2022年高考物理知识点第一轮复习教案第七章静电场第讲电场的能的性质.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -第 2 讲 电场的能的性质考点一电势能电势1静电力做功 1特点： 静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关；2运算方法WqEd,只适用于匀强电场,其中 WABqUAB,适用于任何电场；2电势能d 为沿电场方向的距离；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 移到零势能位置时静电力所做的功；2静电力做功与电势能变化的关系：的削减量,即 WABEpAEpB Ep；静电力做的功等于电势能3电势能的相对性：电势能是相对的,通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零, 或把电荷在大地表面上的电势能规定

2、为零；3电势1定义： 摸索电荷在电场中某点具有的电势能 Ep 与它的电荷量q 的比值；2定义式： Ep q；3矢标性： 电势是标量,有正负之分,其正 零电势高 低；负表示该点电势比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；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -4等势面A、B 在同一等势面上1定义： 电场中电势相等的各点组成的面；2特点等势面肯定与电场线垂直；在同一等势面上

3、移动电荷时电场力不做功；电场线方向总是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；思维诊断 1电场力做功与重力做功相像,均与路径无关； 2电场中电场强度为零的地方电势肯定为零；3沿电场线方向电势越来越低,电场强度越来越小； 4电荷沿电场线的方向移动电势能逐步减小；答案：1234题组训练 1. 电场力做功与电势能的关系如下列图,在真空中有两个带正电的点电荷,分别置于M、N 两点； M 处正电荷的电荷量大于N 处正 第 2 页,共 35 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -电荷的电荷量, A、B 为 M、N 连线的中垂线上的两点；现将一负点电荷 q 由 A 点沿中垂线移动到 是 Aq 的电势能逐步减小 Bq 的电势能逐步增大B 点,在此过程中,以下说法正确的Cq 的电势能先增大后减小 Dq 的电势能先减小后增大解析：负电荷从 A 到 B 的过程中,电场力始终做负功,电势能增大,所以 A、C、D 错误, B 正确；答案：B 2电势与场强的关系 在静电场中,以下说法中正确选项A电场强度到处为零的区域内,电势肯定也到处为零 B电场强度到处相同的区域内,电势肯定也到处相同 C电场强度

5、的方向总是跟等势面垂直 D电势降低的方向就是电场强度的方向解析：电场强度大小和电势高低没有直接关系,不能依据电场强度大小判定电势高低,也不能依据电势的高低判定电场强度的大小,故 A、B 错误；电场强度的方向肯定跟等势面垂直,C 正确；沿电场强度的方向电势降低得最快, 但电势降低的方向不肯定是电场强度的方向, D 错误；答案：C 3等势面的懂得及应用 多项 某导体置于电场后四周的电场分细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - -

6、- - - - - -布情形如下列图,图中虚线表示电场线,实线表示等势面,A、B、C为电场中的三个点；以下说法正确选项 AA 点的电场强度小于 B 点的电场强度BA 点的电势高于 B 点的电势C将负电荷从 A 点移到 B 点,电场力做正功D将正电荷从 A 点移到 C 点,电场力做功为零答案：ABD 4电场强度、电势和电势能的判定2022 海南单科 7多项如图所示,两电荷量分别为QQ0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 点位于 y轴 O 点上方；取无穷远处的电势为零；以下说法正确选项 Ab 点电势为零,电场强度也为零B正的摸

7、索电荷在a 点的电势能大于零,所受电场力方向向右C将正的摸索电荷从 O 点移到 a 点,必需克服电场力做功D将同一正的摸索电荷先后从 能的变化较大O、b 两点移到 a 点,后者电势解析：由于等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为平 第 4 页,共 35 页 - - - - - - - - - 行于 x 轴指向负电荷, 所以电场方向与中垂线方向垂直,故中垂线为细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -等势线,由于中垂线延长到无穷远处,所以中垂线的电势为零,故 b

8、点的电势为零, 但是电场强度不为零, 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,方向平行于x 轴向右,在中点O 处电势为零, O 点左侧电势为正,右侧电势为负,又知道正电荷在正电 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,所以必需克服电场力做功,C 正确； O 点和 b 点的电势相等,所以先后从 O、b 两点移到 a 点,电场力做功相等, 电势能变化相同,D 错误；答案：BC 方法技巧 1 比较电势高低的方法 依据电场线方向：沿电场线方向电势越来越低；依据 UABAB；如 UAB0,就 AB,如 UAB0,就 Abc,A 错误；电场力与瞬时

9、速度成锐角,故由 P 运动到 Q电场力对质点做正功,质点的电势能减小,动能增加,B、C 正确；等差等势面越密集,该区域电场强度越大,故 P 点时加速度较大, D 正确；答案：BCD 3由带电粒子的轨迹判定电学量 EPEQ,带电质点通过2022 辽宁模拟 多项如下列图,一带电粒子在匀强电场中从 A点抛出,运动到 B 点时速度方向竖直向下,且在 B 点时粒子的速度为粒子在电场中运动的最小速度, 已知电场方向和粒子运动轨迹在同一竖直平面内, 粒子的重力和空气阻力与电场力相比可忽视不计,就 A电场方向肯定水平向右B电场中 A 点的电势肯定高于 B 点的电势C从 A 到 B 的过程中,粒子的电势能肯定增

10、加D从 A 到 B 的过程中,粒子的电势能与动能之和肯定不变细心整理归纳 精选学习资料 解析：粒子只受电场力,做抛体运动,类似重力场中的斜上抛 第 8 页,共 35 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -运动,B 点为等效最高点,故电场力方向水平向右,由于不知粒子的电性,故无法判定电场方向, A 项错误；无法判定电场方向,所以不能确定 A 点和 B 点的电势的高低,故B 项错误；从 A到 B 的过程中, 电场力对粒子做负功,粒子的电势能增大,故 C

11、项正确；从 A 到 B 的过程中,只有电场力做负功,动能减小,电势能增加,电势能和动能之和保持不变,故 D 项正确；答案：CD 方法技巧 带电粒子的运动轨迹与电场线 等势面 关系的应用考点三 电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系1电势差1定义： 电荷在电场中,由一点 功与移动电荷的电荷量的比值；2定义式： UABWAB q；A 移到另一点 B 时,电场力做3电势差与电势的关系： UABAB,UABUBA；4影响因素：电势差 UAB 由电场本身的性质打算, 与移动的电荷 q 及电场力做的功 WAB 无关,与零电势点的选取无关；2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

12、场中两点间的电势差等于细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积；作 EU d；2公式 UEd 的适用范畴 ：匀强电场；3公式 UEd 的拓展即 UEd,也可以写在匀强电场中UEd,即在沿电场线方向上,Ud；推论如下：a如图甲, C 点为线段 AB 的中点,就有 CAB 2；b如图乙, AB CD,且 ABCD,就 UABUCD；断；在非匀强电场中 UEd 虽不能

13、直接应用,但可以用作定性判思维诊断 1电势差是一个矢量,有正值和负值之分； UABUBA；2静电场中 A、B 两点的电势差是恒定的,所以有 3电场线越密集的地方,等差等势面也越密集；答案：123题组训练 1对电势差概念及公式的懂得 说法正确选项 多项关于电势差的运算公式,细心整理归纳 精选学习资料 A电势差的公式 UABWAB q说明两点间的电势差UAB 与电场力做 第 10 页,共 35 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -功 WAB 成正比,

14、与移动电荷的电荷量 q 成反比B把正电荷从 A 点移到 B 点电场力做正功,就有 UAB0 C电势差的公式 UABWAB q中,UAB 与移动电荷的电荷量 q 无关D电场中 A、B 两点间的电势差 动到 B 点时电场力所做的功UAB 等于把正电荷 q 从 A 点移解析：电场中两点间的电势差是一个定值,不会随电场力做的功 WAB 和移动电荷的电荷量 q 的变化而变化,故 A 错误, C 正确；又由 UABWAB q知,电场力做正功,且q 为正电荷,就电势差为正, B正确；电场中 A、B 两点间的电势差 UAB等于把单位正电荷从 A 点移动到 B 点时电场力所做的功, D 错误；答案：BC 2场强

15、与电势差的关系 关系,正确的说法是 以下关于匀强电场中场强和电势差的A任意两点之间的电势差,等于场强和这两点间距离的乘积 B在任何方向上,如两点间距离相等,就它们之间电势差就相 等C沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等 D电势降落的方向必定是电场强度的方向解析：匀强电场中电势差与场强的关系UEd 中的 d 是两点 第 11 页,共 35 页 - - - - - - - - - 沿电场线方向的距离,并不是两点间的距离,应选项A 错误；两点间距离相等,两点沿电场线方向的距离不肯定相等,应选项B 错误；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -

16、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -由 UEd,沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等,应选项 C 正确；电势降落最快的方向是电场强度的方向,应选项 D错误；答案：C 3应用公式 EU d运算场强的大小 如下列图,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点 O 处的电势为 0 V,A 点处的电势为 6 V,B 点处的电势为 3 V,就电场强度的大小为 A200 V/m B200 3 V/m C100 V/m D100 3 V/m 解析：由匀强电场的特点得 OA 的中点 C 的电势 C3 V,CB,即 B、C 在同

17、一等势面上,由电场线与等势面的关系和几何关系知：如下列图, d1.5 cm；就 EU d1.5 102 V/m200 V/m,3A 正确；答案：A 4公式 UEd 的拓展应用 如图, 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细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -平行；ab 平行 cd,且 ab 边长为 cd 边长的一半, 已知 a 点的电势是 3

18、V,b 点的电势是 5 V,c 点电势是 7 V；由此可知,d 点的电势为 A1 V B2 V C3 V D4 V 解析：在匀强电场中,沿任意平行方向的相等的长度上,电势降落相等,故 abecde,可得, d 点的电势 d3 V,选项 C 正确；答案：C 考点四 电场中的功能关系1电场中的功能关系1如只有电场力做功电势能与动能之和保持不变；2如只有电场力和重力做功 电势能、重力势能、动能之和保持不变；化；3除重力之外,其他各力对物体做的功 等于物体机械能的变4全部外力对物体所做的功 等于物体动能的变化；2电场力做功的运算方法1WABqUAB普遍适用 2WqExcos 适用于匀强电场 3WABE

19、pEpAEpB从能量角度求解 4W 电W 非电Ek由动能定理求解 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2022 襄阳四校联考 如下列图,一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上,上端连接一带正电的小球P,小球所处的空间存在着方向竖直向上的匀强电场,小球平稳时,弹簧恰好处于原长状态；现给小球一竖直向上的初速度,小球最高能运动到M 点；在小球从开头运动到运动至最高点时,以下说法正确选项 A小球电势能的削减

20、量大于小球重力势能的增加量 B小球机械能的转变量等于电场力做的功 C小球动能的削减量等于电场力和重力做功的代数和 D弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的削减量解析：由小球平稳时,弹簧恰好处于原长状态可知,小球所受重力大小等于其受到的电场力大小,即：mgqE；小球在竖直向上运动的过程中, 其重力做的功和电场力做的功的代数和为零；就弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的削减量,故A、C 错,D 对；小球受到电场力、 重力和弹力三个力的作用, 故小球机械能的转变量等于电场力做的功和弹簧的弹力做的功之和,故 B 错；答案：D 方法技巧 在解决电场中的能量问题经常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律及功能关

21、系；1 应用动能定懂得决问题需讨论合外力的功 或总功 ；2 应用能量守恒定律解决问题需留意电势能和其他形式能之间细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -的转化；3 应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能变化之间的对应关系；题组训练 1电场中的功能关系 一个质量为 m 的带电小球,在竖直方向的匀强电场中水平抛出, 不计空气阻力, 测得小球的加速度大小为g 3,方向向下,其中 g 为重力加速度

22、；就在小球下落列说法正确选项 A小球的动能增加2 3mghB小球的电势能减小2 3mghC小球的重力势能削减1 3mghD小球的机械能削减2 3mghh 高度的过程中,下解析：由牛顿其次定律得知, 小球所受的合力 F 合ma1 3mg,方向向下,依据动能定理知,小球的动能增加 EkF 合 h1 3mgh,故 A 错误；由牛顿其次定律得： mgF1 3mg,解得电场力 F2 3mg,且方向竖直向上,就电场力做功W 电Fh2 3mgh,故小球的电势能增加2 3mgh,故 B 错误；小球在竖直方向上下降 h 高度时重力做正功 mgh,因此,小球的重力势能削减mgh,故 C 错误；由上面可知,细心整理

23、归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -小球的电势能增加2 3mgh,依据能量守恒知, 小球的机械能削减 2 3mgh,故 D 正确；答案：D 2功能关系的应用 2022 河南南阳五校联考 如下列图,水平绝缘粗糙的轨道AB 与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC 平滑连接,半圆形轨道的半径R0.4 m,在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度 E1.0 104N/C；现有

24、一电荷量 q 1.0 104 C,质量 m0.1 kg 的带电体 可视为质点 ,在水平轨道上的P 点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点 C,然后落至水平轨道上的 D 点；取 g10 m/s2；试求：1带电体运动到圆形轨道B 点时对圆形轨道的压力大小；2D 点到 B 点的距离 xDB；3带电体在从 P 开头运动到落至 D 点的过程中的最大动能；解析：1设带电体通过C 点时的速度为 vC,依据牛顿其次定2 律有 mgmv R,C解得 vC2.0 m/s；设带电体通过B 点时的速度为vB,设轨道对带电体的支持力大小为 FB,带电体在 B 点时,依据牛顿其次定律有2 FBmgmv R；B细

25、心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -带电体从 B 运动到 C 的过程中,依据动能定理有mg 2R1 2mvC1 2mv2 B联立解得 FB6.0 N,依据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力 FB6.0 N；2设带电体从最高点 C 落至水平轨道上的 D 点经受的时间为 t,依据运动的分解有 2R1 2gt 2,xDBvCt1 2 Eqmt 2,联立解得 xDB0；3由 P 到 B 带电体做加速运动,故

26、最大速度肯定显现在从 B 经C 到 D 的过程中,在此过程中只有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成45夹角斜向右下方,故最大速度必显现在 B 点右侧对应圆心角为 45处；设小球的最大动能为Ekm,依据动能定理有qERsin 45 mgR1cos 45 Ekm1 2mv B,2代入数据解得 Ekm1.17 J；答案：16.0 N2031.17 J 思想方法盘点 E -x 和 -x 图象的处理方法1E -x 图象1反映了电场强度随位移变化的规律；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页,共 35 页 - - - - -

27、 - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2E0 表示场强沿 x 轴正方向； E0 表示场强沿 x 轴负方向；3图线与 x 轴围成的“ 面积” 表示电势差, “ 面积” 大小表示电 势差大小,两点的电势高低依据电场方向判定；2 -x 图象 1描述了电势随位移变化的规律；2依据电势的高低可以判定电场强度的方向是沿 x 轴正方向仍 是负方向；3斜率的大小表示场强的大小,斜率为零处场强为零；多项静电场在 x 轴上的场强 E 随 x 的变化关系如下列图,x 轴正向为场强正方向, 带正电的点电荷沿x 轴运动,就点电荷 A在 x2 和 x4 处

28、电势能相等 B由 x1 运动到 x3 的过程中电势能增大 C由 x1 运动到 x4 的过程中电场力先增大后减小 D由 x1运动到 x4 的过程中电场力先减小后增大思路点拨 ：1电势能大小的关系可依据电场力做功来判定；2电场力的大小关系可依据电场强度的大小来判定；解析：由题意可知,在 x1 的左侧场强方向沿 x 轴正方向,在x1 的右侧场强方向沿 x 轴负方向；带正电的点电荷由 x1 运动到 x3 的过程中,电场力做负功,电势能增大,应选项A 错误,选项 B 正确；由 x1 到 x4 场强的大小先增大后减小,就点电荷由 x1 运动到 x4 的过程中电场力先增大后减小,应选项C 正确,选项 D 错

29、误；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -答案：BC 即学即练 12022 哈尔滨模拟 多项 如下列图, 以等量同种点电荷的连线中点为原点,两点电荷连线的中垂线为 x 轴,E 表示电场强度, 表示电势,依据你已经学过的学问判定,在以下 E -x 图象和 -x 图象中,可能正确选项 解析：在两电荷连线的中点, 由于两个电荷在此处产生的场强大小相等、方向相反,所以该处场强为零,在无穷远处场强也为零,所

30、以两点电荷连线的中点到无穷远场强是先增大后减小,且场强关于电荷连线对称, 选项 A 正确,B 错误；两点电荷连线的中垂线上场强方向从中点指向无穷远,且电势逐步降低,选项 答案：AD C 错误, D 正确；2多项某静电场中 x轴上的电势随 x坐标变化的图象如下列图, -x 图象关于 轴对称,a、b 两点到 O 点的距离相等； 将一电荷从 x轴上的 a 点由静止释放后粒子沿x 轴运动到 b 点,运动过程中粒子只受电场力作用,就以下说法正确选项 第 19 页,共 35 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师

31、归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -A该电荷肯定带负电B电荷在 b 点时动能为零C从 O 到 b,电荷的电势能减小D从 a 到 b 电场力对电荷先做正功,后做负功解析：此 -x 图象可视为在 x 轴上关于坐标原点对称的两个等量正点电荷,在它们连线上电势随 x 坐标变化的图象；由于 a、b 两点等电势,该电荷肯定带正电,由动能定理可知,将一电荷从 x 轴上的 a 点由静止释放后沿x 轴运动到 b 点,电荷到 b 点时动能为零, 选项 A 错误, B 正确；电荷从 O 到 b,电势上升,电荷的电势能增大,选项 C 错误；电荷从 a 到 b,电势能先减小

32、后增大,电场力对电荷先做正功,后做负功,选项 D 正确；答案：BD 12022 全国丙卷 15关于静电场的等势面,以下说法正确选项 A两个电势不同的等势面可能相交 B电场线与等势面到处相互垂直 C同一等势面上各点电场强度肯定相等 D将一负的摸索电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势 面,电场力做正功解析：在静电场中,两个电势不同的等势面不会相交,选项A错误；电场线与等势面肯定相互垂直,选项B 正确；同一等势面上细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页,共 35 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 -

33、- - - - - - - - - - - - - -的电场强度可能相等,也可能不相等,选项C 错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,移动负摸索电荷时, 电场力做负功,选项 D 错误；答案：B 22022 全国甲卷 15 如图,P 是固定的点电荷,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；如 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 aa、ab、ac,速度大小分别为 va、vb、vc；就 Aaaabac,vavcvbBaaabac,vbvcvaCabacaa,vbvcvaDabacaa,vavcvb解析：a、b、c 三点到固定的点电荷 P 的距离 r br cr a,就三点的电场强度由 EkQ r 2可知 EbEcEa,故带电粒子 Q 在这三点的加速度 abacaa；由运动轨迹可知带电粒子Q 所受 P 的电场力为斥力,从 a 到 b 电场力做负功,由动能定理|qUab|1 2mvb1 2mv2 a0, 第 21 页,共 35 页 - - - - - - - - - 就 vbva,从 b 到 c 电场力做正功, 由动能定理 |qUbc|1 2mv