高三物理一轮复习——电场能的性质的理解
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高三物理一轮复习——电场能的性质的理解知识梳理
1.电势高低的四种判断方法
(1)依据电场线方向:沿电场线方向电势逐渐降低.
(2)依据电场力做功: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.
(4)依据电势能的高低:正电荷在电势能大处电势较高,负电荷在电势能大处电势较低.2.电势能大小的四种判断方法
(1)做功判断法:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大.
(2)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.
(3)公式法:由E p=qφ,将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行判断.
(4)能量守恒法:在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大.
例1(2019·全国卷Ⅲ·21改编)如图1,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点.则()
图1
A.a点和b点的电势相等
B.a点和b点的电场强度大小相等
C.a点和b点的电场强度方向相反
D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
答案B
解析a、b两点到两点电荷连线的距离相等,且关于两点电荷连线中点对称,可知a、b两点的电场强度大小相等,方向相同,选项B正确,C错误;两个顶点a、b在两点电荷q和-q连线的垂直平分面两侧,故a点和b点电势不相等,且φb>φa,将负电荷从a点移到b 点,电场力做正功,电势能减少,选项A、D错误.
变式1(2019·浙江稽阳市联考)如图2所示,空间某处为一匀强电场E和一场源正点电荷
Q 的复合场,在以Q 点为圆心的同一圆周上,有a 、b 、c 、d 四点,其中a 、c 在同一竖直直径上,b 、d 在同一水平直径上,下列对这个复合电场的研究中正确的是( )
图2
A .a 点的场强与c 点的相同
B .b 点的电势可能比d 点高
C .将一负电荷从a 点沿圆弧经b 点移到c 点,电场力先做正功后做负功
D .负电荷在a 点的电势能等于在c 点的电势能
答案 D
解析 a 点与c 点场强方向不同,A 错误;正点电荷Q 在b 、d 两点产生的电势相同,沿匀强电场E 电场线方向电势降低,由此可知b 点电势低,B 错误;按C 选项路径移动负点电荷,电场力先做负功后做正功,C 错误;a 、c 两点的电势相同,则负电荷在a 点的电势能等于在c 点的电势能,故D 正确.
变式2 (2019·浙江浙南名校联盟期末)如图3所示,空间有一圆锥OBD ,点A 、E 分别是两母线的中点.现在顶点O 处固定一正的点电荷,下列说法中正确的是( )
图3
A .
B 、D 两点的电场强度相同
B .平行于底面的圆心为O 1的截面为等势面
C .将一负的试探电荷从A 点沿直径移到E 点,试探电荷的电势能先增大后减小
D .若O 1点的电势为φ1,O 2点的电势为φ2,则O 1、O 2中点的电势小于φ1+φ22
答案 D
解析 点B 、D 到O 点的距离相等,根据点电荷的场强公式E =k Q r 2分析可知,B 、D 两点的电场强度大小相等,但方向不同,故A 错误;点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面,平行于底面的圆心为O 1的截面上各个点到O 点的距离不等,故不是等势面,故B 错误;将一负的试探电荷从A 点沿直径移到E 点,电势先升高后降低,电势能先减小后增大,
C错误;设O1、O2的中点为P,由于O1P间场强大于PO2间场强,由U=Ed知,O1P间的
电势差大于PO2间的电势差,则有:φ1-φP>φP-φ2,则φP<φ1+φ2
2
,故D正确.