偏离竖直方向C .A 往左偏离竖直方向,B 的位置不变D .A 和B 的位置都不变 答案 B5.(单选)如图6-2-3所示是某电场中的一组等势面,若A 、B、C 、D 相邻两点间距离均为2 cm ,A 和P 点间的距离为1.5 cm ,则该电场的场强E 和P 点的电势φP 分别为( ).A .500 V/m ,-2.5 V B.1 00033 V/m ,-2.5 VC .500 V/m,2.5 V D.1 00033V/m,2.5 V答案 B热点一 根据粒子的运动轨迹、电场线(等势面)进行相关问题的判定1.电势高低常用的两种判断方法 (1)依据电场线的方向―→沿电场线方向电势逐渐降低(2)依据U AB =W ABq―→U AB >0,φA >φB ,U AB <0,φA <φB .2.电势能增、减的判断方法 (1)做功判断法―→电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加 (2)公式法―→由E p =qφp ,将q 、φp 的大小、正负号一起代入公式,E p 的正值越大电势能越大,E p 的负值越小,电势能越大(3)能量守恒法―→在电场中,若只有电场力做功时,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(4)电荷电势法―→正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大 【典例1】 (2013·宁夏银川第四次考试)如图6-2-4所示,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知( ).A .三个等势面中,c 等势面电势最高B .带电质点通过P 点时电势能较大C .带电质点通过Q 点时动能较大D .带电质点通过P 点时加速度较大 答案 BCD反思总结 这类问题一般综合性较强,运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向,指向轨迹的凹侧)从二者的夹角情况来分析电荷做曲线运动的情况.(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向,是题目中相互制约的三个方面 .若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况.有时各种情景的讨论结果是归一的.【跟踪短训】 1.(2013·重庆卷,3)如图6-2-5所示,高速运动的α粒子被位于O 点的重原子核散射,实线表示α粒子运动的轨迹,M 、N 和Q 为轨迹上的三点,N 点离核最近,Q 点比M 点离核更远,则( ).A .α粒子在M 点的速率比在Q 点的大B .三点中,α粒子在N 点的电势能最大C .在重核产生的电场中,M 点的电势比Q 点的低D .α粒子从M 点运动到Q 点,电场力对它做的总功为负功解析 利用动能定理可判断α粒子的速率大小.由电势的高低可判断电势能的大小.重原子核带正电,离核越近,电势越高,选项C 错误;同一正电荷在电势越高的地方,其电势能越大,选项B 正确;带正电的α粒子在从M 点到Q 点的过程中,电场力做的总功为正功,据动能定理知,其速率增大,选项A 、D 错误.答案 B2.如图6-2-6所示,在两等量异种点电荷连线上有D 、E 、F 三点,且DE =EF .K 、M 、L 分别为过D 、E 、F 三点的等势面.一不计重力的带负电粒子,从a 点射入电场,运动轨迹如图中实线所示,以|W ab |表示该粒子从a 点到b 点电场力做功的数值,以|W bc |表示该粒子从b 点到c 点电场力做功的数值,则( ).A .|W ab |=|W bc |B .|W ab |<|W bc |C .粒子由a 点到b 点,动能减少D .a 点的电势较b 点的电势低 答案 C3.真空中某处,在x 轴上关于O 点对称的A 、B 两点有着等量异种点电荷+Q 和-Q ,两点电荷形成的电场中分布着C 、D 、E 三点(如图6-2-7所示),其中OC =OD ,BE =BD ,则下列判断正确的是( ).A .比较电场强度的大小有E C <E DB .比较电势高低有φC >φDC .将同一正点电荷从O 点移到D 点电场力所做的功大于从O 点移到E 点电场力所做的功D .将同一正点电荷从O 点移到D 点电场力所做的功小于从O 点移到E 点电场力所做的功答案 ABD热点二 电场力做功与电场中的功能关系1.求电场力做功的几种方法(1)由公式W =Fl cos α计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W =Eql cos α. (2)由W AB =qU AB 计算,此公式适用于任何电场. (3)由电势能的变化计算:W AB =E p A -E p B . (4)由动能定理计算:W 电场力+W 其他力=ΔEk .2.电场中的功能关系(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变.(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变. (3)除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化. (4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化.【典例2】 (2013·天津卷,6)两个带等量正电的点电荷,固定在图6-2-8中P 、Q 两点,MN 为PQ 连线的中垂线,交PQ 于O 点,A 为MN 上的一点.一带负电的试探电荷q ,从A 点由静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则( ).A .q 由A 向O 的运动是匀加速直线运动B .q 由A 向O 运动的过程电势能逐渐减小C .q 运动到O 点时的动能最大D .q 运动到O 点时的电势能为零解析 根据等量同种电荷形成的电场的特点、力与运动的关系、功能关系解决问题.等量同种电荷的电场线如图所示,负试探电荷q 在A 点由静止释放,在电场力的作用下从A 向O 做变加速直线运动,且电场力做正功,电势能减小,A 错误,B 正确;负试探电荷q 通过O 点后在电场力的作用下向下做变减速运动,因此q 运动到O 点时的速度最大,动能最大,选项C 正确;因无限远处的电势为零,则O 点的电势φ≠0,所以q 在O 点的电势能不为零,选项D 错误.答案 BC反思总结 处理电场中能量问题的基本方法在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律,有时也会用到功能关系.(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功).(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化.(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系. (4)有电场力做功的过程机械能不一定守恒,但机械能与电势能的总和可以守恒. 【跟踪短训】4.质量为m 的带正电小球由空中A 点无初速自由下落,在t 秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场,再经过t 秒小球又回到A 点.不计空气阻力且小球从未落地,则().A .整个过程中小球电势能变化了32mg 2t 2B .整个过程中小球速度增量的大小为2gtC .从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg 2t 2D .从A 点到最低点小球重力势能变化了23mg 2t 2答案 BD5.在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd ,顶点a 、c 处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图6-2-9所示.若将一个带负电的粒子置于b 点,自由释放,粒子将沿着对角线bd 往复运动.粒子从b 点运动到d 点的过程中( ).图6-2-9A .先做匀加速运动,后做匀减速运动B .先从高电势到低电势,后从低电势到高电势C .电势能与机械能之和先增大,后减小D .电势能先减小,后增大解析 a 、c 两点放等量正点电荷后的电场,如图所示.电场是非匀强电场,负电荷在其中受的电场力是变力,由牛顿第二定律知加速度也是变化的.故不选A.在bd 连线上,中点O 的电势最高,所以从b 到d ,电势先增大后减小,故不选B. 由于只有电场力做功,所以只有电势能与动能的相互转化,其总和不变,故不选C.在bd 连线上的负电荷受力方向如图所示.由b 到O 时,电场力做正功,电势能减小;由O 到d 时,电场力做负功,电势能增大.故选D.答案 D思想方法 9.公式E =Ud的拓展及应用技巧1.匀强电场中场强与电势差的关系在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积,用公式U =Ed 表示,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差,电势降落最快的方向为电场强度的方向.2.应用“一式二结论”巧解电场强度与电势差相关的问题 (1)“一式”E =U d =W 电qd,其中d 是沿电场强度方向上的距离.(2)“二结论”结论1 匀强电场中的任一线段AB 的中点C 的电势φC =φA +φB2,如图6-2-10所示.图6-2-10 图6-2-11结论2 匀强电场中若两线段AB ∥CD ,且AB =CD ,则U AB =U CD (或φA -φB =φC -φD ),如图6-2-11所示.【典例】 (2012·安徽卷,18)如图6-2-12所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为0 V ,点A 处的电势为6 V ,点B 处的电势为3 V ,则电场强度的大小为( ).图6-2-12A .200 V/mB .200 3 V/mC .100 V/mD .100 3V/m解析 在匀强电场中,沿某一方向电势降落,则在这一方向上电势均匀降落,故OA 的中点C 的电势φC =3 V(如图所示),因此B 、C 为等势面.O 点到BC 的距离d =OC sin α,而sin α=OB OB 2+OC2=12,所以d =12OC =1.5×10-2m.根据E =U d 得,匀强电场的电场强度E =U d =31.5×10-2V/m =200 V/m ,故选项A 正确,选项B 、C 、D 错误.答案 A即学即练 如图6-2-13所示,在直角三角形所在的平面内有匀强电场,其中A 点电势为0 V ,B 点电势为3 V ,C 点电势为6 V .已知∠ACB =30°,AB 边长为 3 m ,D 为AC 的中点.现将一点电荷放在D 点,且点电荷在C 点产生的场强为2 N/C,则放入点电荷后,B 点场强为( ).图6-2-13A .4 N/CB .5 N/C C .2 2 N/CD . 5 N/C 解析 D 点电势为3 V ,BD 连线为等势线,由几何关系可知,A 点到等势线的距离为1.5 m ,所以匀强电场的场强E 1=31.5N/C =2 N/C ,且与AB 的夹角为30°,点电荷在B 点的场强E 2与E 1垂直,所以合场强E =2 2 N/C.答案 C对应高考题组1.(2012·山东理综,19)图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷.一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a 、b 、c 三点是实线与虚线的交点.则该粒子( ).A .带负电B .在c 点受力最大C .在b 点的电势能大于在c 点的电势能D .由a 点到b 点的动能变化大于由b 点到c 点的动能变化解析 由带电粒子进入正点电荷形成的电场中的运动轨迹可以看出两者相互排斥,故带电粒子带正电,选项A 错误;根据库仑定律F =k q 1q 2r2可知,a 、b 、c 三点中,在a 点时受力最大,选项B 错误;带电粒子从b 点到c 点的过程中,电场力做正功,电势能减小,故在b 点的电势能大于在c 点的电势能,选项C 正确;由于虚线为等间距的同心圆,故U ab >U bc ,所以W ab >W bc ,根据动能定理,带电粒子由a 点到b 点的动能变化大于由b 点到c 点的动能变化,选项D 正确.答案 CD2.(2012·天津理综,5)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受静电力作用,则粒子在电场中( ).A .做直线运动,电势能先变小后变大B .做直线运动,电势能先变大后变小C .做曲线运动,电势能先变小后变大D .做曲线运动,电势能先变大后变小解析 带负电的粒子以速度v 进入电场后,电场力的方向与v 的方向不在一条直线上,故带负电的粒子做曲线运动,选项A 、B 错误.带负电的粒子先由低电势面运动到高电势面,然后由高电势面运动到低电势面,所以电势能先减小后变大,选项C 正确,选项D 错误.答案 C 3.(2011·上海单科,14)两个等量异种点电荷位于x 轴上,相对原点对称分布,正确描述电势φ随位置x 变化规律的是图( ).解析 距正电荷越近电势越高,且φ>0;距负电荷越近电势越低,且φ<0,故选A. 答案 A4.(2012·福建卷,15)如图所示,在点电荷Q 产生的电场中,将两个带正电的试探电荷q 1、q 2分别置于A 、B 两点,虚线为等势线.取无穷远处为零电势点,若将q 1、q 2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是( ).A .A 点电势大于B 点电势 B .A 、B 两点的电场强度相等C .q 1的电荷量小于q 2的电荷量D .q 1在A 点的电势能小于q 2在B 点的电势能解析 由于电场力做负功,所以Q 应带负电荷,由负点电荷产生电场的电场线的分布规律可判断出φB >φA ,故A 项错误;由E =k Qr 2,r 不相等,所以E A ≠E B ,B 项错误;由φA =W A →∞q 1、φB =W B →∞q 2,因为W A →∞=W B →∞,φA <φB <0,所以1q 1>1q 2,即q 1<q 2,故C 项正确;由于克服电场力做功相等,且无穷远处电势能为零,所以q 1在A 点的电势能等于q 2在B 点的电势能,故D 项错误.答案C5.(2012·重庆卷,20)空间中P 、Q 两点处各固定一个点电荷,其中P 点处为正电荷,P 、Q 两点附近电场的等势面分布如图所示,a 、b 、c 、d 为电场中的4个点,则( ).A .P 、Q 两点处的电荷等量同种B .a 点和b 点的电场强度相同C .c 点的电势低于d 点的电势D .负电荷从a 到c ,电势能减少解析 由题中所给的等势面分布图是对称的及电场线与等势面垂直可得,P 、Q 两点应为等量的异种电荷,A 错;a 、b 两点的电场强度大小相等,但方向不同,故B 错;因P 处为正电荷,因此c 点的电势高于d 点的电势,C 错;因P 处为正电荷,故Q 处为负电荷,负电荷从靠Q 较近的a 点移到靠P 较近的c 点时,电场力做正功,电势能减小,D 对.答案DA 对点训练——练熟基础知识题组一 对电场线、场强、电势、电势能关系的理解 1.(单选)下列说法中,正确的是( ). A .电场强度为零的地方,电势一定为零 B .电势为零的地方电场强度不一定为零 C .电场强度相同的地方,电势一定相等 D .电势相等的地方电场强度一定相等解析 混淆了电场强度与电势的关系.电场强度和电势的大小没有必然的关系.电场强度为零的地方,电势不一定为零,如对于等势体而言,内部的场强为零,但内部的电势不为零.电场强度相等的地方,电势也不一定相等,如匀强电场内部,场强处处相等,但电势并不处处相等;对于电荷分布不均匀的等势体而言,表面是一个等势面,但因电荷密度不相等 ,故表面上场强的大小不相等.答案 B2.(多选)关于匀强电场电场强度和电势差的关系,下列说法正确的是( ). A .在相同距离上的两点,电势差大的其场强也必定大 B .场强在数值上等于每单位距离上的电势的降落C .沿电场线的方向,任何相等距离上的电势降落必定相等D .电势降低最快的方向必定是电场强度的方向解析 对公式U =Ed 中的d 没有正确理解.选项A 中,距离如果是沿电场方向的距离就正确;选项B 中的距离如果是沿场强的方向,就是正确的.所以选项C 、D 正确.答案 CD3.(单选)关于电场力做功与电势差的关系,下列说法正确的是( ). A .M 、N 两点间的电势差等于单位电荷从M 点移到N 点电场力做的功B .不管是否存在其他力做功,电场力对电荷做多少正功,电荷的电势能就减少多少C .在两点移动电荷电场力做功为零,则两点一定在同一等势面上,且电荷一定在等势面上移动D .在两点间移动电荷电场力做功的多少与零电势的选择有关解析 W =qU AB =q (φA -φB ),由此关系式可以得出,当q 取单位正电荷时,W =U AB ,也就是说“M 、N 两点间的电势差等于单位正电荷从M 点移到N 点电场力做的功”,所以A 错;不管是否有其他力做功,电场力做多少正功,电荷的电势能就减少多少,B 正确;在两点间移动电荷,电场力做功为零,说明了两点间的电势差为零,但移动的路径不能确定,故C 错误;两点间的电势差和零电势的选择没有关系,所以在两点间移动电荷,电场力做功的多少和零电势的选择没有关系,D 错误.答案 B题组二 电势的高低、电势能的增减的判断4.(单选)将一正电荷从无穷远处移入电场中M 点,电势能减少了8.0×10-9 J .若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N 点,电势能增加了9.0×10-9 J .下列判断正确的是( ).A .φM <φN <0B .φN >φM >0C .φN <φM <0D .φM >φN >0解析 取无穷远处电势为0,则正电荷在M 点的电势能为-8.0×10-9 J ,负电荷在N 点的电势能为9.0×10-9 J .由φ=E q,M 、N 点的电势φM <0,φN <0,且|φN |>|φM |,即φN <φM <0,故C正确.答案 C5.(单选)图中的虚线a 、b 、c 、d 表示匀强电场中的4个等势面.两个带电粒子M 、N (重力忽略不计)以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图6-2-14中MPN 和NQM 所示.已知M 是带正电的粒子.则下列说法中正确的是( ).图6-2-14A .N 一定也带正电B .a 点的电势高于b 点的电势,a 点的场强大于b 点的场强 C. 带电粒子N 的动能减小、电势能增大 D .带电粒子N 的动能增大、电势能减小解析 根据偏转情况得带正电的M 粒子向右偏,N 粒子向左偏必带负电,故A 错;该电场是匀强电场,故B 错;两粒子都是电势能减小,动能增大,故C 错,D 对.答案 D 6.(2013·江苏卷,6)(多选)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6-2-15所示,金属球表面的电势处处相等.a 、b 为电场中的两点,则( ).图6-2-15A .a 点的电场强度比b 点的大B .a 点的电势比b 点的高C .检验电荷-q 在a 点的电势能比在b 点的大D .将检验电荷-q 从a 点移到b 点的过程中,电场力做负功解析 由题图可知,a 处电场线比b 处密,所以E a >E b ,选项A 正确;沿着电场线的方向电势不断降落,a 点电势高于不带电金属球的电势,不带电金属球的电势高于b 点电势,所以φa >φb ,选项B 正确;负电荷在高电势点的电势能小,选项C 错误;检验电荷-q 从a 点移到b 点时,电势能增大,故电场力做负功,选项D 正确.答案 ABD题组三 对电势差的理解及计算7.(2013·广东四校联考)(多选)某电场的电场线分布如图所示,将一电荷量q =2×10-9C 的试探电荷由电场中的a 点移到b 点,电荷克服电场力做功为4×10-8J ,下列说法正确的是( ).图6-2-16A .a 点的场强大于b 点的场强B .试探电荷带正电C .a 点电势高于b 点电势D .a ,b 两点间的电势差为20 V解析 电场线的疏密程度表示电场强度的大小,A 错误;把试探电荷从a 点移到b 点,克服电场力做功,说明试探电荷所受的电场力和电场方向相反,试探电荷带负电,B 错误;沿电场线的方向电势降低,C 正确;因为U ab =W ab q =-4×10-8J-2×10-9C=20 V ,D 正确.答案 CD8.(单选)如图6-2-17所示,高为h 的光滑绝缘曲面处于匀强电场中,匀强电场的方向平行于竖直平面,一带电荷量为+q ,质量为m 的小球,以初速度v 0从曲面底端的A 点开始沿曲面表面上滑,到达曲面顶端B 点的速度仍为v 0,则( ).图6-2-17A .电场力对小球做功为mgh +12m v 20B .A 、B 两点的电势差为mghqC .小球在B 点的电势能大于在A 点的电势能D .电场强度的最小值为mgq解析 如图所示,设A 、B 两点间电势差为U AB ,对小球由A 到B 的过程,根据动能定理得qU AB -mgh =0,解得U AB =mgh /q ,选项B 正确;电场力对小球做的功刚好克服重力做功,等于mgh ,选项A 错误;由于小球由A 到B 的过程电场力做正功,所以小球电势能减小,选项C 错误;设电场方向与AB 间位移方向的夹角为θ,U AB =Es AB ·cos θ=mgh q ,解得E =mghqs AB cos θ,可知电场强度的最小值不等于mgq,选项D 错误.答案 B9.(多选)如图6-2-18所示为空间某一电场的电场线,a 、b 两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点,该两点的高度差为h ,一个质量为m 、带电荷量为+q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点时速度大小为3gh ,则下列说法中正确的是( ).图6-2-18A .质量为m 、带电荷量为+q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点的过程中动能增加量等于电势能减少量B .a 、b 两点的电势差U =mgh2qC .质量为m 、带电荷量为+2q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点时速度大小为ghD .质量为m 、带电荷量为-q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点时速度大小为gh解析 质量为m 、带电荷量为+q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点的过程中,机械能与电势能之和守恒,其动能增加量等于重力势能、电势能的减少量之和,选项A 错误;设a 、b 之间的电势差为U ,由题意,质量为m 、带电荷量为+q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点时速度大小为3gh ,根据动能定理,mgh +qU =12m ·3gh ,解得qU =12mgh ,a 、b 两点的电势差U =mgh2q,选项B 正确;质量为m 、带电荷量为+2q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点时,由动能定理得mgh +2qU =12m v 21,解得v 1=2gh ,选项C 错误;质量为m 、带电荷量为-q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到b 点时,由动能定理得mgh -qU =12m v 22,解得v 2=gh ,选项D 正确.答案 BD10.(多选)如图6-2-19所示为一匀强电场,某带电粒子从A点运动到B 点.在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J ,电场力做的功为1.5 J .则下列说法正确的是( ).图6-2-19A .粒子带负电B .粒子在A 点的电势能比在B 点少1.5 JC .粒子在A 点的动能比在B 点多0.5 JD .粒子在A 点的机械能比在B 点少1.5 J解析 从粒子的运动轨迹可以看出,粒子所受的电场力方向与场强方向相同,粒子带正电,A 错误;粒子从A 点运动到B 点,电场力做功1.5 J ,说明电势能减少1.5 J ,B 错误;对粒子应用动能定理得:W 电+W 重=E k B -E k A ,代入数据解得E k B -E k A =1.5 J -2.0 J =-0.5 J ,C正确;粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功,电场力做功1.5 J ,则粒子的机械能增加1.5 J ,D 正确.答案 CD图6-2-2011.(单选)如图6-2-20所示,虚线a 、b 、c 表示在O 处某一点电荷的电场中的三个等势面,设两相邻等势面间的间距相等.一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示,其中1、2、3、4表示电子的运动轨迹与等势面的一些交点.由此可以判定( ).A .电子在1、2、3、4位置处所具有的电势能与动能的总和一定相等B .O 处的点电荷一定带正电C .a 、b 、c 三个等势面的电势关系是φa >φb >φc。

电场能的性质(解析版)2025版高二物理考点总结

电场能的性质(解析版)2025版高二物理考点总结

电场能的性质1.掌握电势、电势能、电势差的概念.2.理解电场力做功的特点,掌握电场力做功与电势能变化的关系.3.会分析电场中电势的变化,并能利用功能关系分析电荷电势能的变化.考点一辨析电场强度、电势、电势差、电势能1.电势高低的判断方法(1)沿电场线方向,电势越来越低.(2)判断出U AB的正负,再由U AB=φA-φB,比较φA、φB的大小,若U AB>0,则φA>φB,若U AB<0,则φA<φB.2.电势能大小的比较方法做功判断法电场力做正功,电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方,反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方.[例题1](2024•天津模拟)在O点处固定一个正点电荷,P点在O点右上方.从P点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,某一段轨迹如图所示。

M、N是轨迹上的两点,OP>OM,OM=ON,则小球()A.在运动过程中,电势能先增加后减少B.在P点的电势能小于在N点的电势能C.在M点的动能小于在N点的动能D.从M点运动到N点的过程中,电场力始终不做功【解答】解:A.在运动过程中,电场力先做正功,后做负功,故电势能先减小后增加,故A错误;B.小球从P到M,电场力做正功,电势能减小,所以P点电势能大于M点的电势能,由于OM=ON,则M、N两点电势相等,则小球在两点的电势能相等,所以P点的电势能大于在N点的电势能,故B错误;C.由M到N,电势能相等,重力做正功,动能增大,所以M点的动能小于N点的动能,故C正确;D.从M到N的过程中,电场力先做正功,后做负功,总功为0,故D错误。

故选:C。

[例题2](2024•房山区一模)电子束焊接机的核心部件内存在如图所示的高压电场,K极为阴极,电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。

下列说法正确的是()A .高压电场中A 、B 两点电势相等B .高压电场中A 点电场强度大于B 点电场强度C .电子的电势能逐渐减小D .电子的加速度逐渐减小【解答】解:AC .根据沿电场线方向电势逐渐降低,由图可知,从A 点到B 点,电势逐渐升高,电子在电势高的位置电势能较小,所以电子的电势能减小,故A 错误,C 正确;BD .根据电场线越密电场强度越大,由图可知,高压电场中A 点电场强度小于B 点电场强度,根据牛顿第二定律可知,加速度逐渐增大,故BD 错误; 故选:C 。

电场能的性质

电场能的性质

专题二 电场的能的性质一.考点知识整合1.电场力做功的特点(1)在电场中移动电荷时,电场力做功与 无关,只与 有关,可见电场力做功与 做功相似.(2)在匀强电场中,电场力做的功W =Eqd ,其中d 为沿 的位移.2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到 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 ,即W AB =(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷 的电势能规定为零,或把电荷在 表面上的电势能规定为零.3.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.(2)定义式:φ=E p q. (3)标矢性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点高(低).(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因 的选取的不同而不同.(5)沿着电场线方向电势逐渐降低.4.等势面(1)定义:电场中 的各点构成的面.(2)特点①电场线跟等势面 ,即场强的方向跟等势面 .②在 上移动电荷时电场力不做功.③电场线总是从 的等势面指向电势低的等势面.④等差等势面越密的地方电场强度 ;反之⑤任意两等势面不相交.5.电势差:电荷q 在电场中A 、B 两点间移动时,电场力所做的功W AB 跟它的电荷量q 的比值,叫做A 、B 间的电势差,也叫电压.公式:U AB =W AB q. 6.电势差与电势的关系:U AB = ,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且有U AB =-U BA .7.电势差U AB 由 决定,与移动的电荷q 、电场力做的功W AB 无关,与零电势点的选取也8.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿方向的距离的乘积.即U =Ed ,也可以写作E =U d. 二 达标训练1.如1所示,a 、b 为某电场线上的两点,那么以下结论正确的是( )A .把正电荷从a 移到b ,电场力做正功,电荷的电势能减小B .把负电荷从a 移到b ,电场力做负功,电荷的电势能增加C .把负电荷从a 移到b ,电场力做正功,电荷的电势能增加D .不论正电荷还是负电荷,从a 到b 电势能都逐渐降低2.电场中等势面如图2所示,下列关于该电场描述正确的是( )A .A 点的电场强度比C 点的小B .负电荷在A 点的电势能比在C 点的电势能大C .电荷沿等势面AB 移动的过程中,电场力始终不做功D .正电荷由A 移动到C ,电场力做负功3.如图3所示,在点电荷Q 产生的电场中,将两个带正电的试探电荷q 1、q 2分别置于A 、B 两点,虚线为等势线.取无穷远处为零电势点,若将q 1、q 2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是( )A .A 点电势大于B 点电势B .A 、B 两点的电场强度相等C .q 1的电荷量小于q 2的电荷量D .q 1在A 点的电势能小于q 2在B 点的电势能4.在静电场中,下列说法正确的是 ( )A .电场强度为零的地方,电势一定为零;电势为零的地方,电场强度也一定为零B .电场强度大的地方,电势一定高;电场强度小的地方,电势一定低C .电场线与等势面可以垂直,也可以不垂直D .电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面5.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN 为两电荷连线的中垂线,a 、b 、c 三点所在直线平行于两电荷的连线,且a 与c 关于MN 对称、b 点位于MN 上,d 点位于两电荷的连线上.以下判断正确的是( )A .b 点场强大于d 点场强B .b 点场强小于d 点场强C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能6.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图6所示.下列说法中正确的是()A.O点的电势最低B.x2点的电势最高C.x1和-x1两点的电势相等D.x1和x3两点的电势相等7.一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点,轨迹如图中虚线所示,图中的一组等距平行实线表示的可能是电场线也可能是等差等势面,则以下说法正确的是().A.无论图中的实线是电场线还是等势面,a点的场强都比b点的场强小B.无论图中的实线是电场线还是等势面,a点的电势都比b点的电势高C.无论图中的实线是电场线还是等势面,电子在a点的电势能都比在b点的电势能小D.如果图中的实线是等势面,电子在a点的速率一定大于在b点的速率8.如图所示,匀强电场方向平行于xOy平面,在xOy平面内有一个半径为R=5 m的圆,圆上有一个电荷量为q=+1×10-8 C的试探电荷P,半径OP与x轴正方向的夹角为θ(如图),P沿圆周移动时,其电势能E p=2.5×10-5sin θ(J),则().A.x轴位于零势面上B.电场强度大小为500 V/m,方向沿y轴正方向C.y轴位于零势面上D.电场强度大小为500 V/m,方向沿x轴正方向9.有一静电场,其电势随x坐标的改变而改变,变化的图线如图10所示.若将一带负电的粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放,电场中P、Q两点的横坐标分别为1 mm、4 mm.则下列说法正确的是()A.粒子将沿x轴正方向一直向前运动B.粒子经过P点与Q点时,加速度大小相等、方向相反C.粒子经过P点与Q点时,动能相等D.粒子经过P点与Q点时,电场力做功的功率相等10.如图所示,虚线为匀强电场的等势线,一个带电小球以一定的速度射入该匀强电场后,运动轨迹如图所示,已知小球受到的重力不能忽略,则下列有关说法中正确的是()A.小球在b点的动能一定大于小球在a点的动能B.若小球从a点向b点运动,则动能和电势能的和一定增加C.若小球从b点向a点运动,则重力势能和电势能的和一定减小D.根据图中信息不能确定小球在a、b两点的电势能大小11.如图11所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、带电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处电势为零),P A连线与水平轨道的夹角为60°,试求:(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;(2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势.12.一平行板电容器被竖直安放,如图所示,两板间距d=0.1 m,电势差U=1 000 V.现从平行板上A处以v A=3 m/s的速度水平向左射入一带正电小球(已知小球的电荷量q=10-7 C,质量m=0.02 g),经一段时间后发现小球打在A点正下方的B处(g取10 m/s2),(1)在图上粗略画出带电小球从A点运动到B点的轨迹.(2)求A、B间的距离s AB.(3)求小球到达B点时的动能.。

高三物理高考知识点分析电场的能的性质

高三物理高考知识点分析电场的能的性质

电场的能的性质Ⅰ 电 势 能 和 电 势 和 电 势 差一、电势能(ε标量 焦耳 J )——电场力、相对位置1、电荷在电场中受到电场力,所具有的与电荷的位置有关的能量,称电势能或电能。

2、电势能的相对性――选择零势能面,一般选择大地或无穷远为零势能面。

(等效)3、电场力做功与电势能改变的关系——方法与重力势能相对比①无论电荷的正负,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加,做功和电势能的变化量在数值上是相等的②静电场中,电场力做功与路径无关,电势能的改变量与路径无关 二、 电量电势能电势=qεΦ=1 J / C = 1 V / m1、 地位:u (或φ)与力学中的高度相当(标量)2、 相对性:选取大地或无穷远处为零电势点3、 沿电场线方向,电势降低(与电性无关)4、 电势由电场本身性质决定5、 电势是描述电场中能量性质的物理量6、 意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。

练习:1、 沿电场线方向移动正电荷,电势能减小 沿电场线方向移动负电荷,电势能增加正电荷的电场中,电势为正,负电荷的电场中,电势为负2、 正电荷的电场中,正的检验电荷电势能为正,负的检验电荷电势能为负 负电荷的电场中,正的检验电荷电势能为负,负的检验电荷电势能为正3、 只在电场力的作用下,正电荷顺着电场线运动,由高电势向低电势A 到B ,正功,εa >εbA BA 到B ,负功,εa <εb∞ ε=0 φ=0A Bε=6J =3Vε=10Jφ=5Vφ只在电场力的作用下,负电荷逆着电场线运动,由低电势向高电势 4、 比较5J 和-7J 的大小,理解标量负号的意义。

三、电 势 差——电场力做功与电荷电量的比值叫电势差1、 在电场中某两点的电势之差,也叫电压 U AB = φA - φB2、 A BAB wU q q qεε=-= 3、意义:①对应于高度差,由电场本身的性质决定②电势与选择的零电势点有关,电势差与零电势点的选择无关 4、运用要求:1、UAB =ΦA -ΦB =1-4=-3 V 带正负号2、U =W/q 或W =qU 用绝对值,正负号另行判断(V U 341=-=) 例8:将电量为q =-2×10 8 C 的点电荷从零电场中点S 移动到M 点要克服电场力做功4×10-8J ,求M 点的电势=?。

电场能的性质复习课件

电场能的性质复习课件
解析 A、B、C三点的场强关系为EC>EB>EA,A对;由A到C的过程 ,静电力一直做正功,B对;静电力做正功,电势能减小,EpC <EpB<EpA,C错;UAB≠UBC,D错. 答案 AB
题型2 匀强电场中等势面与电场线及电势差与场强的关系【
例2】 如图4所示,匀强电场中有a、b、c三点.在以它们
热点三 电场强度、电势、电势差、电势能的比较 电场强度、电势、电势差、电势能都是用来描述电场性质的 物理量,它们之间有密切的联系,但也有很大的差别,现列表 进行比较.
电场强度 电势
电势差
电势能
意义
描述电场的 力的性质
描述电场的能 的性质
描述电场做功 的本领
描述电荷在电场中的 能量,电荷做功的本 领
联系
【特别提示】 电势、电势差、电势能、电场力的功、电荷量等物理量均为 标量,它们的正负意义不全相同,要注意比较区别,而矢量的正负 一定表示方向.
题型探究
题型1 电势、电势能变化、电场力做功综合问题
【例1】 如图2所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对
称线上的两点.下列说法正确的是
()
图2 A.M点电势一定高于N点电势 B.M点场强一定大于N点场强 C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D.将电子从M点移动到N点,电场力做正功
图6 (1)小球到B时的加速度大小. (2)B和A两点的电势差.(用Q和L表示).
解析
(1)A点时:mg
sin 30。
k
Qq L2
maA
B点时k
Qq ( L)2
mg
sin 30。
maB
2
把aA

g 4
, 代入得aB

电场能的性质考点分析

电场能的性质考点分析

电场能的性质考点分析三、电场能的性质1、电场能的基本性质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。

2、电势能Ep(1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。

电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。

(2)定义式:0A pA W E =——带正负号计算 (3)特点:电势能具有相对性,通常选大地或无穷远处为零势能面,△E p 与零势能面的选择无关。

3、电势φ(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能Ep 与电荷量的比值。

(2)定义式:φq E p =——单位:伏(V )——带正负号计算 (3)特点:○1电势具有相对性,相对参考点而言。

但电势之差与参考点的选择无关。

○2电势一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。

○3电势的大小由电场本身决定,与Ep 和q 无关。

○4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。

(4)电势高低的判断方法○1根据电场线判断:沿着电场线电势降低。

φA >φ B ○2根据电势能判断: 正电荷:电势能大,电势高;电势能小,电势低。

负电荷:电势能大,电势低;电势能小,电势高。

4、电势差U AB(1)定义:电场中两点间的电势之差。

也叫电压。

(2)定义式:U AB =φA -φB(3)特点: ○1电势差是标量,但是却有正负,正负只表示起点和终点的电势谁高谁低。

若U AB >0,则U BA <0。

○2单位:伏(V )○3电场中两点的电势差是确定的,与零势面的选择无关○4U=Ed 匀强电场中两点间的电势差计算公式。

——电势差与电场强度之间的关系。

5、电场力做功W AB(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,即与初末位置的电势差有关。

(2)表达式:W AB =U AB q —带正负号计算(适用于任何电场)W AB =Eqd —d 沿电场方向的距离。

匀强电场(3)电场力做功与电势能的关系W AB =-△Ep=E pA -E PB电场力做负功,电势能增加6、等势面:(1)定义:电势相等的点构成的面。

第2讲 电场的能的性质

第2讲 电场的能的性质

第2讲电场的能的性质知识排查电势能、电势1.电势能(1)电场力做功的特点电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。

(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W AB =E p A-E p B=-ΔE p。

2.电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能E p与它的电荷量q的比值。

(2)定义式:φ=E p q。

(3)矢标性: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,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。

3.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①等势面一定与电场线垂直。

②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。

③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。

电势差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:U AB=W AB q。

3.电势差与电势的关系:U AB=φA-φB,U AB=-U BA。

匀强电场中电势差与电场强度的关系1.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电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U=Ed,也可以写作E=U d。

2.公式U=Ed的适用范围:匀强电场。

小题速练1.思考判断(1)电势为零的物体一定不带电()(2)电场强度为零的点,电势一定为零()(3)A、B两点的电势差是恒定的,所以U AB=U BA()(4)沿电场线方向电场强度越来越小,电势逐渐降低()(5)电势是矢量,既有大小也有方向()(6)电场中电势降低的方向,就是电场强度的方向()(7)电场力做功与路径无关()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√2.[人教版选修3-1·P22·T3改编]如图1所示,下列说法正确的是()图1A.φA>φBB.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.U AB>0答案 B3.某电场的电场线分布如图2所示,以下说法正确的是()图2A.a点电势低于b点电势B.c点场强大于b点场强C.若将一检验电荷+q由a点移至b点,它的电势能增大D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一检验电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小解析沿着电场线的方向电势逐渐降低,由题图可知由a到b电势降低,故选项A错误;电场线密集的地方电场强度大,故选项B错误;电荷+q由a点移至b 点,则电场力做正功,其电势能将减小,故选项C错误;若在d点再固定一点电荷-Q,则由合场强的方向可知电荷+q由a移至b的过程中,电场力将做正功,其电势能将减小,故选项D正确。

2025年高三一轮复习物理课件第九章静电场及其应用静电场中的能量第2讲电场的能的性质

2025年高三一轮复习物理课件第九章静电场及其应用静电场中的能量第2讲电场的能的性质

,D 项错误。
第2讲
电场的能的性质
角度 5 典型带电体的电场线与等势面
电场模型
图示
17
电势特点
平行板电容器中
的电场
等势面是垂直于电场线的一簇
平面
点电荷的电场
等势面是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Βιβλιοθήκη 为等势面第2讲电场的能的性质
18
续表
电场模型
等量同种(正)点
电荷的电场
荷,a、b、c、d 四点均位于对称轴上,且它们与中心点的距离均相等,则下列说法正确
的是( C )。
A.a 点的电场强度大于 c 点的电场强度
B.a、c 两点的电势相等
C.b、d 两点的电场强度大小相等
D.正的试探电荷从 b 点到 d 点电势能增加
11
第2讲
电场的能的性质
12
解析 根据对称性可知,a 点电场强度等于 c 点电场强度,A 项错误。由于沿着电场
联立解得 x=2( 2-1)R。
第2讲
电场的能的性质
【归纳总结】
计算静电力做功的四种方法
8
第2讲
电场的能的性质
角度 2 电势能大小的判断
(多选)如图,∠M 是锐角三角形 PMN 最大的内角,电荷量为 q(q>0)的点电荷固定
在 P 点。下列说法正确的是( BC )。
A.沿 MN 边,从 M 点到 N 点,电场强度的大小逐渐增大
加速度增大,C 项错误;已知 MN=NQ,由于 MN 段电场强度大于 NQ 段电场强度,所以 M、
N 两点电势差大小|UMN|大于 N、Q 两点电势差大小|UNQ|,B 项错误;根据静电力做功公

第八章 第2讲 电场能的性质-2025高三总复习 物理(新高考)

第八章 第2讲 电场能的性质-2025高三总复习 物理(新高考)

第2讲电场能的性质[课标要求]1.知道静电场中的电荷具有电势能,理解电势能、电势的含义。

2.掌握静电力做功与电势能变化的关系。

3.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系。

4.会处理电场线、等势面与运动轨迹相结合问题。

考点一静电力做功、电势能与电势1.静电力做功的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.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能,称为电势能。

(2)标矢性:电势能是标量,有正、负之分,其正负表示大小。

(3)相对性:电势能具有相对性,通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零。

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。

(2)定义式:φ=E pq。

(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,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。

4.静电力做功与电势能变化的关系(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量,即W AB=E p A-E p B。

静电力对电荷做多少正功,电荷电势能就减少多少;电荷克服静电力做多少功,电荷电势能就增加多少。

(2)电势能的大小:由W AB=E p A-E p B可知,若令E p B=0,则E p A=W AB,即一个电荷在电场中某点具有的电势能,数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功。

【基础知识判断】1.电场力做功一定改变电荷的电势能。

(√)2.电场强度为零的点,电势一定为零。

(×)3.电势有正负之分,但电势是标量。

(√)4.沿电场线的方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。

(×)1.求静电力做功的四种方法2.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场源电荷的正负取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低电场力做功根据U AB =W AB q ,将W AB 、q 的正负号代入,由U AB 的正负判断φA 、φB 的高低3.电势能大小的判断判断方法方法解读公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式E p =qφ,正E p 的绝对值越大,电势能越大;负E p 的绝对值越大,电势能越小电势法正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大做功法电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加能量守恒法在电场中,若只有电场力做功时,电荷的动能和电势能相互转化,动能增加,电势能减小;反之,动能减小,电势能增加学生用书第157页(多选)(2023·海南高考)如图所示,正三角形三个顶点固定三个等量电荷,其中A 、B 带正电,C 带负电,O 、M 、N 为AB 边的四等分点,下列说法正确的是()A .M 、N 两点电场强度相同B .M 、N 两点电势相同C .负电荷在M 点电势能比在O 点时要小D .负电荷在N 点电势能比在O 点时要大、答案:BC解析:根据场强叠加以及对称性可知,M 、N 两点的场强大小相同,但是方向不同,选项A 错误;因在A 、B 处的正电荷在M 、N 两点的合电势相等,在C 点的负电荷在M 、N 两点的电势也相等,则M、N两点电势相同,选项B正确;因负电荷从M到O,A、B两电荷的合力对负电荷的库仑力从O指向M,则该力对负电荷做负功,C点的负电荷也对该负电荷做负功,可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功,则该负电荷的电势能增加,即负电荷在M 点的电势能比在O点小;同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小,选项C正确,D错误。

电场的能的性质

电场的能的性质

§2 电场的能的性质一、电势1.电势:电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功。

电势用字母φ表示。

①表达式:qW AOA =ϕ 单位:伏特(V ),且有1V=1J/C 。

②意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。

③相对性:电势是相对的,只有选择零电势的位置才能确定电势的值,通常取无限远或地球的电势为零。

④标量:只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示比零电势高还是低。

⑤高低判断:顺着电场线方向电势越来越低。

二、等势面:电场中电势相等的点构成的面。

①意义:等势面来表示电势的高低。

②典型电场的等势面:ⅰ匀强电场; ⅱ点电荷电场; ⅲ等量的异种点电荷电场; ⅳ等量的同种点电荷电场。

③等势面的特点: ⅰ同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功;ⅱ等势面一定跟电场线垂直; ⅲ电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

三、电势差1.电势差:电荷q 在电场中由一点A 移动到另一点B 时,电场力所做的功W AB 与电荷量的q 的比值。

U AB =qW AB注意:电势差这个物理量与场中的试探电荷无关,它是一个只属于电场的量。

电势差是从能量角度表征电场的一个重要物理量。

电势差也等于电场中两点电势之差①BA AB A B BA B A AB U U U U -=⎭⎬⎫-=-=ϕϕϕϕ②电势差由电场的性质决定,与零电势点选择无关。

2.电场力做功:在电场中AB 两点间移动电荷时,电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。

W AB = q •U AB 注意: ①该式适用于一切电场; ②电场力做功与路径无关③利用上述结论计算时,均用绝对值代入,而功的正负,借助于力与移动方向间关系确定。

四、电势能1.定义:因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。

2.电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能的零点。

第03讲 电场能的性质 (解析版)

第03讲 电场能的性质 (解析版)

第03讲电场能的性质1.知道静电场中的电荷具有电势能.了解电势能、电势和电势差的含义2.知道匀强电场中电势差与电场强度的关系一、对静电力做功、电势能的理解3.对静电力做功特点的理解(1)静电力对电荷所做的功,与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关。

该结论适用于任何静电场。

(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动,无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用,无论静电力做正功还是做负功,静电力做功的特点不变。

4.电势能的特点(1)电势能是由电场和电荷共同决定的,属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能。

(2)电势能是标量,有正负但没有方向,其正负表示大小。

(3)电势能是相对的,其大小与选定的参考点有关。

确定电荷的电势能,首先应确定参考点,也就是零势能点的位置。

5.电势能增减的判断方法(1)做功判断法无论正、负电荷,只要电场力做正功,电荷的电势能一定减小;只要电场力做负功,电荷的电势能一定增大。

(2)电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大。

负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小。

二、对电势的理解1.电势的特点(1)电势具有相对性;电势是相对的,电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。

通常将离场源电荷无穷远处,或是地球表面选为零电势点。

(2)电势是标量:电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了电势零点后,电场中各点的电势可能是正值,也可能是负值。

正值表示该点的电势高于零电势;负值表示该点的电势低于零电势。

显然,电势的正负只表示大小,不表示方向。

2.电势高低的判断方法(1)电场线法:沿电场线方向,电势越来越低。

(2)场源电荷判断法:离场源正电荷越近的点,电势越高;离场源负电荷越近的点,电势越低。

(3)电势能判断法:对于正电荷,电势能越大,所在位置的电势越高;对于负电荷,电势能越小,所在位置的电势越高。

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1 (2013·山东·19)如图1所示,在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷+Q 、-Q ,虚线是以+Q 所在点为圆心、L 2为半径的圆,a 、b 、c 、d 是圆上的四个点,其中a 、c 两点在x 轴上,b 、d 两点关于x 轴对称.下列判断正确的是( )图1A .b 、d 两点处的电势相同B .四个点中c 点处的电势最低C .b 、d 两点处的电场强度相同D .将一试探电荷+q 沿圆周由a 点移至c 点,+q 的电势能减小解析 在两等量异种电荷产生的电场中,根据电场分布规律和电场的对称性可以判断,b 、d 两点电势相同,均大于c 点电势,b 、d 两点场强大小相同但方向不同,选项A 、B 正确,C 错误.将+q 沿圆周由a 点移至c 点,+Q 对其不做功,-Q 对其做正功,所以+q 的电势能减小,选项D 正确.答案 ABD2.[电场强度和电势的理解](2014·新课标Ⅱ·19)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是( )A .电场强度的方向处处与等电势面垂直B .电场强度为零的地方,电势也为零C .随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低D .任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向答案 AD解析 电场线与等势面垂直,而电场强度的方向为电场线的方向,故电场强度的方向与等势面垂直,选项A 正确;场强为零的地方电势不一定为零,例如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零但是电势大于零,选项B 错误;场强大小与电场线的疏密程度有关,而沿着电场线的方向电势逐渐降低,故随电场强度的大小逐渐减小,电势不一定降低,选项C 错误;任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致,而电场线的方向是电势降落最快的方向,选项D 正确.3.[电场强度、电势、电势能的大小判断](2013·江苏·6)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2所示,金属球表面的电势处处相等.a 、b 为电场中的两点,则()图2A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,电场力做负功答案ABD解析电场线的疏密程度表示场强的大小,A正确;沿电场线方向电势降低,B正确;负电荷在电势越高的位臵电势能越小,C错误;因负电荷从a点移到b点的过程中电势能增大,由功能关系知电场力必做负功,D正确.4如图3所示,一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动,图中的实线为等势面,虚线ABC为粒子的运动轨迹,其中B点是两点电荷连线的中点,A、C位于同一等势面上.下列说法正确的是()图3A.该粒子可能带正电B.该粒子经过B点时的速度最大C.该粒子经过B点时的加速度一定为零D.该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能解析从该带电粒子的运动轨迹看,固定电荷对它有吸引力,由固定电荷带正电可知,该粒子一定带负电,故A错误;因为粒子从A运动到B的过程中,只受电场力且电场力先做正功后做负功,由动能定理知,动能先增加后减小,故B点的动能不是最大,则经过B点时的速度不是最大,故B错误;B点是两点电荷连线的中点,合场强为零,故粒子受力为零,则加速度为零,C正确;因为离正电荷越远,电势越低,即φA<φB,因粒子带负电,由E p=φq得,E pA>E p B,故D项正确.答案CD5.[电场线与运动轨迹]如图4所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子,运动轨迹如图中虚线所示.则()图4A.a一定带正电,b一定带负电B.a的速度将减小,b的速度将增大C.a的加速度将减小,b的加速度将增大D.两个粒子的电势能一个增大,另一个减小答案 C解析物体做曲线运动,所受力的方向指向运动轨迹的内侧,由于电场线的方向不知,所以粒子带电性质不定,故A错误;物体做曲线运动,所受力的方向指向运动轨迹的内侧,从图中运动轨迹的变化来看速度与力的方向的夹角小于90°,所以电场力都做正功,动能都增大,速度都增大,故B错误,D错误.电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,所以a受力减小,加速度减小,b受力增大,加速度增大,故C正确.6.[等势面与运动轨迹]图5中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷.一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点.则该粒子()图5A.带负电B.在c点受力最大C.在b点的电势能大于在c点的电势能D.由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量答案CD解析物体做曲线运动时,合力方向指向轨迹的凹侧,说明粒子带正电,A错误;由库仑定律F =k q 1q 2r 2知,离圆心越远,粒子所受的力越小,B 错误;粒子从b 点运动到c 点过程中,静电力做正功,电势能减小,C 正确;点电荷的等势面与虚线重合,依题意得U ab >U bc ,又电场力做功W =qU ,则W ab >W bc ,由动能定理得粒子由a 点到b 点的动能变化量大于由b 点到c 点的动能变化量,D 正确.7 两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线所在水平面的中垂线上有A 、B 、C 三点,如图6甲所示,一个电荷量为2 C 、质量为1 kg 的小物块从C 点静止释放,其运动的v -t 图象如图乙所示,其中B 点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法正确的是( )图6A .B 点为中垂线上电场强度最大的点,场强E =2 V/mB .由C 点到A 点的过程中物块的电势能先减小后变大C .由C 点到A 点的过程中,电势逐渐升高D .AB 两点电势差U AB =-5 V解析 小物块在B 点加速度最大,故B 点场强最大,由v -t 图线知B 点加速度为2 m /s 2,根据qE =ma ,得E =1 V/m ,选项A 错误;由C 点到A 点的过程中小物块动能一直增大,电势能始终在减小,故电势逐渐降低,选项B 、C 错误;根据动能定理有qU AB =12m v 2B -12m v 2A,解得U AB =-5 V ,选项D 正确.答案 D8.[对E -x 图象的理解]空间有一沿x 轴对称分布的电场,其电场强度E 随x 变化的图象如图7所示,下列说法正确的是( )图7A .O 点的电势最低B .x 1和x 3两点的电势相等C.x2和-x2两点的电势相等D.x2的电势最高答案 C解析在坐标原点O右侧,沿x轴正方向,电场强度先变大后变小,电势一直降低,故O点电势不是最低;x1和x3两点的电势不相等,故A、B错误;电场关于坐标原点O对称分布,则x2和-x2两点的电势相等,C正确.9.[对φ-x图象的理解]两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图8所示,其中C为ND段电势最低的点,则下列说法正确的是()图8A.q1、q2为等量异种电荷B.N、C两点间场强方向沿x轴负方向C.N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大D.将一正点电荷从N点移到D点,电势能先增大后减小答案 C解析根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷,A错.N、C间的电场方向沿x轴正方向,C点场强为0,B错.根据N→D间图线的斜率大小先减小后增大可知,场强先减小到零后反向增大,C正确;正电荷从N移到D,由E p=qφ知,电势能先减小后增大,D错.10如图9所示,虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场,一带电粒子图9质量为m=2.0×10-11 kg、电荷量为q=+1.0×10-5 C,从a点由静止开始经电压为U=100 V 的电场加速后,垂直于匀强电场方向进入匀强电场中,从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角.已知PQ、MN间距离为20 cm,带电粒子的重力忽略不计.求:(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度v 1;(2)匀强电场的场强大小;(3)ab 两点间的电势差.解析 (1)由动能定理得:qU =12m v 21代入数据得v 1=104 m/s(2)因带电粒子重力不计,则进入PQ 、MN 间电场中后,做类平抛运动,粒子沿初速度方向做匀速直线运动:d =v 1t .粒子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动:v y =at .由题意得:tan 30°=v 1v y由牛顿第二定律得qE =ma联立以上相关各式并代入数据得:E =3×103 N /C ≈1.73×103N/C(3)由动能定律得:qU ab =12m v 2=12m (v 21+v 2y ) 联立以上相关各式代入数据得:U ab =400 V答案 (1)104 m /s (2)1.73×103N/C (3)400 V 11.[电场中带电粒子的能量问题] 两个带等量正电的点电荷,固定在图10中P 、Q 两点,MN 为PQ 连线的中垂线,交PQ 于O 点,A 为MN 上的一点.一带负电的试探电荷q ,从A 点由静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则( )图10A .q 由A 向O 的运动是匀加速直线运动B .q 由A 向O 运动的过程电势能逐渐减小C .q 运动到O 点时的动能最大D .q 运动到O 点时电势能为零答案 BC解析 根据等量同种电荷形成的电场的特点、力与运动的关系、功能关系解决问题.等量同种电荷的电场线如图所示,负试探电荷q在A点由静止释放,在电场力的作用下从A向O做变加速直线运动,且电场力做正功,电势能减小,A错误,B正确;负试探电荷q通过O点后在电场力的作用下向下做变减速运动,因此q运动到O点时的速度最大,动能最大,选项C正确;因无限远处的电势为零,则O点的电势φ≠0,所以q在O点的电势能不为零,选项D错误.12.[电场中功能关系问题]如图11所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力F将小球向图11下压至某位置静止.现撤去F,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中() A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒B.小球的重力势能增加-W1C.小球的机械能增加W1+12m v2D.小球的电势能减少W2答案BD解析本题考查势能大小的计算和机械能守恒定律.由于电场力做正功,故小球与弹簧组成的系统机械能增加,机械能不守恒,故A选项错误;重力做功是重力势能变化的量度,由题意知重力做负功,重力势能增加,增加量为-W1,故B选项正确;小球增加的机械能等于重力势能的增加量与小球动能的增加量之和,即-W1+12m v2,故C选项错误;根据电场力做功是电势能变化的量度,电场力做正功电势能减少,减少量为W2,故D选项正确.13.(2014·北京·15)如图12所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面.下列判断正确的是()图12A.1、2两点的场强相等B.1、3两点的场强相等C.1、2两点的电势相等D.2、3两点的电势相等答案 D解析本题考查电场线与等势面的特点,根据电场线的疏密程度判断场强大小,电场线越密,场强越强,则E1>E2,E1>E3,所以选项A、B错;同一等势面上的电势是相等的,选项D正确.14.(2014·江苏·4)如图13所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是()图13A.O点的电场强度为零,电势最低B.O点的电场强度为零,电势最高C.从O点沿x轴正方向,电场强度减小,电势升高D.从O点沿x轴正方向,电场强度增大,电势降低答案 B解析根据电场的叠加原理和电场线的性质解题,根据电场的对称性和电场的叠加原理知,O 点的电场强度为零.在x轴上,电场强度的方向自O点分别指向x轴正方向和x轴负方向,且沿电场线方向电势越来越低,所以O点电势最高.在x轴上离O点无限远处的电场强度为零,故沿x轴正方向和x轴负方向的电场强度先增大后减小,选项B正确.15.(2014·山东·19)如图14所示,半径为R的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A.已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样.一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能E k0沿OA方向射出.下列关于试探电荷的动能E k与离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是()图14答案 A解析根据力与运动的关系和库仑定律解决问题,当试探电荷在球壳内部运动时,不受静电力作用,做匀速直线运动,故动能E k不变.当试探电荷在球壳外部运动时,根据库仑定律,试探电荷受到的库仑斥力越来越小,故试探电荷做加速度减小的加速运动,试探电荷的动能越来越大,但增大得越来越慢.选项A正确,选项B、C、D错误.16.(2014·新课标Ⅰ·21)如图15所示,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN,φP=φF;点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则()图15A.点电荷Q一定在MP的连线上B.连接PF的线段一定在同一等势面上C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功D.φP大于φM答案AD解析本题根据点电荷形成电场中等势面的特点及在任何电场中电场线与等势面垂直的特性进行解题,电场是由正点电荷产生的,所以电场线由正点电荷指向无穷远处,并且跟点电荷距离相等的点,电势相等,场强大小相等.由于φM=φN,φP=φF,所以点电荷Q到M和N的距离相等,到P 和F 的距离相等,即过F 作MN 的中垂线,然后作FP 的中垂线,两中垂线的交点为点电荷Q 所在的位臵,由几何知识得Q 在MP 上,如图所示,故选项A 正确;点电荷形成的电场中等势面是球面,故选项B 错误;正试探电荷与Q 同号,所以受斥力作用,故将其从P 点搬运到N 点时,电场力做正功,故选项C 错误;由几何关系知点电荷Q 距M 的距离大,距P 的距离小,所以φM <φP ,故选项D 正确.17.如图16所示,一电荷量为Q 的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C 点,斜面上有A 、B 两点,且A 、B 和C 在同一直线上,A 和C 相距为L ,B 为AC 中点.现将一带电小球从A 点由静止释放,当带电小球运动到B 点时速度正好又为零,已知带电小球在A点处的加速度大小为g 4,静电力常量为k ,求:图16(1)小球运动到B 点时的加速度大小.(2)B 和A 两点间的电势差(用Q 和L 表示)答案 (1)g 2 (2)kQ L解析 (1)设带电小球所带电荷量为q ,带电小球在A 点时,mg sin 30°-k Qq L 2=ma A 带电小球在B 点时,kQq (L 2)2-mg sin 30°=ma B 且a A =g 4,可解得a B =g 2(2)带电小球由A 点运动到B 点应用动能定理,得mg sin 30°·L 2-qU BA =0 由mg sin 30°-k Qq L 2=ma A =m g 4可得14mg =k Qq L 2,可求得U BA =kQ L18. (2012·海南·3)如图1所示,直线上有O 、a 、b 、c 四点,ab 间的距离与bc 间的距离相等.在O 点处有固定点电荷.已知b 点电势高于c 点电势.若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c 点运动到b 点,再从b 点运动到a 点,则( )图1A.两过程中电场力做的功相等B.前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C.前一过程中,粒子电势能不断减小D.后一过程中,粒子动能不断减小答案 C解析由题意知O点点电荷带正电,其周围部分电场线分布如图所示,负电荷由c到b再到a 的过程中,电场强度不断变大,又bc=ab,故W ab>W bc,故A、B项均错误;负电荷由c b a 过程中,电场力做正功,电势能不断减小,动能不断增加,故C项正确,D项错误.19.将两金属球P、Q固定,让球P带上正电后,形成稳定的电场如图2所示,已知实线为电场线,虚线为等势面,其中A、B、C、D为静电场中的四点,则()图2A.C、D两点的电场强度相同,电势相等B.A、B两点的电势相同,电场强度不同C.将电子从A点移至B点,电场力做负功D.将电子从A点移至D点,电势能增大答案 C解析C、D两点在同一等势面上,电势相等,但场强方向不同,故电场强度不相同,则A选项错误;A、B两点不在同一等势面上,电势不相同,场强方向相反,电场强度不同,故B选项错误;由题图可知从A点移至B点电势降低,故将电子从A点移至B点,电场力做负功,则C选项正确;A点、D点在同一等势面上,故将电子从A点移至D点,电场力不做功,电势能不变,故D选项错误.20.如图3甲所示,Q1、Q2是两个固定的点电荷,其中Q1带正电.在它们连线的延长线上有a、b两点,一带正电的试探电荷以一定的初速度从a点沿直线经b点向远处运动,其v-t图象如图乙所示.若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放,则该试探电荷()图3A.一定做加速运动B.可能先做加速运动,后做减速运动C.电势能可能增加D.运动过程中所在位置的电势逐渐升高答案 A解析根据试探电荷的速度—时间图象可知,b点的加速度为零,正电荷在ab上做减速运动,所以Q2带负电,且电荷量小于Q1所带的电荷量.因此在Q1左侧的合电场方向向左,若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放,则该试探电荷一定向左做加速运动,电场力做正功,电势能减小,电势降低,A正确,B、C、D错误.21.某区域的电场线分布如图4所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始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轴正方向,粒子的重力忽略不计.在O到A运动过程中,下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能E k和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是()图4答案 B解析由题图可知,从O到A点,电场线先由密到疏,再由疏到密,电场强度先减小后增大,方向不变,因此粒子受到的电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,故A错误,B正确;沿着电场线方向电势降低,而电势与位移的图象的斜率表示电场强度,因此C错误;由于电场力做正功,导致粒子电势能减小,则动能增加,且图象的斜率先减小后增大,故D错误.22.如图5所示,在xOy坐标系中,x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷+Q、-Q,B、D两点分别位于第二、四象限,ABCD为平行四边形,边BC、AD分别与y轴交于E、F,以下说法正确的是()图5A.E、F两点电势相等B.B、D两点电场强度相同C.试探电荷+q从B点移到D点,电势能增加D.试探电荷+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同答案ABD解析等量异种点电荷+Q、-Q连线的垂直平分线是一条等势线,所以y轴是一条等势线,E、F的电势相等,故A正确.根据电场线的分布情况和对称性可知,B、D两点电场强度相同,故B正确.根据顺着电场线电势降低可知,B点的电势高于D点的电势,而正电荷在电势高处电势能大,所以试探电荷+q从B点移到D点,电势能减小,故C错误.由以上分析可知,B、E间的电势差等于F、D间的电势差,根据电场力做功公式W=qU得知+q从B点移到E点和从F点移到D点,电场力对+q做功相同,故D正确.23.如图6所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹.粒子先经过M点,再经过N点.可以判定()图6A.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力B.M点的电势高于N点的电势C.粒子带正电D.粒子在M点的动能大于在N点的动能答案BC解析电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密集,场强越大.M点所在区域电场线比N 点所在区域电场线疏,所以M点的场强小,粒子在M点受到的电场力小,故A错误.沿电场线方向,电势逐渐降低.从总的趋势看,电场线的方向是从M到N的,所以M点的电势高于N点的电势,故B正确.如图所示,用“速度线与力线”的方法,即在粒子运动的始点M作上述两条线,显然电场力的方向与电场线的方向基本一致,所以粒子带正电,C正确.由于粒子的速度方向与电场力方向的夹角为锐角,所以电场力做正功,粒子的电势能减小,由能量守恒知其动能增加,故D错误.24.两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图7中虚线所示,一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场,其运动轨迹为图中实线所示,若粒子只受静电力作用,则下列关于带电粒子的判断正确的是图7A.带正电B.速度先增大后减小C.电势能先增大后减小D.经过b点和d点时的速度大小相同答案CD解析根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知,粒子带负电,选项A错误;粒子从a到c到e 的过程中电场力先做负功后做正功,速度先减小后增大,电势能先增大后减小,选项B错误,C正确;因为b、d两点在同一等势面上,所以在b、d两点的电势能相同,所以粒子经过b 点和d点时的速度大小相同,选项D正确.25.如图8所示,虚线a、b、c代表电场中一簇等势线,相邻等势线之间的电势差相等,实线为一带正电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,质点先后通过这条轨迹上的P、Q两点,对同一带电质点,据此可知()图8A.三个等势线中,a的电势最高B.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大C.带电质点通过P点时的电场力比通过Q点时大D.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大答案BC解析根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直,画出P、Q两点处场强的方向如图所示.则可知,三个等势线中a的电势最低,故A错误.质点从P到Q的过程,电场力做负功,质点的电势能增大,动能减小,则质点通过P点时的动能比通过Q点时大,在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小,故B正确,D错误;根据电场线的疏密程度可知,P点的电场强度大于Q点,则带电质点在P点受到的电场力大于Q点,故C正确.26.如图9甲所示,真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴.理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示,则()(右侧面积表示电势)图9A.x2处场强和x1处的场强大小相等、方向相同B.球内部的电场为匀强电场C.x1、x2两点处的电势相同D.假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动,则从x1移到R处电场力做的功大于从R移到x2处电场力做的功答案AD解析根据题图乙所示的x轴上各点的电场强度随x变化关系,x2处场强和x1处场强大小相等、方向相同,球内部的电场为非匀强电场,选项A正确,B错误.易判断x1点处的电势大于x 2点处的电势,选项C 错误.由电场力做功的公式及题图乙可知,假设将一个带正电的试探电荷沿x 轴移动,则从x 1移到R 处电场力做的功大于从R 移到x 2处电场力做的功,选项D 正确.27.如图10所示,MPQO 为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E ,ACB 为光滑固定的半圆形轨道,轨道半径为R ,A 、B 为圆水平直径的两个端点,AC 为14圆弧.一个质量为m 、电荷量为-q 的带电小球,从A 点正上方高为H 处由静止释放,并从A 点沿切线进入半圆轨道.不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是( )图10A .小球一定能从B 点离开轨道B .小球在AC 部分可能做匀速圆周运动C .若小球能从B 点离开,上升的高度一定小于HD .小球到达C 点的速度可能为零答案 BC解析 本题考查学生对复合场问题、功能关系、圆周运动等知识综合运用分析的能力.若电场力大于重力,则小球有可能不从B 点离开轨道,A 错.若电场力等于重力,小球在AC 部分做匀速圆周运动,B 正确.因电场力做负功,有机械能损失,上升的高度一定小于H ,C 正确.由圆周运动知识可知若小球到达C 点的速度为零,则在此之前就已脱轨了,D 错.28.在一个水平面上建立x 轴,在过原点O 垂直于x 轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E =6.0×105 N /C ,方向与x 轴正方向相同.在O 处放一个电荷量q =-5.0×10-8 C 、质量m =1.0×10-2kg 的绝缘物块,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x 轴正方向给物块一个初速度v 0=2.0 m/s ,如图11所示,求物块最终停止时的位置.(g 取10 m/s 2)图11答案 在O 点左侧距O 点0.2 m 处解析 物块先在电场中向右减速,设运动的位移为x 1,由动能定理得。

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