2021年高考物理重难点复习：电场能的性质

2021年高考物理重难点复习：电场能的性质
热点题型一电势高低、电势能大小的判断
1．电势高低的判断
2.电势能大小的判断
3.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．
【例1】如图所示，虚线表示某电场的等势面，实线表示一带电粒子仅在电场力作用下
运动的径迹．粒子在A点的加速度为a A、动能为E k A、电势能为E p A；在B点的加速度为
a B、动能为E k B、电势能为E p B.则下列结论正确的是()
A．a A>a B，E k A>E k B B．a A<a B，E p A>E p B C．a A<a B，E p A<E p B D．a A>a B，E k A<E k B 【答案】C
【解析】根据图中等势面分布可知，＋5 V等势面处场强小于－5 V等势面处场强，带电粒子在A点所受的电场力小于在B点所受的电场力，根据牛顿第二定律，a A<a B，选项A、D 错误；根据带电粒子运动轨迹可知粒子受到指向轨迹AB凹侧的力作用，带电粒子从A到B，电场力做负功，电势能增大，E p A<E p B，动能减小，E k A>E k B，选项C正确，B错误．
【变式1】某静电除尘设备集尘板的内壁带正电，设备中心位置有一个带负电的放电极，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，C点与B点关于放电极对称，下列说法正确的是()
A．A点电势低于B点电势B．A点电场强度小于C点电场强度C．烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能D．烟尘颗粒在A点的电势能小于在B 点的电势能
【答案】AC
【解析】由沿电场线方向电势降低可知，A点电势低于B点电势，A正确；由图可知，A点处电场线比C点处密集，因此A点的场强大于C点场强，B错误；烟尘颗粒带负电，从A 到B的过程中，电场力做正功，动能增加，烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能，电势能减小，烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能，C正确，D错误．
【变式2】(多选)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B，电势能分别为E p A、E p B.下列说法正确的是()
A ．电子一定从A 向
B 运动 B ．若a A ＞a B ，则Q 靠近M 端且为正电荷
C ．无论Q 为正电荷还是负电荷一定有E p A ＜E p B
D ．B 点电势可能高于A 点电势
【答案】 BC
【解析】 若Q 在M 端，由电子运动的轨迹可知Q 为正电荷，电子从A 向B 运动或从B 向A 运动均可，由于r A ＜r B ，故E A ＞E B ，F A ＞F B ，a A ＞a B ，φA ＞φB ，E p A ＜E p B ；若Q 在N 端，由电子运动的轨迹可知Q 为负电荷，且电子从A 向B 运动或从B 向A 运动均可，由r A ＞r B ，故E A <E B ，F A <F B ，a A <a B ，φA ＞φB ，E p A ＜E p B .综上所述选项A 、D 错误，选项B 、C 正确．
热点题型二 电势差与电场强度的关系
1．公式E ＝U d
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.电场线、电势、电场强度的关系
(1)电场线与电场强度的关系：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．
3．E ＝U d
在非匀强电场中的三点妙用。