專題10 靜電場中的能量（知識梳理 5大考點精講精練實戰(zhàn)訓練）-2025年高中物理學業(yè)水平合格性考試總復習（江蘇專用）-試卷下載-教習網(wǎng)

目錄
第一部分明晰學考要求·精準復習
第二部分基礎知識梳理·全面提升
第三部分考點精講精練·對點突破
考點一：電勢能和電勢
考點二：電勢差
考點三：電勢差與電場強度的關系
考點四：電容器
考點五：帶電粒子在電場中的運動
第四部分實戰(zhàn)能力訓練·滿分必刷
1、了解電勢能和電勢；
2、了解電勢差；
3、了解電勢差與電場強度的關系；
4、了解電容器、電容；
5、了解帶電粒子在電場中的運動。
知識點一、電勢能和電勢
1．靜電力做功的特點
（1）在靜電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的和有關，與電荷經過的無關。
（2）正電荷順著電場線方向移動時電場力做，負電荷順著電場線方向移動時電場力做。
2．電勢能
（1）概念：電荷在電場中具有的能叫做電勢能，可用Ep表示。
（2）大?。弘姾稍谀滁c的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功。電勢能是標量，有正負但沒有，其正負表示。
（3）與電場力做功的關系：靜電力做的功等于電勢能的量，用公式表示W(wǎng)AB＝EPA－EPB。即電場力做正功，電勢能，電場力做負功，電勢能。
（4）電勢能特點
①WAB＝EPA－EPB既適用于電場，也適用于電場；既適用于正電荷，也適用于負電荷。
②相對性：電勢能的數(shù)值大小與零勢能點的選取有關。通常把離場源電荷無窮遠處或地球表面的電勢能規(guī)定為零。確定電荷的電勢能，首先應確定參考點，也就是零勢能點的位置。
③系統(tǒng)性：電勢能是由電場和電荷共同決定的，屬于電荷和電場所共有的，我們習慣上說成電荷的電勢能。
（5）電勢能增減的判斷方法：無論正、負電荷，只要電場力做正功，電荷的電勢能一定；只要電場力做負功，電荷的電勢能一定。
3．電勢
（1）定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。
（2）定義式：φ＝。單位：伏特，符號是V。
（3）特點
①電勢的固有性：電場中某點處φ的大小是由電場本身的條件決定的，與在該點處是否放著電荷、電荷的電性、電荷量均無關。
②相對性：電勢是的，電場中各點電勢的，與所選取的點的位置有關。在實際處理問題中，又常取為零電勢。
③標量性：電勢是，只有大小，沒有的物理量，但有，且表示。
（4）判斷電勢高低的辦法——電場線法：沿電場線方向，電勢越來越。
知識點二、電勢差
1．定義：電場中兩點間電勢的，也叫電壓。單位伏特，符號V。
2．關系式：設電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，則A、B兩點之間的電勢差為：UAB＝。
在A、B兩點間移動電荷q，電場力做功為WAB，則則A、B兩點之間的電勢差為UAB＝。
B、A兩點之間的電勢差可以表示為：UBA＝。所以UAB＝? 。
3．電勢差的正負：電勢差是，但有正、負，正、負表示兩點間電勢的。所以電場中各點間的電勢差可依次用代數(shù)相加。
4．等勢面
（1）定義：在電場中，電勢的點所構成的面叫做等勢面。
（2）等勢面特點
①等勢面上各點電勢，在等勢面上移動電荷電場力。
②等勢面一定跟電場線，而且電場線總是由電勢的等勢面指向的等勢面。
③規(guī)定：畫等勢面時，相鄰兩等勢面間電勢差，這樣，在等勢面密處電場強度較，在等勢面疏處，電場強度較。
知識點三、電勢差與電場強度的關系
1．關系：勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的。
（1）關系式：UAB= 或E= 。
（2）適用條件：只適用于電場。
2．電場強度與電勢差關系的另一種表述
（1）表達式：E= 。
（2）物理意義：在電場中，電場強度的大小兩點間的電勢差與兩點沿電場強度方向距離的比值。
（3）單位：由E= 得電場強度的另一個單位：。
（4）適用范圍：只適用于電場。
3．對關系式U=Ed及E=eq \f(U,d)的進一步理解：關系式表明了電場強度與電勢差的關系。
（1）大小關系：由E=eq \f(U,d)可知，電場強度在數(shù)值上沿電場方向每單位距離上降低的電勢。
（2）方向關系：電場中電場強度的方向就是電勢降低的方向。
（3）物理意義：在勻強電場中，電場強度的大小等于兩點之間的與這兩點
之比。電場強度是電勢差對空間位置的，反映了電勢隨空間變化的快慢。
知識點四、電容器電容
1．電容器
（1）構造：彼此絕緣而又相距很近的兩個導體，就構成一個電容器。
（2）功能
（3）帶電荷量：充電后一個極板上的帶電荷量的。
（4）電容器的額定電壓和擊穿電壓
加在電容器上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為電壓，電容器工作的電壓低于電壓。
額定電壓是指電容器長期工作時所能承受的電壓，比擊穿電壓要低，電容器上一般都標明電容器的電容和額定電壓的數(shù)值。
2．電容
（1）定義：電容器所帶電荷量與兩極板間電勢差的叫電容。
（2）定義式：C＝；C與Q、U ，與電容器是否帶電，僅由電容器本身。
（3）物理意義：是描述電容器容納電荷大小的物理量，數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢差增加1V所增加的帶電量。
（4）單位：在國際單位制中的單位是。符號：，1 ＝1 。更小的單位還有微法和皮法。
換算關系：1F＝106μF＝1012pF。
3．平行板電容器
（1）結構：由兩個相互平行且彼此絕緣的金屬板構成。
（2）帶電特點：兩板電荷異號，分布在相對兩板的內側。
（3）板間電場：板間形成勻強電場，場強大小為E＝，方向垂直板面。
（4）電容的決定式：C＝。可見，平行板電容器的電容C跟相對介電常數(shù)εr成，跟極板正對面積S成，跟極板間的距離d成。
知識點五、帶電粒子在電場中的運動
1．帶電粒子的加速
如圖所示，質量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動的過程中：
（1）靜電力對它做的功：W＝。
（2）設帶電粒子到達負極板時速率為v，它的動能為Ek＝。
（3）由動能定理可知，qU＝eq \f(1,2)mv2可解出v＝。
若粒子的初速度不為零，則：eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＝qU?v＝eq \r(v\\al(2,0)＋\f(2qU,m))。
說明：帶電粒子在非勻強電場中加速，上述結果仍適用。
2．帶電粒子的偏轉
（1）進入電場的方式：以初速度v0 場強方向射入勻強電場中的帶電粒子，受電場力作用，做類似平拋的曲線運動。
（2）受力特點：電場力大小，且方向與初速度v0的方向。
（3）運動特點：做曲線運動運動，與力學中的運動類似。
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考點一、電勢能和電勢
【典型例題1】下列說法正確的是（）
A．電荷從電場中的A點運動到B點，路徑不同，靜電力做功的大小就可能不同
B．電荷從電場中的某點出發(fā)，運動一段時間后，又回到了該點，則靜電力做功為零
C．正電荷沿著電場線方向運動，靜電力對正電荷做正功，負電荷逆著電場線方向運動，靜電力對負電荷做負功
D．電荷在電場中運動，因為靜電力可能對電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立
【典型例題2】如圖所示，在負點電荷形成的電場中，一條電場線上有a、b、c三點，其電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec，電勢分別為φa、φb、φc。則（）
A．Eaφc
B．Ea＝Eb＝Ec，φa>φb>φc
C．Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc
D．Ea＝Eb＝Ec，φaφA B．φA>φC>φB
C．φC>φA>φB D．φB>φA>φC
【對點訓練1】如圖所示，實線表示某靜電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面，兩等勢面間的電勢差相等。下列判斷正確的是（）
A．1、2兩點的電場強度相等
B．1、3兩點的電場強度相等
C．1、2兩點的電勢相等
D．2、3兩點的電勢相等
【對點訓練2】如圖所示，真空中靜止點電荷產生的電場中，A、B為同一條電場線上的兩點。取無窮遠處電勢為零。電荷量為－q的檢驗電荷，在A點的電勢能為EpA，在B點的電勢能為EpB，則A、B兩點間的電勢差UAB等于（）
A．eq \f(q,EpA＋EpB) B．eq \f(q,EpA－EpB)
C．eq \f(EpA－EpB,q) D．eq \f(EpB－EpA,q)
考點三、電勢差與電場強度的關系
【典型例題1】如圖所示，勻強電場電場強度大小E＝100 V/m，A、B兩點相距10 cm，A、B連線與電場線夾角為60°，則UBA為（）
A．5 V B．5eq \r(3) V
C．－5 V D．－5eq \r(3) V
【典型例題2】如圖所示，O、M、N、P、Q是電場中的五個點，OM和MN長度相同。下列說法正確的是（）
A．M點的電場強度比N點的電場強度大
B．M點的電勢比N點的電勢高
C．O、M兩點間的電勢差等于M、N兩點間的電勢差
D．負電荷僅在靜電力的作用下可以沿電場線從Q運動到P
【對點訓練1】如圖為某勻強電場的等勢面分布圖（等勢面豎直分布），已知每兩個相鄰等勢面相距2 cm，則該勻強電場的電場強度大小和方向分別為（）
A．E＝1 V/m，水平向左
B．E＝1 V/m，豎直向上
C．E＝100 V/m，水平向左
D．E＝100 V/m，豎直向上
【對點訓練2】空中有兩塊烏云，它們因與空氣摩擦帶電，致使兩塊烏云之間的電勢差為3×109 V且保持不變。已知空氣的電場強度達到3×106 V/m時將被擊穿放電，若可把烏云間的電場近似看作勻強電場，則形成閃電時兩塊烏云最多相距（）
A．10 m B．100 m
C．1 000 m D．10 000 m
考點四、電容器
【典型例題1】在如圖所示實驗中，關于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是（）
A．開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電
B．開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電
C．開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶正電
D．開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電
【典型例題2】根據(jù)電容器電容的定義式C＝eq \f(Q,U)，可知（）
A．電容器帶的電荷量Q越多，它的電容C就越大，C與Q成正比
B．電容器不帶電時，其電容為零
C．電容器兩極板之間的電壓U越高，它的電容C就越小，C與U成反比
D．電容器的電容大小與電容器的帶電情況無關
【典型例題3】關于平行板電容器的電容，下列說法正確的是（）
A．跟兩極板的正對面積S有關，S越大，C越小
B．跟兩極板的間距d有關，d越大，C越小
C．跟兩極板上所加電壓U有關，U越大，C越大
D．跟兩極板上所帶電荷量Q有關，Q越大，C越大
【對點訓練1】一個電容器帶電荷量為Q時，兩極板間電壓為U，若使其帶電荷量增加4.0×10－7 C，它兩極板間的電勢差增加20 V，則它的電容為（）
A．1.0×10－8 F B．2.0×10－8 F
C．4.0×10－8 F D．8.0×10－8 F
【對點訓練2】如圖所示為某一電容器所帶電荷量和兩端電壓之間的關系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40 V降低到36 V，對電容器來說正確的是（）
A．是充電過程
B．是放電過程
C．該電容器的電容為5×10－2 F
D．該電容器的電荷量變化量為0.2 C
【對點訓練3】板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時，兩極板間電勢差為U1，板間電場強度為E1?，F(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閑q \f(1,2)d，其他條件不變，這時兩極板間電勢差為U2，板間電場強度為E2，下列說法正確的是（）
A．U2＝U1，E2＝2E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1
C．U2＝U1，E2＝E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1
考點五、帶電粒子在電場中的運動
【典型例題1】如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關于電子到達Q時的速率與哪些因素有關的下列解釋正確的是（）
A．兩極板間的距離越大，加速的時間就越長，則獲得的速率越大
B．兩極板間的距離越小，加速的時間就越短，則獲得的速率越小
C．兩極板間的距離越小，加速度就越大，則獲得的速率越大
D．與兩板間的距離無關，僅與加速電壓U有關
【典型例題2】帶電粒子（重力不計）沿水平方向射入豎直向下的勻強電場中，運動軌跡如圖所示，粒子在相同的時間內（）
A．位置變化相同
B．速度變化相同
C．速度偏轉的角度相同
D．動能變化相同
【對點訓練1】如圖所示，M、N是真空中的兩塊相距為d的平行金屬板。質量為m、電荷量大小為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子恰好能到達N板。如果要使這個帶電粒子到達距N板eq \f(d,3)后返回，下列措施中能滿足要求的是（不計帶電粒子的重力）（）
A．使初速度減為原來的eq \f(1,3)
B．使M、N間電壓提高到原來的2倍
C．使M、N間電壓提高到原來的3倍
D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq \f(2,3)
【對點訓練2】示波管的構造如圖所示。如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的（）
A．極板X應帶正電，極板Y應帶正電
B．極板X′應帶正電，極板Y應帶正電
C．極板X應帶正電，極板Y應帶負電
D．極板X′應帶正電，極板Y′應帶正電
1．在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，靜電力做功為W1；第二次沿路徑ACB移動該電荷，靜電力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，靜電力做功為W3，則（）
A．W1>W2>W3 B．W1Epb，W>0 B．Epa>Epb，WEC
B．φA >φB >φC
C．UAB >UBC
D．UAB ＝UBC
11．如圖所示，三個同心圓是一個點電荷周圍的三個等勢面，已知這三個圓的半徑之比為1∶2∶3。A、B、C分別是這三個等勢面上的點，且這三點在同一條電場線上。A、C兩點的電勢分別為φA＝10 V和φC＝2 V，則B點的電勢（）
A．一定等于6 V B．一定低于6 V
C．一定高于6 V D．無法確定
12．下列關于電容器及電容的敘述正確的是（）
A．任何兩個彼此絕緣而又相距很近的導體，都能組成電容器，跟這兩個導體是否帶電無關
B．電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和
C．電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比
D．一個電容器所帶的電荷量增加 ΔQ＝1.0×10－6 C時，兩極板間電壓升高10 V，則該電容器的電容為2.0×10－7 F
13．下列各圖是描述對給定的電容器充電時電荷量Q、電壓U、電容C之間關系的圖像，其中錯誤的是（）

14．一個已充電的電容器，若使它的電荷量減少1.5×10－4 C，則其電壓減小為原來的eq \f(2,3)，則（）
A．電容器原來的帶電荷量為9×10－4 C
B．電容器原來的帶電荷量為4.5×10－4 C
C．電容器原來的電壓為1 V
D．電容器的電容變?yōu)樵瓉淼膃q \f(1,3)
16．以下措施中，可以增大平行板電容器電容的是（）
A．增大兩板帶電荷量
B．增大兩板間電壓
C．增大兩板間的距離
D．增大兩板正對面積
17．有一個真空平行板電容器，兩極板間距離為d，正對面積為S，充以電荷量Q后，兩極板間電壓為U，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是（）
A．將電壓變?yōu)閑q \f(U,2)
B．將帶電荷量變?yōu)?Q
C．將極板間的距離變?yōu)?d
D．兩極板間充滿相對介電常數(shù)為2的電介質
18．下列說法中正確的是（）
A．根據(jù)電場強度的定義式E＝eq \f(F,q)可知，電場中某點的電場強度E與試探電荷所帶的電荷量q成反比
B．根據(jù)真空中點電荷的電場強度公式E＝keq \f(Q,r2)，電場中某點的電場強度E與場源電荷所帶的電荷量Q成正比
C．根據(jù)電容的定義式C＝eq \f(Q,U)可知，電容器的電容C與其所帶電荷量Q成正比
D．根據(jù)電勢的定義式φ＝eq \f(Ep,q)可知，某一點的電勢φ與這一點的試探電荷的電荷量q成反比
19．四個電場中，a、b兩點電場強度與電勢均相同的是（）

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