第03講電場能的性質(zhì)（原卷版+解析版）（自主復(fù)習(xí)）2024年新高二物理暑假提升精品講義（人教版2019）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

核心考點(diǎn)聚焦
1.電場力做功與功能關(guān)系
2.電場力做功的計(jì)算
3.電勢能大小的判斷
4.電勢高低的判斷
5.由勻強(qiáng)電場的電勢分布確定電場強(qiáng)度
6.電場線、等勢面（線）與粒子運(yùn)動軌跡的綜合問題
7.靜電場中圖象問題
高考考點(diǎn)聚焦
知識點(diǎn)一、電場力做功與功能關(guān)系
1．電場力做功的計(jì)算
(1)由公式W＝Flcs α計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，可變形為：W＝qElcs α.
(2)由W＝qU來計(jì)算，此公式適用于任何形式的靜電場．
2．幾種功能關(guān)系
(1)若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變；
(2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變；
(3)（動能定理）所有力對物體所做功的代數(shù)和，等于物體動能的變化．
3.電勢能大小的判斷
知識點(diǎn)二、電勢高低的判斷
知識點(diǎn)三、由勻強(qiáng)電場的電勢分布確定電場強(qiáng)度
1.處理方法
2.勻強(qiáng)電場中的兩個推論
推論1：勻強(qiáng)電場中的任意線段AB的中點(diǎn)的電勢：，如圖甲所示：
推論1：勻強(qiáng)電場中若兩線段AB//CD，且AB=CD，則UAB=UCD（或），如圖乙所示：
3.解題思路
知識點(diǎn)四、電場線、等勢面（線）與粒子運(yùn)動軌跡的綜合問題
1.電場線與粒子運(yùn)動軌跡的綜合問題的分析方法
（1）如果帶電粒子只受電場力作用，根據(jù)帶電粒子所受的電場力沿著電場線的切線方向且（或等勢面的垂線）指向運(yùn)動軌跡彎曲的凹側(cè)，確定帶電粒子所受電場力的方向；(兩個切線)
（2）再結(jié)合電場線的方向（或等勢面的電勢）確定帶電粒子的電性；(E、F、q關(guān)系)
（3）最后根據(jù)帶電粒子運(yùn)動軌跡與電場線的分布情況，確定電場力做功、電勢能的變化情況等。
2.等勢面（線）與粒子運(yùn)動軌跡的綜合問題的分析方法
（1）如果帶電粒子只受電場力作用，根據(jù)電場力沿著垂直于等勢面方向且指向運(yùn)動軌跡彎曲的凹側(cè)，確定帶電粒子所受電場力的方向；
（2）再結(jié)合等勢面的電勢高低關(guān)系確定電場線的方向，進(jìn)而確定帶電粒子的電性；
（3）最后根據(jù)帶電粒子在不同的等勢面之間移動，結(jié)合題意確定電場力做功、電勢能的變化情況等。
知識點(diǎn)五.靜電場中圖象問題的處理技巧
圖象問題主要是數(shù)學(xué)中的函數(shù)圖像，充分利用好斜率、面積、截距、特殊的點(diǎn)和象限在物理中的意義，下面以兩個圖像為例說明，注意理解。
電勢能大小的判斷
1.（多選）（2023?海南高考）如圖所示，正三角形三個頂點(diǎn)固定三個等量電荷，其中A、B帶正電，C帶負(fù)電，O、M、N為AB邊的四等分點(diǎn)，下列說法正確的是（）
A．M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同
B．M、N兩點(diǎn)電勢相同
C．負(fù)電荷在M點(diǎn)電勢能比在O點(diǎn)時要小
D．負(fù)電荷在N點(diǎn)電勢能比在O點(diǎn)時要大
2.（2023?河北高考）由點(diǎn)電荷組成的系統(tǒng)的電勢能與它們的電荷量、相對位置有關(guān)。如圖1，a、b、c、d四個質(zhì)量均為m、帶等量正電荷的小球，用長度相等、不可伸長的絕緣輕繩連接，靜置在光滑絕緣水平面上，O點(diǎn)為正方形中心，設(shè)此時系統(tǒng)的電勢能為E0。剪斷a、d兩小球間的輕繩后，某時刻小球d的速度大小為v，方向如圖2，此時系統(tǒng)的電勢能為（）
A．E0?74mv2B．E0?54mv2
C．E0?14mv2D．E0?58mv2
解題歸納：做功判斷法：電場力做正功，電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方，反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方，能量守恒法：減少的能量總是等于增加的能量，或動能定理處理。
二、電勢高低的判斷
3．（2023遼寧大連高一期末）如圖，兩對等量異種點(diǎn)電荷固定于正方形的四個頂點(diǎn)上。A、B、C、D是該正方形與其內(nèi)切圓的四個切點(diǎn)，則電場強(qiáng)度和電勢都相同的兩個點(diǎn)是（）
A．A點(diǎn)和C點(diǎn)B．B點(diǎn)和D點(diǎn)
C．A點(diǎn)和D點(diǎn)D．B點(diǎn)和C點(diǎn)
4．2020年，我國科學(xué)家通過冷凍電鏡揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。其中電子顯微鏡是冷凍電鏡的關(guān)鍵，電子顯微鏡中利用電場控制電子運(yùn)動的電場線分布如圖所示。a、b、c、d為電場中的四個點(diǎn)，下列有關(guān)說法正確的是（）

A．四個點(diǎn)中a點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大B．四個點(diǎn)中c點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大
C．d點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．電子在a點(diǎn)時電勢能最大
5.（2023秋?吉林期末）雷雨天帶有負(fù)電的烏云飄過一棟建筑物上空時在避雷針周圍形成電場，電場的等差等勢面a、b、c、d分布情況如圖所示。關(guān)于等勢面上A、B、C三點(diǎn)的電勢和電場強(qiáng)度說法中正確的是（）
A．φB＞φA＞φCB．φA＞φB＞φCC．EC＞EB＞EAD．EC＞EA＞EB
解題歸納：這類問題可以按模型處理，電場線電場模型：沿電場線方向電勢逐漸降低，點(diǎn)電荷形成的電場模型：取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值；靠近正電荷處電勢高，靠近負(fù)電荷處電勢低
三、勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
6．（2023湖南益陽高一統(tǒng)考期末）如圖所示，在半圓所在平面內(nèi)，有一與該平面平行的勻強(qiáng)電場。場強(qiáng)為E，若半圓的直徑，C、D為半圓的兩個三等分點(diǎn)，，，，則（）

A．B．C．D．
7.（2023包河區(qū)校級期末）如圖所示，立方體ABCD﹣EFGH的兩個頂點(diǎn)A、F分別固定電荷量為q的點(diǎn)電荷，C、H兩個頂點(diǎn)分別固定電荷量為﹣q的點(diǎn)電荷，P是ABCD面的中點(diǎn)，Q是CDFG面的中點(diǎn)，則下列說法中正確的是（）
A．P點(diǎn)比Q點(diǎn)的電勢高
B．P、Q兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同
C．一個負(fù)的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)電勢能小于在B點(diǎn)電勢能
D．G、P間的電勢差絕對值大于P、D間電勢差絕對值
解題歸納：1.勻強(qiáng)電場中同一條直線上的線段兩端點(diǎn)間電勢差正比于線段長度。三步法確定電場強(qiáng)度：①確定等勢線；②畫等勢線的垂線，確定電場強(qiáng)度方向；③根據(jù)E＝Ud確定電場強(qiáng)度大小
2.在勻強(qiáng)電場中U＝Ed，即在沿電場線方向上，U∝d。推論如下：
推論①：如圖甲，C點(diǎn)為線段AB的中點(diǎn)，則有φC＝eq \f(φA＋φB,2)。
推論②：如圖乙，AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD。即在勻強(qiáng)電場中兩條平行且相等的線段兩端點(diǎn)間的電勢差相等。
推論③：在勻強(qiáng)電場中一條直線上（等勢線除外），兩點(diǎn)間的電勢差與這兩點(diǎn)間距離成正比。
四、電場線、等勢面及帶電粒子的運(yùn)動軌跡問題
8.（2023西城區(qū)期末）如圖所示，一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，圖中虛線為該點(diǎn)電荷電場的等勢面。一帶正電的粒子以一定初速度射入點(diǎn)電荷的電場，依次通過a、b、c三點(diǎn)。則該粒子（）
A．在a點(diǎn)受到的靜電力大于在b點(diǎn)受到的靜電力
B．在c點(diǎn)受到的靜電力大于在b點(diǎn)受到的靜電力
C．在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能
D．在c點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能
9.（2023江蘇宿遷高一統(tǒng)考期末）2023年3月，中國科學(xué)家通過冷凍電鏡技術(shù)解析了晶態(tài)冰中蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分，其中一種電子透鏡的電場分布如圖所示，虛線為等勢面，相鄰等勢面間電勢差相等，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，現(xiàn)有一電子以某一初速度從b向a運(yùn)動的過程中，下列判斷正確的是（）

A．a(chǎn)點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢B．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度
C．電子在b點(diǎn)受力方向水平向左D．電子在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能
10.（2023河西區(qū)期末）如圖所示為兩個點(diǎn)電荷的電場，虛線為一帶電粒子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡，a、b為軌跡上兩點(diǎn)，下列說法中正確的是（）
A．兩個點(diǎn)電荷為左正右負(fù)，且左邊電荷所帶電荷量多
B．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能
C．帶電粒子帶正電
D．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度
解題歸納：帶電粒子運(yùn)動軌跡類問題的解題技巧
(1)判斷速度方向：帶電粒子運(yùn)動軌跡上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向．
(2)判斷電場力(或場強(qiáng))的方向：僅受電場力作用時，帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場強(qiáng)的方向．
(3)判斷電場力做功的正負(fù)及電勢能的增減：若電場力與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢能減少；若電場力與速度方向成鈍角，則電場力做負(fù)功，電勢能增加．
五、靜電場中的圖像問題
11.（2023寧夏銀川高二銀川一中校考期中）等量異種點(diǎn)電荷在周圍空間產(chǎn)生靜電場，其連線(x軸)上各點(diǎn)的電勢隨x的分布圖象如圖所示．x軸上AO

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