高考物理复习:电场力做功和电势能
高考物理总复习 第26讲 电场能的性质讲义
第26讲电场能的性质,13年,T6—选择,考查点电荷周围电势、电势能的大小比较及电场力做功的判断14年,T4—选择,考查电势和场强的关系17年,T8—选择,考查根据电势随距离的变化关系图分析电场强度、电势能的变化15年,T8—选择考查电势和场强以及他们之间的相互关系16年,T3—选择,考查点电荷周围电势高低的判断、电场线与等势面的关系及电场力做功的判断,推理、理解弱项清单,1.电场力做功与电势能变化的关系;2.如何根据电场线以及电势的定义式判断电势的高低;3.匀强电场中电势差与电场强度的关系;4.不能很好的掌握电场线、电场强度、电势、电势差的概念及它们之间的关系.知识整合一、静电力做功与电势能1.静电力做功的特点静电力做功与路径________,只与电荷的________有关(电荷及电场一定时).2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.通常取电荷在__________________处电势能为零.(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=________________.(静电力对电荷做正功,电荷的电势能__________,静电力对电荷做负功,电荷的电势能__________).二、电势等势面1.电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的________与它的________的比值.(2)定义式:____________.(3)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取__________的不同而不同,通常选取__________________处为零电势点.(4)矢标性:电势是____________,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比____________.(5)公式中的q要代入正负号2.等势面:电场中电势相等的点构成的面叫等势面.(1)等势面一定与电场线____________.(2)在同一等势面上移动电荷静电力____________.(3)电场线方向总是从______________的等势面指向____________的等势面.(4)等差等势面越密的地方电场强度____________,反之越小.三、电势差1.电势差定义式:____________.2.电势差特点(1)电势差与电场中的两点位置及电场本身有关,而与移动的电荷________.(2)电势差也等于电势之差U AB=φA-φB,有正负,但无方向,是________量.3.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)公式:__________,只适用于__________.(2)d为某两点沿__________方向上的距离,或两点所在等势面之间的距离.(3)匀强电场中E=____________,电场强度的方向是__________最快的方向.方法技巧考点1 电势高低、电势能大小的判断方法2.电势能大小的判断3.从电场线看电场强度、电场力、电势高低以及等势面的疏密【典型例题1】(17年盐城模拟)如图所示,一对等量正点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线).图中A、B两点电场强度大小分别为E A、E B电势分别为φA、φB.下列判断正确的是( )A.E A>E B,φA>φB B.E A>E B,φA<φBC.E A<E B,φA>φB D.E A<E B,φA<φB考点2 电场线、等势面及运动轨迹问题带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧:(1)判断速度方向:带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向.(2)判断电场力(或场强)的方向:仅受电场力作用时,带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧,再根据粒子的正负判断场强的方向.(3)判断电场力做功的正负及电势能的增减:若电场力与速度方向成锐角,则电场力做正功,电势能减少;若电场力与速度方向成钝角,则电场力做负功,电势能增加.【典型例题2】(17年南通模拟)(多选)如图所示,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( )A.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1.(17年南京模拟)如图,某示波管内的聚焦电场,上下对称分布的实线和虚线分别表示电场线和等势线,一电子分别在a 、b 、c 三点,所受的电场力为F a 、F b 和F c ,所具有的电势能为E a ,E b ,E c ,则他们的大小关系是( )A .F a >F c ,E a <E cB .F a >F b ,E a >E bC .F b <F c ,E b <E cD .F b >F c ,E b >E c考点3 匀强电场中电势差与场强的关系1.在匀强电场中,不与电场线垂直的同一直线上的距离相同的两点间的电势差相等,相互平行的相等线段的两端点电势差也相等.2.在匀强电场中,不与电场线垂直的同一条直线上或几条相互平行的直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比.如图所示AC∥PR,则U AB x AB =U BC x BC =U PQ x PQ =U QR x QR .【典型例题3】 (多选)一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V 、17 V 、26 V .下列说法正确的是( )A .电场强度的大小为2.5 V /cmB .坐标原点处的电势为1 VC .电子在a 点的电势能比在b 点的低7 eVD .电子从b 点运动到c 点,电场力做功为9 eV考点4 用功能关系分析带电粒子的运动1.电场力做功的计算方法(1)由公式W =Fl cos θ计算,此公式只适用于匀强电场.可变形为W =qEd(d =l cos θ),式中d 为电荷初、末位置在电场方向上的位移.(2)由公式W =qU 计算时有两种方法:①三个量都取绝对值,先计算出功的数值,然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功,还是克服电场力做功.②代入符号,将公式写成W AB =qU AB ,特别是在比较A 、B 两点电势高低时更为方便:先计算U AB =W AB q,若U AB >0,即φA -φB >0,则φA >φB ;若U AB <0,即φA -φB <0,则φA <φB . (3)由动能定理计算:W 电场力+W 其他力=ΔE k .(4)由电势能变化计算:W =-ΔE p .2.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、动能三者总和保持不变;(3)除重力以外的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.【典型例题4】 如图所示,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( )A .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2.(多选)如图所示,在竖直平面内xOy 坐标系中分布着与水平方向成45°角的匀强电场,将一质量为m 、带电荷量为q 的小球,以某一初速度从O 点竖直向上抛出,它的轨迹恰好满足抛物线方程y =kx 2,且小球通过点p(1k ,1k).已知重力加速度为g ,则( )A .电场强度的大小为mg qB .小球初速度的大小为g 2kC .小球通过点p 时的动能为5mg 4kD .小球从O 点运动到p 点的过程中,电势能减少2mg k考点5 静电场中的图象1.主要类型(1)vt 图象;(2)φx 图象;(3)Ex 图象.2.应对策略(1)vt 图象:根据vt 图象的速度变化、斜率变化(即加速度的变化),确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况,进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化.(2)φx 图象:①电场强度的大小等于φx 图线的斜率大小,电场强度为零处,φx 图线存在极值,其切线的斜率为零.②在φx 图象中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向.③在φx 图象中分析电荷移动时电势能的变化,可用W AB=qU AB,进而分析W AB的正负,然后作出判断.(3)Ex图象:根据Ex图象中E的正负确定电场强度的方向,再在草纸上画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布.【典型例题5】一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动.取该直线为x轴,起始点O为坐标原点,其电势能E p与位移x的关系如图所示.下列图象中合理的是( )A.电场强度与位移关系B.粒子动能与位移关系C.粒子速度与位移关系D.粒子加速度与位移关系3.两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则( )A.N点的电场强度大小为零B.A点的电场强度大小为零C.NC间场强方向指向x轴正方向D.将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后做负功当堂检测 1.一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示.容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是( )第1题图A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同2.(17年南京模拟)如图所示实线为等量异种点电荷周围的电场线,虚线为以一点电荷为中心的圆,M点是两点电荷连线的中点,若将一试探正点电荷从虚线上N点移动到M点,则( )第2题图A.电荷所受电场力大小不变B.电荷电势能大小不变C.电荷电势能逐渐减小D.电荷电势能逐渐增大3.(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( )第3题图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 BD.B点电势可能高于A点电势4.如图所示,a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个梯形的四个顶点.电场线与梯形所在的平面平行.ab平行于cd,且ab边长为cd边长的一半.已知a点的电势是3 V,b点的电势是5 V,c点的电势是7 V.由此可知,d点的电势为( )第4题图A.1 V B.2 V C.3 V D.4 V5.空间某一静电场的电势φ关于x轴对称分布,如图所示.x轴上a、b两点电场强度在x方向上的分量分别是E xa、E xb,下列说法正确的是( )第5题图A.因为a点电势比b点电势高,所以E xa大于E xbB.E xa的方向与E xb方向相同,均沿x正方向C.一点电荷在a、b点受到电场力是F a大于F bD.点电荷沿x轴从a移动到b的过程中,电势能总是先增大后减小6.(17年镇江模拟)(多选)如图所示,两个等量异号点电荷M、N分别固定在A、B两点,F为AB连线中垂线上某一点,O为AB连线的中点.且AO=OF,E和φ分别表示F处的场强大小和电势.将某试探负点电荷由F处静止释放时,其电势能和加速度大小分别用ε和a 表示,取无穷远处为电势零点.若将负点电荷N移走,则( )第6题图A.E不变B.φ升高C.ε变小D.a变大第26讲 电场能的性质知识整合 基础自测一、1.无关 初、末位置 2.(1)将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功 无穷远处或大地表面 (2)电势能的减少量 E p A -E p B =-ΔE p 减少 增加二、1.(1)电势能E p 电荷量q (2)Φ=E p q (3)零电势点 无穷远处或大地表面(4)标量 零电势大(小)2.(1)垂直 (2)不做功 (3)电势高 电势低 (4)越大3.垂直 平面 球心 球面 为零 最低 最高三、1. U AB =W AB q2.(1)无关 (2)标 3.(1)U =Ed 匀强电场 (2)电场线(3)U d 电势降落方法技巧·典型例题1·A·典型例题2·BC·变式训练1·D 【解析】 由图可知,b 处的电场线最密,c 处的电场线最疏,则b 处的电场强度最大,c 处的电场强度最小,电子在b 处受到的电场力最大,c 处的电场力最小.即F b >F a >F c ;沿电场线的方向电势降低,由图可知,右侧的电势高,左侧的电势低,所以c 处的电势最高,a 处的电势最低,电子带负电,在电势高的地方的电势能小,所以F a >F b >F c ,故D 正确.·典型例题3·ABD 【解析】 如图所示,设a 、c 之间的d 点电势与b 点相同,则ab dc=10-1717-26=79,d 点坐标为(3.5 cm ,6 cm),过c 点作cf ⊥bd 于f ,由几何关系可得cf =3.6 cm ,则电场强度E =U d =26-173.6V/cm =2.5 V/cm ,A 正确;因为四边形Oacb 是矩形,所以有U ac =U ob ,解得坐标原点O 处的电势为1 V ,B 正确;a 点电势比b 点电势低7 V ,电子带负电,所以电子在a 点的电势能比在b 点的高7 eV ,C 错误;b 点电势比c 点电势低9 V ,电子从b 点运动到c 点,电场力做功为9 eV ,D 正确.·典型例题4·C·变式训练2·BC 【解析】 由轨迹方程y =kx 2可知小球运动轨迹为初速度向上的抛物线,合力向右,如图所示,由受力分析可知mg =Eq ,E =2mg q ,A 错误.联立方程1k =12gt 2,1k =v 0t ,解得v 0=g 2k ,B 正确;据动能定理mg 1k =E k -12mv 20,得E k =5mg 4k,C 正确;ΔE p =-W=-Eq2k=-2mg2k=-2mgk,D错误.·典型例题5·D 【解析】粒子的电势能随位移变化的图象斜率对应粒子所受的静电力大小,故可知电场力、电场强度及粒子加速度随位移变化应该是越来越小,故A错,D 对;粒子动能随位移变化的图象斜率对应粒子所受合外力的大小,而此时的合外力即为粒子所受静电力,故B错;粒子沿x轴的运动是一个加速度减小的加速运动,故速度与位移不一定是线性关系,C错.·变式训练3· D 【解析】图象某点切线斜率的绝对值表示电场强度,A、N点的电势等于零,电场强度大小不为零,选项A、B错误;从N到C电势升高,NC间场强方向指向x轴负方向,选项C错误;从N到C电势升高,从C到D电势降低,将一负点电荷从N 点移到C点,电场力做正功,从C点到D点,电场力做负功,选项D正确.故选D.当堂检测1.C 【解析】电场线的疏密反映电场的强弱,电场线越密,电场越强,据图可知,B点的电场强度比A点大,选项A错误;沿电场线电势降低,小球表面的电势比容器内表面的高,选项B错误;容器内表面为等势面,而电场线总与等势面垂直,故B点的电场强度方向与该处内表面垂直,选项C正确;A、B两点等电势,将检验电荷从A点沿不同路径移到B 点,电场力做功均为零,选项D错误.故选C.2.C 【解析】由电场线的分布情况可知,N处电场线比M处电场线疏,则N处电场强度比M处电场强度小,由电场力公式F=qE可知正点电荷从虚线上N点移动到M点,电场力逐渐增大,故A错误.根据顺着电场线方向电势降低,知虚线上各点的电势比正电荷处的电势低,根据U=Ed知:N与正电荷间的电势差小于M与正电荷的电势差,所以N点的电势高于M点的电势,从N点到M点,电势逐渐降低,正电荷的电势能逐渐减小,故C正确,B、D错误.3.BC 【解析】电子在电场中做曲线运动,虚线AB是电子只在静电力作用下的运动轨迹,电场力沿电场线直线曲线的凹侧,电场的方向与电场力的方向相反,如图所示,第3题图由所知条件无法判断电子的运动方向,故A错误;若a A>a B,说明电子在M点受到的电场力较大,M点的电场强度较大,根据点电荷的电场分布可知,靠近M端为场源电荷的位置,应带正电,故B正确;无论Q为正电荷还是负电荷,一定有电势φA>φB,电子电势能E p=-eφ,电势能是标量,所以一定有E p A<E p B,故C正确,D错误.4.C 【解析】ab边与cd边相互平行,相等长度的两点电势差大小相等,a、b两点的电势差为2 V,dc距离为ab的2倍,则d、c两点电势差也是a、b两点间电势差的2倍即4 V,d点的电势为3 V,C正确.5.C 【解析】 由E =U d =ΔΦd知图象Φx 的曲线斜率大小表示电场强度的大小,显然由图可知,E a >E b ,F a =qE a >F b =qE b ,选项C 正确;电场方向总是由高电势点指向低电势点,在a 点的电场强度方向向左,在b 点的电场强度方向向右,故E xa 与E xb 方向相反,电势的高低与电场强度的大小没有关系,故A 、B 错;当点电荷是负电荷时,沿x 轴从a 移到b 的过程中,电场先做正功后做负功,电势能先减小后增大,故D 错.故选C.6.BC 【解析】 根据电场的叠加可知B 移走前F 点的场强比移走后单独A 产生的场强大,所以E 减小,加速度a 减小,A 、D 错误;移走前F 点电势为零,移走后F 点电势大于零, B 正确;电势升高,负电荷的电势能增大,C 正确.。
2023届高考物理一轮复习热点专题讲义:16静电场中的能量(无答案)
高考物理一轮复习案【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 BC.a A<a B,E p A<E p B D.a A>a B,E k A<E k B【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【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 BD.B点电势可能高于A点电势【例2】如图所示,匀强电场的方向平行于xOy 坐标系平面,其中坐标原点O 处的电势为2 V ,a 点的坐标为(0 cm ,4 cm),电势为8 V ,b 点的坐标为(3 cm ,0 cm),电势为8 V ,则电场强度的大小为( )A .250 V/mB .200 V/mC .150 V/mD .120 V/m【变式1】一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V 、17 V 、26 V .下列说法正确的是( )A .电场强度的大小为2.5 V/cmB .坐标原点处的电势为1 VC .电子在a 点的电势能比在b 点的低7 eVD .电子从b 点运动到c 点,电场力做功为9 eV【变式2】如图,同一平面内的a 、b 、c 、d 四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M 为a 、c 连线的中点,N 为b 、d 连线的中点.一电荷量为q (q >0)的粒子从a 点移动到b 点,其电势能减小W 1;若该粒子从c 点移动到d 点,其电势能减小W 2.下列说法正确的是 ( )A .此匀强电场的场强方向一定与a 、b 两点连线平行B .若该粒子从M 点移动到N 点,则电场力做功一定为W 1+W 22C .若c 、d 之间的距离为L ,则该电场的场强大小一定为W 2qLD .若W 1=W 2,则a 、M 两点之间的电势差一定等于b 、N 两点之间的电势差【例3】.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=-20 V,则下列说法正确的是( )A.C点的电势φC=5 V B.C点的电势φC>5 VC.C点的电势φC<5 V D.负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能【例4】阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成的实线为电场线,虚线为等势线,Z轴为该电场的中心轴线,P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则( )A.电极A1的电势低于电极A2的电势B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度C.电子在P点处的动能大于在Q点处的动能D.电子从P至R的运动过程中,电场力对它一直做正功【变式】如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称.忽略空气阻力.由此可知( )A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小【例5】.(多选)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V.一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV.下列说法正确的是( )A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4 eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍【变式】如图所示,M、N、P三点位于直角三角形的三个顶点上,∠PMN=30°,∠MNP =60°,一负点电荷位于三角形的平面上,已知M点和N点的电势相等,P点的电势与MN中点F的电势相等,则下列说法正确的是 ( )A.M点和P点的电场强度相等B.N点和P点的电场强度相等C.同一正电荷在M点时的电势能大于在P点时的电势能D.同一正电荷在N点时的电势能小于在P点时的电势能1.(多选)一个点电荷,从静电场中的a点移到b点,若在a点和b点的电势能相等,则( )A.a、b两点的电势一定相等B.a、b两点场强可能相等C.作用于该点电荷的电场力一定始终与其移动方向垂直D.该点电荷一定沿等势面移动2.如图所示,静电喷涂时,被喷工件接正极,喷枪口接负极,它们之间形成高压电场。
高考物理电场公式总结
高考物理电场公式总结8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}9.电势能:EA=qA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),A:A点的电势(V)}10.电势能的变化EAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B 位置时电势能的差值}11.电场力做功与电势能变化EAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}13.平行板电容器的电容C=S/4kd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,:介电常数)常见电容器〔见第二册P111〕14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=EK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m注:(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;(3)常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98];(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关; (5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;(6)电容单位换算:1F=106F=1012PF;(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.6010-19J;(8)其它相关内容:静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。
高考物理一轮复习考点精析电势电势能
2024年高考考点精析:电势、电势能知识要点零、静电力做功的特点1、在电场中移动电荷时静电力做功与路径无关,只与有关.2、在匀强电场中,静电力做的功 W= ,其中d为沿电场线方向的位移.一、电势能1、定义:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移到位置时所做的功.2、电场力做功与电势能变化的关系:定性关系;电场力做正功,电荷的电势能 ; 反之,电荷克服电场力做功,电荷的电势能.定量关系;静电力做的功等于电势能的,W AB=Ep A Ep B3、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,或把电荷在地球表面的电势能规定为零.二、电势1、定义:电荷在电场中某点的与它的的比值.2、定义式:φ=3、矢标性: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.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、电场线指向电势的方向.三、电势差1、定义:电场中两点间电势的2、移动电荷做功与电势差的关系:电荷在电场中由一点A移到另一点B时,与的比值等于电势差,公式 Ua= 。
单位:伏特3、影响因素:电势差U AB由决定,与移动的电荷q及静电力做的功W AB无关,与电势零点的选取无关.【例1】(电势能与电势的理解)下面关于电势和电势能的说法正确的是( )A.电荷在电场中电势越高的地方,具有的电势能也一定越大;B.在负的点电荷的电场中的任一点,正电荷的电势能大于负电荷的电势能;C.电势降低的方向,一定就是场强方向;【例2】(电势能与电势的理解)下列说法中正确的是( )。
(A)电荷移动时电场力做正功,电势一定降低(B)电荷移动时电场力做正功,电势能一定减少(C)靠近正电荷处场强较大,靠近负电荷处场强较小(D)靠近正电荷处电势较高,靠近负电荷处电势较低【例3】(特殊电场)如图所示,Q1、Q2,为两个被固定的正负点电荷,在它们的连线的延长线上的a点,电场强度恰好为零,现把另一正电荷q从b点移到c点,该电荷的电势能将( )A.不断增大B.不断减小【电势能与电势概念】【例4】一个带正电的点电荷由电场中的a点运动到b点,电势能增大,则( ) 点的场强一定小于b点的场强点的场强一定大于b点的场强【例5】如图,a、b是正点电荷电场中的一条电场线上的二点,二点的电势和电场强度分别为φa、φb和E a、E b, 则他们的大小关系是( )A.φa>φb,Ea>EbB.φa>φb,Ea<EbC .φa=φb,Ea=E bD.φa<φb,Ea>Eb【例6】假设沿x轴方向电场为正,则正电荷从x₁运动到x₂, 电势能的变化是( )C.电势能先减小再增大D.电势能先减小再增大再减小【例7】空间分布有一方向平行于x 轴的静电场,其电势φ随x 的分布如图所示。
高三物理电场力做功与电势能、电势、电势差 知识精讲doc
高三物理电场力做功与电势能、电势、电势差一. 教学内容:电场力做功与电势能、电势、电势差[教学过程]一、电场力做功的特点和电势能1. 电场力做功的特点:只与电荷的始、末位置有关,与电荷经过的路径无关。
2. 电势能:电荷在电场中所具有的势能叫电势能。
特点:① 与参考点(零势能位置)选取有关;②是电荷与所在电场所共有的3. 电场力做功与电势能的关系:在电场中移动电荷时,电场力对电荷做正功,电势能减少;电场力对电荷做负功,电势能增加。
电场力做的功等于电势能的变化量,即:PB PA P AB E E E W -=∆=也就是说,电荷在电场中某点(A )的电势能,等于静电力(电场力)把它从该点移动到零势能位置(B )时电场力所做的功。
若取0=PB E 则θcos AB AB PA qEL W E ==(对匀强电场)=AB qU (对所有电场)应用电场力做功的计算公式qU W =时,有两种方法:(1)依照课本的要求,三个量都取绝对值,先计算出功的数值,然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功,还是克服电场力做功。
(2)代入符号使用,将公式写成AB AB qU W =,特别是在比较A 、B 两点电势高低时更为方便:先计算q W U AB AB /=,若0>AB U ,即0>-B A φφ,则B A φφ>;若0<AB U ,即0<-B A φφ,则B A φφ<。
二、电势等势面1. 电势:电荷在电场中某点(A )的电势能(PA E )与它的电荷量(q )的比值,叫做这一点的电势。
用φ表示。
即qE PAA =φ。
电场中电势的高低:顺电场线的方向逐渐降低。
电势零位置的选取与零电势能位置选取相似。
例1. 如图所示,点电荷Q 形成电场,现把一个q =-2.0×10-8C 试探电荷由无穷远处分别移到电场中的A 、B 、C 三点,电场力做正功还是负功?若移动电荷分别做功为6.0×10-7J 、4.0×10-7J 、1.0×10-7J ,以无穷远处为零电势点,这三点的电势分别为多少?若选择B 点为零电势点,这三点的电势又分别为多少?解析:(1)负电荷受到的电场力方向与位移方向一致,故电场力做正功(2)设无穷远处与A 点的电势差为U ∞A ,则有U ∞A =87102100.6--∞⨯-⨯=q W A =-30V而U ∞A =A ϕϕ-∞=-30V 由题意∞ϕ=0 所以A ϕ=30V同理可得B ϕ=20V C ϕ=5V(3)因为U AB =A ϕ-B ϕ=(30-20)V=10V 若B ϕ=0,则A ϕ=U AB =10V ,同理C ϕ=-15V例2. 在静电场中,下列说法中错误的是:( ) A. 电场强度为零的点,电势也一定为零B. 电场强度处处相等的区域内,电势也一定处处相等C. 只在电场力作用下,正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动D. 沿着电场线方向电势一定越来越低解析:电场强度和电势是从不同的角度描述电场性质的两个物理量,前者从力的角度,后者从能量的角度,两者之间没有直接的对应关系。
高中物理电场中的电势能与电场力做功关系
高中物理电场中的电势能与电场力做功关系在高中物理的学习中,电场这一板块是重点也是难点。
其中,电势能与电场力做功的关系更是需要我们深入理解和掌握的关键知识点。
首先,我们来了解一下什么是电势能。
电势能是指电荷在电场中由于位置而具有的能量。
就好比一个物体在重力场中由于高度而具有势能一样,电荷在电场中也具有势能。
那么电场力做功又是什么呢?当电荷在电场中移动时,电场力对电荷所做的功就称为电场力做功。
电势能和电场力做功之间存在着密切的关系。
电场力做功与电势能的变化量有着直接的关联。
具体来说,电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。
为了更清晰地理解这一关系,我们可以通过一个简单的例子来分析。
假设一个正电荷在电场中受到电场力的作用而从 A 点移动到 B 点,如果电场力的方向与电荷移动的方向相同,那么电场力做正功。
因为电场力对电荷做功,使得电荷的电势能减少,就好像是电场力把电荷的一部分电势能转化为了电荷的动能,让电荷运动得更快了。
反之,如果电场力的方向与电荷移动的方向相反,那么电场力做负功。
在这种情况下,电荷的电势能增加,就好像是外界对电荷做功,给电荷增加了电势能。
从能量守恒的角度来看,电势能和动能的总和是保持不变的。
当电场力做功时,只是电势能和动能之间相互转化。
在计算电场力做功时,我们通常使用公式 W = qU ,其中 W 表示电场力做功,q 是电荷量,U 是两点之间的电势差。
而电势能的表达式为 Ep =qφ ,其中φ 是某点的电势。
需要注意的是,电势能是一个相对的量,它的大小取决于所选的零势能点。
就像在重力势能中,我们可以选择地面为零势能面一样,在电场中我们也可以根据问题的方便性来选择零势能点。
在实际的问题中,我们常常需要根据已知条件来判断电场力做功的情况,进而分析电势能的变化。
比如,在一个匀强电场中,已知电荷的电荷量、移动的距离以及电场强度,我们就可以先求出电势差,然后利用公式计算电场力做功,从而得出电势能的变化。
高考物理专题复习 专题六 静电场(共26张PPT)
W2q.的再点W将电AQ荷B1=从Q2qC从点U无沿A穷BC远B移处到移WB到A点BC=并点-固△.定E下pA.列B=最说E后法PA-将正EP一确B 电的荷有E 量U为-
本 规 律
其C.它Q公2从式无:穷(远1)处U移A到BC=点φ的A-过φ程B中(所2)受匀电强场电力场做中的功W为 dq2EW d
专题六 静电场
江苏省邗江中学
主要公式
电场力、电场强度: F=qE
E=
F q
电场力做功、电势能公式:
F= K
qQ r2
E=
K
Q r2
WAB=qUAB
WAB=-△EpAB=EPA-EPB EPA =q φA
其它公式:(1)UAB=φA-φB
(2)匀强电场中
EU d
W qE d
电容公式: C Q
U
d qE
d
C.Q2从无穷远处移到C点的过程中 所受电场力做的功为2W
D.Q2在移到C点后的电势能为-4W
例+无电电q1穷的场场.(远2点强力0处电度做19(荷、功·江电固电、苏势定场电卷为在力势)0如A:能)点图公移F.所=式到q先示E:C将,点一A,EB电=此CE荷Fq为过PA量等=程q也边中φF为=A三,K+角电qqrQ2的形场点,力电E电做=荷荷功K Qr量Q为2 1为从- 基
常见电场线
等势面特点
(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,即与场强方向垂直
(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面
(4)等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越 密的地方电场线越密,即场强越大)
常见等势面
例+无电电q1穷的场场.(远2点强力0处电度做19(荷、功·江电固电、苏势定场电卷为在力势)0如A:能)点图公移F.所=式到q先示E:C将,点一A,EB电=此CE荷Fq为过PA量等=程q也边中φF为=A三,K+角电qqrQ2的形场点,力电E电做=荷荷功K Qr量Q为2 1为从- 基
高考物理总复习 电场的能的性质
能力命题点一 电势高低与电势能大小的判断
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 UAB=WqAB,将 WAB、q 的正负号代入,由 UAB 的正负判断 φA、φB 的高低。 (3)依据场源电荷的正负: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。 (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 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 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 06 ___电__势__能__的__减__少__量______,即 WAB=EpA-EpB。 ③大小:电荷在某点的电势能,等于 07 _将__电__荷__从__该__点__移__到___零__势__能__位__置__时__静__电__力__做__的__功___。
2.两个等量同号点电荷的电势特征 (1)两个等量正点电荷电场中各点电势均为正值,两个等量负点电荷电 场中的各点电势均为负值,两个等量正点电荷电场的等势面如图 3 中虚线 所示。
(2)在两个等量正点电荷连线上,பைடு நூலகம்连线的一端到另一端电势先降低再 升高,中点处的电势最低但不为零,将两电荷连线的中点作为坐标原点, 两电荷连线作为 x 轴,则两电荷连线所在直线上的各点电势 φ 随 x 变化的 图象如图 4 所示。
2.电势能高低的四种判断方法 (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 Ep=qφ,将 q、φ 的大小、正负号一起代入公式,据计 算结果可判断电势能 Ep 的大小。 (4)能量守恒法:仅电场力做功时,电势能和动能相互转化,总和不变。 当动能增大时,电势能减小;当动能减小时,电势能增大。
高考物理一轮复习 第7章 静电场 第2节 电场能的性质教案-人教版高三全册物理教案
第2节 电场能的性质一、电势能和电势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与它的电荷量的比值。
(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。
二、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 。
三、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X 围:匀强电场。
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。
(×) (2)沿电场线方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。
(×)(3)A 、B 两点间的电势差等于将正电荷从A 点移到B 点时静电力所做的功。
(×)(4)A 、B 两点的电势差是恒定的,所以U AB =U BA 。
(×)(5)等差等势线越密的地方,电场线越密,电场强度越大。
高考复习之物理-电势电势能电功
电场与重力场的对照
比较 力 场强 势能 势
重力场 G=mg
g=G/m
Ep=mgh
Ep/m=gh
电场
F=qE
E=势只与电场本身性质有关,它反映了电场能的性质。 1关系:顺着电场线,电势降低最快。垂直于电场线, 关系: 关系 顺着电场线,电势降低最快。垂直于电场线, 电势不变。 电势不变。 2定量关系:E=U/d,U=Ed (匀强电场 定量关系: 匀强电场) 定量关系 , 匀强电场 意义: 反映了沿电场方向上单位长度上降落的电势差 意义:E反映了沿电场方向上单位长度上降落的电势差 即电势降落快慢)。 (即电势降落快慢)。 E大,表示电势降落快,是否表示这点电势大呢? 大 表示电势降落快,是否表示这点电势大呢? 3.等势面:电势相等的点所构成的面。(一般一组等势 等势面: 。(一般一组等势 等势面 电势相等的点所构成的面。( 面,相邻等势面间电势差相等) 相邻等势面间电势差相等) 等势面与电场线处处垂直。 等势面与电场线处处垂直。 等势面越密的地方,电场线也越密。 等势面越密的地方,电场线也越密。
电势能
1.电势能:电荷在电场中由于受电场力作用而具有的其大 电势能: 电势能 小取决于它在电场中的位置的能。 小取决于它在电场中的位置的能。 2.电功与电势能变化 电功与电势能变化的关系? 电功与电势能变化 定量: 定量:WAB= EA--EB =—∆E, 电场力所做的功等于电势 能的减少量。 能的减少量。 问题:① 若电荷从A到B,电场力做功8J,则电势能?若 A点电势能为4J,则在B点电势能为?若电荷从A到B, 电场力做功—8J,则电势能? ② 对负电荷做正功,电势能是否就增加呢?若在负电 荷的电场中呢? 当只有电场力做功时,能量转化?(能量只在动能与电 当只有电场力做功时 势能间转化,总量不变)
电场能的性质复习课件
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
2021高考物理二轮复习专题3第1课带电粒子在电场中的运动试题
2021高考物理二轮复习专题3第1课带电粒子在电场中的运动试题考点一电场的性质1.电场强度.2.电场力做功与电势能.(1)电势和电势能的相对性:电场中某点的电势、电荷在电场中某点的电势能的数值大小与电势零点选取有关;(2)电场力做功与电势能的关系:电场力对电荷做的功等于电荷的电势能的减少量,即W=-ΔE p.3.电势、电势差.(1)电势与电势能:E p=qφ(运算时带正负号).电势和电势能均为标量,电势的正负反映电势的高低,电势能的正负反映电荷电势能的大小.(2)电势差与电场力做功:W AB=qU AB=q(φA-φB)(运算时带正负号).注意:①电势与场强无直截了当关系,零电势处能够人为选取,而场强是否为零则由电场本身决定;②电场力做功与路径无关.考点二电场的形象描述(1)电场线与等势面关系:①电场线与等势面垂直;②电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(沿着电场线的方向电势降低得最显著);③电场线越密处,等差等势面也越密.(2)等量异、同种电荷周围的电场.考点三电场的应用(1)电容器:电容定义式C=QU;平行板电容器的决定式C=εr S4πkd.(2)加速和偏转:带电粒子在电场中的加速问题一样选用动能定理求解,带电粒子在电场中的轨迹问题一样用曲线运动的速度、合力与轨迹的关系求解,带电粒子在匀强电场中的偏转一样用运动的分解与合成的方法求解.课时过关(A 卷)一、单项选择题1.(2020·安徽高考)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电荷量分别为q 1和q 2.其间距离为r 时,它们之间相互作用力的大小为F =k q 1q 2r 2,式中k 为静电力常量.若用国际单位制的差不多单位表示,k 的单位应为(B )A .kg ·A 2·m 3B .kg ·A -2·m 3·s -4C .kg ·m 2·C -2D .N ·m 2·A -2解析:由k =Fr 2q 1q 2可得单位为N ·m 2C 2=kg ·m/s 2·m 2C 2=kg ·m ·m 2(A ·s )2·s 2=kg ·m 3A 2·s 4,故选B. 2.如图,将两个等量正点电荷Q 固定放置.一试探电荷q 在它们连线垂直平分线上的P 点由静止开释,仅在电场力作用下向下运动,则(B)A .q 带负电B .q 带正电C .q 在运动过程中电势能不断增大D .q 在运动过程中动能先增大后减小解析:因两个场源电荷在中垂线下侧的合场强向下,q 受的力向下才向下运动,故其带正电,运动过程电场力做正功,电势能减小,动能增大.3.如图所示,电场中的一簇电场线关于y 轴对称分布,O 点是坐标原点,M 、N 、P 、Q 是以O 为圆心的一个圆周上的四个点,其中M 、N 在y 轴上,Q 点在x 轴上,则(D )A.M点电势比P点电势高B.OM间的电势差等于NO间的电势差C.一正电荷在O点的电势能小于在Q点的电势能D.将一负电荷从M点移到P点,电场力做正功解析:由图可知,场源电荷必定在O点以下的y轴上,电场线与等势面处处正交,沿电场线方向电势降低最快,则过P点的等势面对应的电势较高,选项A错误;电场线密处,等势面也越密,因此NO之间的电势差较大,选项B错误;正电荷的电势能的高低能够看电势的高低,过O点的等势面与x轴相切,过Q点的等势面与x轴相交,因此O点的电势比Q 点高,选项C错误;用同样的方法作等势面,MP之间的电势差小于零,将负电荷从M点移到P点,电场力做正功,选项D正确.4.(2020·安徽高考)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中能够认为重金属原子核静止不动.图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(C)A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点解析:由库仑定律,可得两点电荷间的库仑力的方向在两者的两线上,同种电荷相互排斥,由牛顿第二定律,加速度的方向确实是合外力的方向,故C正确,A、B、D错误.5.(2020·浙江高考)如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在金属极板中间,则(D)A .乒乓球的左侧感应出负电荷B .乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上C .乒乓球共受到电场力,重力和库仑力三个力的作用D .用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞解析:从图中可知金属板右侧连接电源正极,因此电场水平向左,故乒乓球上的电子移动到右侧,即乒乓球的右侧感应出负电荷,A 错误;乒乓球右侧带负电,受到的电场力向右,乒乓球左侧带正电,受到的电场力向左,因为左右两侧感应出的电荷量相等,因此受到的电场力相等,乒乓球受到扰动后,最终仍会静止,可不能吸附到左极板上,B 错误;乒乓球受到重力和电场力作用,库仑力即为电场力,C 错误;用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,乒乓球带正电,在电场力作用下,与左极板接触,然后乒乓球带负电,又在电场力作用下,运动到右极板,与右极板接触后乒乓球带正电,在电场力作用下,运动到左极板,如此重复,即乒乓球会在两极板间来回碰撞,D 正确.二、多项选择题6.(2020·广东卷)如图所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电量为+Q 的小球P ,带电量分别为-q 和+2q 的小球M 和N ,由绝缘细杆相连,静止在桌面上,P 与M 相距L ,P 、M 和N 视为点电荷,下列说法正确的是(BD )A .M 与N 的距离大于LB .P 、M 和N 在同一直线上C .在P 产生的电场中,M 、N 处的电势相同D .M 、N 及细杆组成的系统所受合外力为零解析:将M 、杆、N 看作整体,M 、N 分别所受P 施加的库仑力必为一对等大反向的平稳力,选项B 正确,由k Qq L 2=k Q ×2q r 2,得r =2L ,∴MN =(2-1)L <L ,选项A 错.由单个正点电荷电场中的电势分布规律知φM >φN ,选项C 错.P 、M 、杆、N 整体静止,合外力必为零,选项D 正确.7.如图所示,MN 是一正点电荷产生的电场中的一条电场线.一个带负电的粒子(不计重力)从a 运动到b 穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示.下列结论正确的是(CD )A .点电荷一定位于M 点的左侧B .带电粒子从a 运动到b 的过程中动能逐步减小C .带电粒子在a 点的加速度小于在b 点的加速度D .带电粒子在a 点时的电势能大于在b 点时的电势能解析:由题意知,当粒子通过MN 时,电场力的方向在MN 这条直线上,又因力指向轨迹弯曲的内侧,故电场力的方向为M 到N ,又粒子带负电,因此电场线的方向为N 到M ,该电场线为正点电荷产生电场中的一条,因此正点电荷在N 的右侧,因此A 错误;b 点更靠近点电荷,依照点电荷的场强公式E =k Q 2r2知,b 点的电场强度大于a 点的电场强度,粒子在b 点受电场力大,加速度大,因此C 正确;由上述分析知,粒子从a 运动到b 的过程中电场力做正功,因此动能增大,电势能减小,故带电粒子在a 点时的电势能大于在b 点时的电势能,因此B 错误,D 正确.8.(2020·江苏高考)一带正电的小球向右水平抛入范畴足够大的匀强电场,电场方向水平向左,不计空气阻力,则小球(BC )A .做直线运动B .做曲线运动C .速领先减小后增大D .速领先增大后减小解析:由题意知,小球受重力、电场力作用,合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角,故小球做曲线运动,因此A 错误;B 正确;在运动的过程中合外力先做负功后做正功,因此C 正确、D 错误.9.(2020·郴州模拟)如图所示,A 板发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U ,电子最终打在光屏P 上,关于电子的运动,下列说法中正确的是(BD )A .滑动触头向右移动时,电子打在荧光屏上的位置上升B .滑动触头向左移动时,电子打在荧光屏上的位置上升C .电压U 增大时,电子打在荧光屏上的速度大小不变D .电压U 增大时,电子从发出到打在荧光屏上的时刻不变解析:由题意知,电子在加速电场中加速运动,依照动能定理得eU 1=12mv 2,电子获得的速度为v =2eU 1m ;电子进入偏转电场后做类平抛运动,也确实是平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动,加速度为a =eU md ;电子在电场方向偏转的位移为y =12at 2,垂直电场方向做匀速直线运动,电子在电场中运动时刻为t =L v.滑动触头向右移动时,加速电压变大,因此电子获得的速度v 增加,可知,电子在电场中运动时刻t 减少,故电子偏转位移y 变小,因为电子向上偏转,故在屏上的位置下降,A 错误;滑动触头向左移动时,加速电压变小,因此电子获得的速度v 减小,可知,电子在电场中运动时刻t 变大,故电子偏转位移y 变大,因为电子向上偏转,故在屏上的位置上升,B 正确;偏转电压增大时,电子在电场中受到的电场力增大,即电子偏转的加速度a 增大,又因为加速电压不变,电子进入电场的速度没有变化,电子在电场中运动的时刻t 没有发生变化,故D 正确;电子在偏转电场中偏转位移增大,电子打在荧光屏上的速度增大,C 错误.三、运算题10.(2020·安徽高考)在xOy 平面内,有沿y 轴负方向的匀强电场,场强大小为E (图中未画出),由A 点斜射出一质量为m ,带电荷量为+q 的粒子,B 和C 是粒子运动轨迹上的两点,如图所示,其中l 0为常数.粒子所受重力忽略不计.求:(1)粒子从A 到C 过程中电场力对它做的功;(2)粒子从A 到C 过程所经历的时刻;(3)粒子通过C 点时的速率.解析:(1)W AC =qE (y A -y C )=3qEl 0.(2)依照抛体运动的特点,粒子在x 方向做匀速直线运动,由对称性可知轨迹最高点D 在y 轴上,可令t AB =t DB =T ,则t BC =T由qE =ma ,得a =qE m又y D =12aT 2,y D +3l =12a (2T )2,解得T =2ml 0qE 则A 到C 过程所经历的时刻t =32ml 0qE. (3)粒子在DC 段做平抛运动,因此有2l 0=v Cx (2T ),v Cy =a (2T )v C =v 2Cx +v 2Cy =17qEl 02m. 答案:(1)W AC =3qEl 0 (2)t =32ml 0qE(3)v C =17qEl 02m课时过关(B 卷)一、单项选择题1.(2020·江苏高考)静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬考异邮》中有玳瑁吸衣若之说,但下列不属于静电现象的是(C )A .梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B .带电小球移至不带电金属球邻近,两者相互吸引C .小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流D .从干燥的地毯走过,手碰到金属把手时有被电击的感受解析:小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生感应电流是电磁感应现象,不是静电现象,因此C 正确.2.(2020·海南高考)如图,一充电后的平行板电容器的两极板相距l ,在正极板邻近有一质量为M 、电荷量为q (q >0)的粒子,在负极板邻近有另一质量为m 、电荷量为-q 的粒子,在电场力的作用下,两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时通过一平行于正极板且与其相距25l 的平面.若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则M ∶m 为(A )A .3∶2B .2∶1C .5∶2D .3∶1解析:设电场强度为E ,两粒子的运动时刻相同,对M 有,a =Eq M ,25l =12Eq M t 2;对m 有a ′=Eq m ,35l =12Eq m t 2,联立解得M m =32,A 正确. 3.(2020·浙江高考)下列说法正确的是(C )A .电流通过导体的热功率与电流大小成正比B .力对物体所做的功与力的作用时刻成正比C .电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比D .弹性限度内,弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比解析:依照公式P =I 2R 可得在电阻一定时,电流通过导体的发热功率与电流的平方成正比,A 错误;依照公式W =Fs 可得力对物体所做的功与力的作用时刻无关,B 错误;依照公式C =Q U可得电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比,C 正确;弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关,和弹簧的材料等自身因素有关,D 正确.4.如图所示,竖直直线为某点电荷Q 所产生的电场中的一条电场线,M 、N 是其上的两个点.另有一带电小球q 自M 点由静止开释后开始运动,到达N 点时速度恰变为零.由此能够判定(B)A.Q必为正电荷,且位于N点下方B.M点的电场强度小于N点的电场强度C.M点的电势高于N点的电势D.q在M点的电势能大于在N点的电势能解析:由于电荷在竖直线上运动,因此一开始重力大于电场力,后来电场力大于重力而减速,直至速度变为零,这些信息只能判定出场源电荷在N的这端,由于试探电荷的电性未知,因此也无法判定场源电荷的电性,选项A、C错误;越是靠近场源电荷,电场越强,选项B正确;从M点向N点运动的过程中,重力势能减少,转化为电势能,选项D错误.5.(2020·安徽高考)已知平均带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为δ2ε0,其中为平面上单位面积所带的电荷量,ε0为常量.如图所示的平行板电容器,极板正对面积为S,其间为真空,带电荷量为Q.不计边缘效应时,极板可看作无穷大导体板,则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为(D)和Q2ε0S和Q2ε0S和Q22ε0S和Q22ε0S解析:由公式E=δ2ε0,δ=QS正负极板都有场强,由场强的叠加可得E=Qε0S,电场力F=Q2ε0S·Q,故选D.二、多项选择题6.(2020·浙江高考)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg 的小球A 悬挂到水平板的MN 两点,A 上带有Q =×10-6 C 的正电荷.两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F 1和的正下方0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B ,B 与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g =10 m/s 2;静电力常量k =×109 N ·m 2/C 2,AB 球可视为点电荷),则(BC)A .支架对地面的压力大小为 NB .两线上的拉力大小F 1=F 2= NC .将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,现在两线上的拉力大小为F 1= N ,F 2= ND .将B 移到无穷远处,两线上的拉力大小F 1=F 2= N解析:对B 和支架分析可知,受到竖直向下的重力,和A 对B 竖直向上的库仑力,故对地面的压力为F N =G B 支-k ·q A ·q B r 2=2 N - N = N ,A 错误,对A 分析,A 受到竖直向下的重力,竖直向下的库仑力,两线上的拉力,三力的夹角正好是120°,处于平稳状态,因此F 1=F 2=G A +k q A ·q B r 2= N ,B 正确;将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,则两小球的距离变为r ′=错误! m = m ,故有F 1-k ·错误!=F 2=G A ,解得F 1= N ,F 2= N ,C 正确;将B 移到无穷远处,两小球之间的库仑力为零,则两线上的拉力大小F 1=F 2=G A =1 N ,D 错误.7.(2020·江苏高考)两个相同的负电荷和一个正电荷邻近的电场线分布如图所示,c 是两负电荷连线的中点,d 点在正电荷的正上方,c 、d 到正电荷的距离相等,则(ACD )A .a 点的电场强度比b 点的大B .a 点的电势比b 点的高C .c 点的电场强度比d 点的大D .c 点的电势比d 点的低解析:由图知,a 点处的电场线比b 点处的电场线密集,c 点处电场线比d 点处电场密集,因此A 、C 正确;过a 点画等势线,与b 点所在电场线的交点在b 点沿电场线的方向上,因此b 点的电势高于a 点的电势,故B 错误;同理可得d 点电势高于c 点电势,故D 正确.8.如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直.下列说法正确的是(BD)A.AD两点间电势差U AD与AA′两点间电势差U AA′大小相等B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电场力做正功C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电势能减小D.带电的粒子从A点移到C′点,沿对角线AC′与沿路径A→B→B′→C′电场力做功相同解析:电场方向与面ABCD垂直,因此面ABCD是等势面,A、D两点的电势差为0,又因A、A′两点沿电场线的方向有距离,因此U AA′不为0,A错误;带正电的粒子从A点到D电场力不做功,而由D→D′电场力做正功,B正确;同理,带负电的粒子从A点沿路径A→D →D′移到D′点,电场力做负功,电势能增大,C错误;由电场力做功的特点,电场力做功与路径无关,只与初末位置的电势差有关,D正确.9.(2020·海南高考)如图,两电荷量分别为Q(Q>0)和-Q的点电荷对称地放置在x 轴上原点O的两侧,a点位于x轴上O点与点电荷Q之间,b位于y轴O点上方.取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是(BC)A.b点的电势为零,电场强度也为零B.正的试探电荷在a点的电势能大于零,所受电场力方向向右C.将正的试探电荷从O点移到a点,必须克服电场力做功D.将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点,后者电势能的变化较大解析:因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷,因此电场方向与中垂线方向垂直,故中垂线为等势线,因为中垂线延伸到无穷远处,因此中垂线的电势为零,故b点的电势为零,然而电场强度不为零,A错误;等量异种电荷连线上,电场方向由正电荷指向负电荷,方向水平向右,在中点O处电势为零,O点左侧电势为正,右侧电势为负,又明白正电荷在正电势处电势能为正,故B正确;O点的电势低于a点的电势,电场力做负功,因此必须克服电场力做功,C正确;O点和b点的电势相等,因此先后从O、b 点移到a点,电场力做功相等,电势能变化相同,D错误.三、运算题10.如图甲所示为一组间距d 足够大的平行金属板,板间加有随时刻变化的电压(如图乙所示),设U 0和T 已知.A 板上O 处有一静止的带电粒子,其带电量为q ,质量为m (不计重力),在t =0时刻起该带电粒子受板间电场加速向B 板运动,途中由于电场反向,粒子又向A 板返回(粒子未曾与B 板相碰).(1)当U x =2U 0时,求带电粒子在t =T 时刻的动能;(2)为使带电粒子在t =T 时刻恰能回到O 点,U x 等于多少?解析:(1)粒子在两种不同电压的电场中运动的加速度分别为a 1=U 0q dma 2=2U 0q dm通过T 2时粒子的速度:v 1=a 1T 2 t =T 时刻粒子的速度:v 2=v 1-a 2T 2=a 1T 2-a 2T 2=-TU 0q 2dmt =T 时刻粒子的动能:E k =12mv 22=T 2U 20q 28d 2m. (2)经0~T 2时粒子的位移:x 1=12a 1⎝ ⎛⎭⎪⎫T 22T 2~T 时粒子的位移:x x =v 1T 2-12a x ⎝ ⎛⎭⎪⎫T 22 又v 1=a 1T 2,x 1=-x x 解得:a x =3a 1因为a 1=U 0q dm ,a x =U x q dm解得:U x =3U 0答案:(1)T 2U 20q 28d 2m(2)3U 0。
高考物理一轮总复习 专题六 第2讲 电势能 电势 电势差课件 新人教版
》》》考点1 电势高低和电势能大小的判断 ⊙重点归纳
1.电势高低的判断
判断角度
判断方法
依据电场线 方向
沿电场线方向电势逐渐降低
依据电场力 做功
根据 UAB=WqAB,将 WAB、q 的正负号代入,由 UAB 的正负判断 φa、φb 的高低
(续表) 判断角度
判断方法
取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正 依据场源电
3.等势面 (1)定义:电场中电势相同的各点构成的面. (2)特点 ①等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直. ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功. ③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面. ④在空间中两等势面不相交. ⑤等差等势面越密的地方电场强度___越__大___,越疏的地方 电场强度__越__小____.
【基础检测】
1.(多选,2016 年浙江宁波期中)如图 6-2-1 所示,虚线表示
某电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相等.一重力不 计、带负电的粒子从左侧进入电场,运动轨迹
与三个等势面分别交于 a、b、c 三点,则( ) A.a 点的电势比 b 点的电势高 B.粒子在 c 点时的加速度为零
2.电势差 (1)定义:电场中两点间电势的差值称为这两点的电势差.
WAB (2)表达式:UAB=___φ_A_-__φ_B___=______q____. (3)影响因素:电势差 UAB 与电场力做功 WAB 无关,与电场 所带电量 q 无关,它由电场本身的性质决定,与初、末位置有 关,与零电势点的选取无关. (4)与场强的关系:U=Ed.(适用条件:匀强电场,其中 d 为沿电场线方向的距离)
C.粒子从 a 到 c 电势能不断增加
图 6-2-1
D.粒子从 a 到 b 克服电场力做功大于从 b 到 c 克服电场力
高考物理 专题七 电势能 电势 电势差【高考复习课件】
5.(单选)如图 7-2-4 所示,P、Q 是电荷量相等的两个正
点电荷,它们的连线中点为 O 点,A、B 是 PQ 连线的中垂线上的
两点,OA<OB,用 EA、EB、φA、 φB 分别表示 A、B 两点的场强和 电势,则( C )
A.EA 一定大于 EB, φA 一定大于φB
B.EA 一定大于 EB, φA不一定大于φB
2.电势能 (1)定义:电荷在电场中具有的势能,等于静电力把它从该 点移动到零势能 位置时所做的功. (2)矢标性:电势能是 标量 ,但有正负之分,负值表明比零 电势能还要低,正值表示比零电势能高.
3.重力做功与电场力做功的比较
重力做功
电场力做功
①重力做功与路径无关
①电场力做功与路径无关
②重力对物体做正功,物体的重力势能 ②电场力对电荷做正功,电荷的电势能
图 25
6.(单选)(2010 年全国卷Ⅰ)关于静电场,下列结论普遍成 立的是(C )
A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低 B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 C.在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电 势降低最快的方向 D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一 点,电场力做功为零
矢标
标量,但有正负,
标量,但有正负,正
正电荷的受
负只反映 A、B 两点
性
正负只表示高低
负只表示大小
力方向
电势的高低
电场强度
电势
电势差
电势能
由电场本身决定,
场强由电场
由电场本身两点间
与试探电荷无关,
由电荷量和该点电
因决 本身决定,与
的差异决定,与试探
其大小与零势点
2025届高考物理一轮复习资料 第八章 静电场 第2讲 电场能的性质
第2讲电场能的性质学习目标 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,掌握电场力做功与电势能变化的关系。
2.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系。
3.会处理电场线、等势面与运动轨迹结合问题。
1.2.3.4.5.6.1.思考判断(1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。
(×)(2)等势面是客观存在的,电场线与等势面一定垂直。
(×)(3)电场力做功与路径无关。
(√)(4)带电粒子仅受电场力作用时,一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。
(×)(5)由于电场力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关。
(√)(6)等差等势面越密的地方,电场线越密,电场强度越大。
(√)(7)电场中电势降低的方向,就是电场强度的方向。
(×)2.如图所示,实线为某电场的电场线,虚线为等势面,A、B为电场线上的两个点,下列判断正确的是()A.A点的电场强度比B点的电场强度小B.A点电势比B点电势高C.带正电的检验电荷从A点移动到B点电势能增加D.带负电的检验电荷从A点移动到B点动能减少答案C考点一电场力做功、电势能和电势1.电场力做功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 ABq,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,计算得到的值越大,电势能越大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,电势能增加例1(2023·湖北卷,3)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,电场强度大小分别为E M、E N。
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高考物理复习:电场力做功和电势能1. 两异种点电荷电场中的部分等势面如图所示,已知A 点电势高于B 点电势。
若位于a 、b 处点电荷的电荷量大小分别为q a 和q b ,则A .a 处为正电荷,q a <q bB .a 处为正电荷,q a >q bC .a 处为负电荷,q a <q bD .a 处为负电荷,q a >q b答案:B解析:根据A 点电势高于B 点电势可知,a 处为正电荷,q a >q b ,选项B 正确。
2.两个带等量正电的点电荷,固定在图中P 、Q 两点,MN 为PQ 连线的中垂线,交PQ 于O 点,A 点为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 点时电势能为零【答案】BC【解析】本题考查静电场的基本概念。
两等量正电荷周围部分电场线如6解图所示,其中P 、Q 连线的中垂线MN 上,从O 点指向M 点到无穷远的方向与从O 点指向N 点到无穷远的方向的电场线分布情况关于PQ 连线对称。
电荷仅受电场力作用,而在A 向O 的过程中电场强度并非恒定不变,故一定不是匀变速直线运动,所以A 选项错误; 电场力方向与AO 方向一致,电场力做正功,电势能逐渐减小,所以B 选项正确;由动能定理易知C 选项正确;q 在无穷远时电势能为零,q 运动到O 点时电势能为负值,所以D 选项错误。
3. 如图,P 为固定的点电荷,虚线是以P 为圆心的两个圆。
带电粒子Q 在P 的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a 、b 、c 为轨迹上的三个点。
若Q 仅受P 的电场力作用,其在a 、b 、c 点的加速度大小分别为a a 、a b 、a c ,速度大小分别为v a 、v b 、v c ,则A .a a >a b >a c ,v a >v c >v bB .a a >a b >a c ,v b >v c >v aC .a b >a c >a a ,v b >v c >v aD .a b >a c >a a ,v a >v c >v bQ6【答案】D 【解析】在点电荷的电场中,场强大小2r kQ E =,由图可知b c a r r r >>,可得b c a E E E <<,而带电粒子运动的加速度mqE a =,则b c a r r r >>,而由动能定理k E qU ∆=可知电场力做负功,动能减小,由图cb ab U U >,则b c a v v v >>,故选D 。
4. 一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示。
容器内表面为等势面,A 、B 为容器内表面上的两点,下列说法正确的是 ( )A .A 点的电场强度比B 点的大B .小球表面的电势比容器内表面的低C .B 点的电场强度方向与该处内表面垂直D .将检验电荷从A 点沿不同路径移到B 点,电场力所做的功不同【答案】C【解析】电场线的疏密反映电场的强弱,电场线越密,电场越强,据图可知,B 点的电场强度比A 点大,选项A 错误;沿电场线电势降低,小球表面的电势比容器内表面的高,选项B 错误;容器内表面为等势面,而电场线总与等势面垂直,故B 点的电场强度方向与该处内表面垂直,选项C 正确;A 、B 两点等势,将检验电荷从A 点沿不同路径移到B 点,电场力做功均为零,选项D 错误。
5. 如图,质量为m 的带电小球A 用绝缘细线悬挂于O 点,处于静止状态。
施加一水平向右的匀强电场后,A 向右摆动,摆动的最大角度为60°,则A 受到的电场力大小为 。
在改变电场强度的大小和方向后,小球A 的平衡位置在α=60°处,然后再将A 的质量改变为2m ,其新的平衡位置在α=30°处,A 受到的电场力大小为 。
【答案】3mg ; mg 【解析】根据题意,带电小球受到电场力后摆动的最大角度为60°,末速度为0,此过程中电场力F 对小球做正功,重力G 做负功,细线拉力T 不做功,根据动能定理有:sin (1cos )0Fl mgl αα--=,计算电场力为:F =;改变电场强度的大小和方向后,平衡在α=60°处时,根据正弦定理有:000sin 60sin(18060)F mg γ=--,平衡在α=30°处时,由正弦定理有:0002sin 30sin(18030)F mg γ=--,经过计算得到:060γ=,F mg =。
6. 如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N 先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。
不计重力。
下列说法说法正确的是A.M带负电荷,N带正电荷B.M在b点的动能小于它在a点的动能C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功【答案】ABC【解析】如图所示,M粒子的轨迹向左弯曲,则带电粒子所受的电场力方向向左,可知M带电粒子受到的引力作用,故M带负电,而N粒子的轨迹向下弯曲,则带电粒子所受到的电场力方向向下,说明N粒子受到斥力作用,故N粒子带正电荷,故选项A正确;由于虚线是等势面,故M粒子从a到b电场力对其做负功,故动能减小,故选项B正确;对于N粒子,由于d和e在同一等势面上,故从d到e电场力不做功,故电势能不变,故选项C正确;由于N粒子带正电,故从c点运动到d点的过程中,电场力做正功,故选项D错误。
7. 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:电场线的疏密表示场强的大小,a点的电场强度比b点的大,故A对;沿电场线电势降落,a点的电势比b点的高,故B对;负电荷在电势低的地方电势能打,故C错:将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,电场力与位移方向相反,做负功,故D对。
8. 两个固定带等量异号点电荷所产生电场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Av+5V+10V-10V-5V答案:C解析:两个固定的的等量异号点电荷产生电场的等势面与电场线垂直,且沿电场线电势减小,所以等量异号点电荷和它们间的直线电场线如图所示。
当带负电的粒子进入电场受到与其速度垂直的电场力而偏转做曲线运动。
电子在斜向左的电场力作用下向左偏转,电场力做正功粒子的动能增加,电势能减小。
9. 如图,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【答案】C【解析】根据题意“外力克服电场力做功”可知电场力做负功,点电荷Q 带负电,电场线指向Q 。
根据“沿着电场线电势降低”可知B 点的电势高于A 点的电势,选项A 错误;根据场强2rQ k E =可知,距离Q 较近的A 点的场强较大,选项B 错误;又因为两电荷移到无穷远处电场力做功一样,表明两个电荷在两点的电势能相同,选项D 错误;根据电势q E p =ϕ,A B ϕϕ>可知,q 1的电荷量小于q 2的电荷量,选项C 正确。
10. 如图,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 ( )A .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,粒子动能不断减小答:C解析:已知b 点电势高于c 点电势,可见O 点处为正电荷,带负电荷的粒子从c 点运动到b 点再到a 点,都是电场力做正功,电势能减小,动能增加,选项D 错C 正确。
点电荷电场中,靠近点电荷处的等势面密集, U bc < U ab ,W=qU ,所以AB 错。
11. 如图,在竖直向下,场强为E 的匀强电场中,长为l 的绝缘轻杆可绕固定轴O 在竖直面内无摩擦a c转动,两个小球A、B固定于杆的两端,A、B的质量分别为m1和m2 (m1<m2),A带负电,电量为q1,B 带正电,电量为q2。
杆从静止开始由水平位置转到竖直位置,在此过程中电场力做功为__________,在竖直位置处两球的总动能为__________。
答案:(q1+q2)El/2,[(q1+q2)E+(m2-m1)g]l/2。
解析:本题考查动能定理。
电场力对A做正功W EA=q1E l/2,电场力对B做正功W EB=q2E l/2,故电场力做的总功为W E=W EA+W EB=(q1+q2)El/2。
两球的速率时刻相同,由系统动能定理:-m1gl/2+m2gl/2+W E=E k总,解得在竖直位置出两球的总动能为E k总=[(q1+q2)E+(m2-m1)g]l/2。
12. 地球表面附近某区域存在大小为150N/C、方向竖直向下的电场。
一质量为1.00×10-4kg、带电量为-1.00×10-7C的小球从静止释放,在电场区域内下落10.0m。
对此过程,该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80m/s2,忽略空气阻力) ( )A.-1.50×10-4J和9.95×10-3J B.1.50×10-4J和9.95×10-3JC.-1.50×10-4J和9.65×10-3J D.1.50×10-4J和9.65×10-3J.【答案】D【解析】电场力做功只与初末位置的电势差有关,电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加。