《专题8.2 电场能的性质（原卷版）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题8.2 电场能的性质（原卷版）.docx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题8.2电场能的性质【考点要求】L知道静电场中的电荷具有电势能，理解电势能、电势的含义，掌握静电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了解生产生活中关于静电的利用与防护的实例.考点一描述电场能的性质的物理量【基础回扣】.静电力做功的特点静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关.1 .电势能定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能.说明：电势能具有相对性，通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零.2 .电势定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比.（2）定义式：9=今 q矢标性：电势是标量，有正、负之分，其正（负）表示该点电
2、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 .静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即 必8 =稣4 Epb静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减 少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少.电势能的大小：由皿48 = EpA 稣8可知，若令pB =。，则稣人=%8，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功.【技巧点拨】.求电场力做功的四种方法WAH=qElcos a （匀强电场）卬八产44一百8WAH=qElcos a （匀强电场）卬八产44一百8也产9
3、UABw电场力+卬其他力=A Ek.判断电势能变化的两种方法根据电场力做功：电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加.根据稣=夕/正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小.1 .电势高低的四种判断方法电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低.C. b点的电势低于d点的电势D.负电荷从，点移动到c点时电势能增加7.（多选X2020吉林高三月考）如图6所示，等量异种点电荷固定放置，。是两电荷连线的中点，以。为圆心， 在垂直于两电荷连线的平面内作圆，A、8是圆上两点，且A3连线不过圆心0,则下列说法正确的是（）+2-Q图6A. A、3两点的电场强度不同A点的电势比3点的电势高C
4、.将一个电荷沿圆弧从A点移到5点，电场力不做功D.将一个电荷沿直线从A点移到3点，电荷受到的电场力先增大后减小8 .（多选X2020山东日照市高三元月校级联考）如图7,正方形abed处于匀强电场中，电场方向与此平面平 行.一质子由。点运动到点，电场力做功为W,该质子由。点运动到d点，克服电场力做功为W.已知W0,贝U()巴tb图7B.线是一条等势线B.线是一条等势线D.电子在d点的电势能大于在点的电势能A.电场强度的方向沿着ah方向C.c点的电势高于点的电势二、能力提升练.（多选）（2020全国卷1120）如图8,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷.。、b为圆环水平直径
5、上的两个点，。、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等.贝1（）图8A. 、匕两点的场强相等B. 、两点的电势相等B. c、d两点的场强相等D. c、d两点的电势相等10.（多选X2021山东济宁市第二次摸底）电子在电场中仅在电场力作用下运动时，由a点运动到b点的轨迹 如图9中虚线所示.图中一组平行等距实线可能是电场线，也可能是等势线.下列说法正确的是（）“一 b8“Fa图9A.若。点的电势比点低，图中实线一定是等势线B.不论图中实线是电场线还是等势线，电子在点的电势能都比匕点小C.若电子在。点动能较小，则图中实线是电场线D.如果图中实线是等势线，则电子在匕点电势能较大 11.（202
6、1 湖南益阳市调研）如图10,在匀强电场中有一长方形区域ABCD 边长AB=0.3m、BC=QA m, 匀强电场方向与ABC。所在平面平行，A、B、C三点的电势夕4 = 55 V,夕8=19 V, 9c=-45V,则匀强电 场的电场强度大小和方向为（）Dc图10A. 120 V/m,沿 A3 方向B. 200 V/m,沿 AC 方向C. 160 V/m,沿 方向D. 300 V/m,沿 BD 方向12.（多选X2019全国卷IIL21）如图11,电荷量分别为和一式力。）的点电荷固定在正方体的两个顶点上，以、 b是正方体的另外两个顶点.则（）图11A.。点和点的电势相等B. 点和点的电场强度大小
7、相等C.。点和人点的电场强度方向相同D.将负电荷从。点移到人点，电势能增加13.（多选）（2021吉林长春实验中学模拟）如图12所示，虚线。、仄c为电场中的三条等势线，相邻两等势线 之间的电势差相等，从等势线。上一点A处，分别射出甲、乙两个粒子，两粒子在电场中的运动轨迹分别 交等势线。于3、C两点，甲粒子从A点到B点动能变化量的绝对值为,乙粒子从A点到。点动能变化 量的绝对值为白不计粒子重力及两粒子间的相互作用，由此可判断（）图12A.甲粒子一定带正电，乙粒子一定带负电B.甲、乙两粒子的电荷量一定满足应甲| = 20乙|C.甲粒子动能增加，乙粒子动能减少 D.甲粒子在5点的电势能绝对值一定是乙
8、粒子在。点的2倍 14.（多选）（2021重庆市南开中学诊断）如图13所示是一种电四极子，4个点电荷分布于正方形的四个顶点, 带电荷量大小均为外 两个为正电荷，两个为负电荷，O为电四极子的中心，。尸为水平直线，且与电四极 子的一边平行，则下列说法正确的是（）图13P点场强方向垂直OP向上。点电势比。点电势高O点场强小于P点场强D.将一个正电荷沿OP连线从。移动到P点，电场力做正功，电势能减小（2）电势差与电势的关系：根据勿产于，将必3、乡的正负号代入，由的正负判断他、仰的高低. qFEp与9的关系：由9=皆知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.q（4）场源电荷的正负：取离场
9、源电荷无限远处电势为零，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.空间中有多个点电荷时，某点的电势可以代数求和.【例1】电场力做功与电势能的关系（多选）如图1所示，固定在。点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知诙而下列叙述正确的是A.A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做正功,电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做正功,电势能增加C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做正功,电势能减少D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服电场力做的功
10、等于电场力对该电荷所做的正功，电势能不变【例2】电势能与电势的关系（多选）（2020全国卷田21）如图2,是锐角三角形最大的内角，电荷量为q（00）的点电荷固定在P点.下列说法正确的是（）A.沿MN边,从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B.沿MN边,从M点到N点，电势先增大后减小C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负【例3】标量求和法比较电势的高低（多选X2020湖北随州市3月调研）如图3所示，四个带电荷量绝对值相等的点电荷分别固定在竖直平面内 某一正方形的四个顶点上，A、仄C。四个点分别为对应的四条边的中点，现有某一带正电的试探电荷在
11、 四个电荷产生的电场中运动，下列说法正确的是（）d - - - - - -4-O8-A.试探电荷在。点的电势小于在A点的电势B.试探电荷在。点的电势小于在。点的电势C.试探电荷仅在电场力作用下从A点沿AC运动到。点，其加速度逐渐增大D.直线8D所在的水平面一定为一等势面【对点练】1 .如图4所示为某一带正电的点电荷产生的电场中的一条电场线.A、3、C、。为该电场线上的点，相邻 两点间距相等，电场线方向由A指向D一个带正电的粒子从A点由静止释放，运动到5点时的动能为Ek， 仅考虑电场力的作用，则（）d g C D图4A.从A点到。点;，电势先升高后降低B.粒子一直做匀加速运动C.粒子在段电势能的
12、减少量大于在CQ段电势能的减少量D.粒子运动到。点时动能等于3反2 .（多选X2020山东卷10）真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等.一个带负电的试探电荷置 于二者连线上的0点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态.过。点作两正电荷连线的垂线，以。点 为圆心的圆与连线和垂线分别交于、。和仄d,如图5所示.以下说法正确的是（ ）I图5a点电势低于0点A. 点电势低于。点C.该试探电荷在。点的电势能大于在人点的电势能D.该试探电荷在。点的电势能小于在d点的电势能考点二电场线、等势面及运动轨迹问题【基础回扣】.等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面.（2）四个特点：在同一等势面上移动电
13、荷时电场力不做功.电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面.等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小.任意两个等势面都不相交.1 .几种常见等势面的比较电场等势面（虚线）图样特点匀强电场电场簧笋势面 1 ! 1 1 .垂直于电场线的一簇平面11111iItIIIIi_1111111电场线等势面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场两电荷连线的中垂面为等势面在电荷连线上，中点电势最等量同种正点电荷的电场低；在中垂线上，中点电势最WOr高【技巧点拨】带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法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
14、.选用轨迹和电场线（等势线） 的交点更方便.2 .判断电场力的方向：仅受电场力作用时，因轨迹始终夹在速度方向和带电粒子所受电场力方向之间，而 且向合外力一侧弯曲，结合速度方向，可以判断电场力方向.若已知电场线和轨迹，所受电场力的方向与电场线（或切线）共线；若已知等势线和轨迹，所受电场力的方向与等势线垂直.3 .判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力方向与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减 少；若电场力方向与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加.【例4】已知电场线和轨迹（2020黑龙江省哈尔滨三中上学期第三次调研）如图6所示，实线表示某电场的电场线，虚线表示一带正电的粒子只在电
15、场力作用下的运动轨迹，设A和B点的电势分别为夕a和9小粒子在A、8两点加速度大小分 别为心和沏，速度大小为股和照，电势能分别为昂4和ps，下列判断正确的是（）B图6vavb B. aAa/3 C. 9AEpb【例5】已知等势线和轨迹（2020黑龙江省实验中学高三下学期开学考试）如图7所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势 的值，一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过5运动到G下列判断正确的是（）4 V6V图7A.粒子一定带负电A. A处场强大于C处场强C.粒子在A处电势能大于在。处电势能D.粒子从A到B电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功【对点练】3. （2021广东揭
16、阳市下学期第二次模拟）如图8所示，实线MN是某匀强电场中的一条电场线.一带正电粒子射入电场后，仅在电场力作用下沿虚线ABC运动.下列说法中正确的是（）7、7M N c I图8A.粒子在A点的加速度比在。点的加速度大B.粒子在A点的电势能比在。点的电势能小M、N两点的电势：（pM（pND.电场线的方向水平向右4.（多选）两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图9中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中，点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示，若粒子只受电场力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的 是（）A.带正电C.电势能先增大后减小A.带正电C.电势能先增大后减小B.速度先增大后减小D.经过8
17、点和。点时的速度大小相同考点三电势差与电场强度的关系【基础回扣】.电势差定义：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差.定义式：Uab=.电势差与电势的关系Uab=(Pa - Qb，Uab Uba.1 .匀强电场中电势差与电场强度的关系(l)UAB=Ed, d为A、5两点沿电场方向的距离.沿电场方向电势降落得最快.【技巧点拨】.由=与可推出的两个重要推论 CzV推论1匀强电场中的任一线段A3的中点。的电势叱如图10甲所示.推论2匀强电场中若两线段A8CD,且A3=CQ,则U/w=Uco(或他一伽=。一9。)，如图乙所示.图101 . =%非匀强电场中的三点妙用 C-v判断电场强度大小：等差等势面
18、越密，电场强度越大.判断电势差的大小及电势的高低：距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大，进而判断电势的高低.利用(p-x图象的斜率判断电场强度随位置变化的规律：k=MC=Ex，斜率的大小表示电场强度的大ZAA CL小，正负表示电场强度的方向.3.等分法确定电场线及电势高低的解题思路【例6】匀强电场中电场强度和电势差的关系（2021河北唐山市一模）如图11所示，边长为1cm的正三角形A3C处于匀强电场中，电场方向平行于三角 形所在平面.将电子由A点移动到3点，电场力做功4 eV；将电子由A点移动到C点，电场力做功2 eV 电场强度大小为（）A. 200 V/m B. 300 V/m C. 2
19、0073 V/m D. 400 V/m【例7】非匀强电场中电场强度和电势差的关系（2021山西大同一中期中）如图12是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图1 所示，M、N、。是以直电场线上一点。为圆心的同一圆周上的三点，。连线垂直于MN,以下说法正确 的是（）A.。点电势与。点电势相等B.将一正电荷由M点移到。点，电荷的电势能减少C. 间的电势差等于ON间的电势差D.在。点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与。垂直的方向竖直向上【对点练】5.（匀强电场中电场强度和电势差的关系）如图13所示是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、。相邻两 点间距离为2cm, A点和尸点间
20、距离为1.5 cm,则该电场的电场强度E和电势9P分别为（）图131 0003A. 500 V/m, -2.5 VB.-V/m, -2.5 VC. 500 V/m,2.5 VD 1 00 y/m 2 5 vj J6.（多选X2017全国卷HI21）匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、仄c三点的位置如图14所示, 三点的电势分别为10V、17 V、26V.下列说法正确的是（）y/cm a6 c2 4 6 8 x/cm图14A.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【课时精练】一、夯
21、实基础. （2021四川新津中学月考）关于静电场，下列说法中正确的是（）A.将负电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定增加B.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，电荷在该点的电势能 越大C.在同一个等势面上的各点，场强的大小必然是相等的D.电势降低的方向就是电场场强的方向1 .（多选X2020吉林长春高三一模）如图1所示，一细圆环上均匀分布着负电荷，x轴垂直于环面且过环心。， 下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是（）A-Qo TV图1A.。点的电场强度最大，电势最低B.。点的电场强度为零，电势最低C.从。点沿x轴正方向，电场强度一直减小，电
22、势升高D.从。点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势升高 3.（多选X2021四川德阳市第三次诊断）两个不规则带电导体间的电场线分布如图2所示，己知导体附近的电 场线均与导体表面垂直，。、b、c、d为电场中几个点，并且服d为紧靠导体表面的两点，选无穷远处为电 势零点，则（）A.场强大小关系有EbEcB.电势大小关系有（pbXpdC.将一负电荷放在d点时其电势能为负值D.将一正电荷由。点移到d点电场力做正功4 .（2021山西模拟）如图3中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一个带正电的点电荷.一个带电粒子 以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，。、c三点是实线与虚线
23、的交点，则 该粒子（）图3A.带负电B.在c点受力最大C.在匕点的电势能大于在。点的电势能D.由。点到点的动能变化等于由匕点到。点的动能变化.如图4所示，A、5两点是粒子在匀强电场中运动时经过的两个点，平行直线表示电场线，但方向未知， 整个过程中只有电场力做功.已知粒子在A点的动能比8点大，则下列说法中正确的是（） 一一2尸 ； ， ， / !/ / / 1图4A.无论粒子是从A点到8点，还是从8点到A点，电场力均做负功B.电场线方向从右向左C.粒子的运动轨迹若为1,则粒子一定带负电D.无论粒子是带正电还是负电，均不可能沿轨迹2运动.（2020浙江7月选考8）空间尸、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中。点处为正电荷，P、Q 两点附近电场的等势线分布如图5所示，、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0,则（）A. e点的电势大于0B.。点和点的电场强度相同