第03讲 电场能的性质（原卷版+解析版） （自主复习）2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019）

这是一份第03讲 电场能的性质（原卷版+解析版） （自主复习）2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019），共17页。试卷主要包含了电场力做功与功能关系，电场力做功的计算，电势能大小的判断，电势高低的判断，静电场中图象问题等内容，欢迎下载使用。
核心考点聚焦
1.电场力做功与功能关系
2.电场力做功的计算
3.电势能大小的判断
4.电势高低的判断
5.由匀强电场的电势分布确定电场强度
6.电场线、等势面（线）与粒子运动轨迹的综合问题
7.静电场中图象问题
高考考点聚焦
知识点一、电场力做功与功能关系
1．电场力做功的计算
(1)由公式W＝Flcs α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：W＝qElcs α.
(2)由W＝qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场．
2．几种功能关系
(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、动能之和保持不变；
(3)（动能定理）所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化．
3.电势能大小的判断
知识点二、电势高低的判断
知识点三、由匀强电场的电势分布确定电场强度
1.处理方法
2.匀强电场中的两个推论
推论1：匀强电场中的任意线段AB的中点的电势：，如图甲所示：
推论1：匀强电场中若两线段AB//CD，且AB=CD，则UAB=UCD（或），如图乙所示：
3.解题思路
知识点四、电场线、等势面（线）与粒子运动轨迹的综合问题
1.电场线与粒子运动轨迹的综合问题的分析方法
（1）如果带电粒子只受电场力作用，根据带电粒子所受的电场力沿着电场线的切线方向且（或等势面的垂线）指向运动轨迹弯曲的凹侧，确定带电粒子所受电场力的方向；(两个切线)
（2）再结合电场线的方向（或等势面的电势）确定带电粒子的电性；(E、F、q关系)
（3）最后根据带电粒子运动轨迹与电场线的分布情况，确定电场力做功、电势能的变化情况等。
2.等势面（线）与粒子运动轨迹的综合问题的分析方法
（1）如果带电粒子只受电场力作用，根据电场力沿着垂直于等势面方向且指向运动轨迹弯曲的凹侧，确定带电粒子所受电场力的方向；
（2）再结合等势面的电势高低关系确定电场线的方向，进而确定带电粒子的电性；
（3）最后根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做功、电势能的变化情况等。
知识点五.静电场中图象问题的处理技巧
图象问题主要是数学中的函数图像，充分利用好斜率、面积、截距、特殊的点和象限在物理中的意义，下面以两个图像为例说明，注意理解。
电势能大小的判断
1.（多选）（2023•海南高考）如图所示，正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中A、B带正电，C带负电，O、M、N为AB边的四等分点，下列说法正确的是（ ）
A．M、N两点电场强度相同
B．M、N两点电势相同
C．负电荷在M点电势能比在O点时要小
D．负电荷在N点电势能比在O点时要大
2.（2023•河北高考）由点电荷组成的系统的电势能与它们的电荷量、相对位置有关。如图1，a、b、c、d四个质量均为m、带等量正电荷的小球，用长度相等、不可伸长的绝缘轻绳连接，静置在光滑绝缘水平面上，O点为正方形中心，设此时系统的电势能为E0。剪断a、d两小球间的轻绳后，某时刻小球d的速度大小为v，方向如图2，此时系统的电势能为（ ）
A．E0−74mv2B．E0−54mv2
C．E0−14mv2D．E0−58mv2
解题归纳：做功判断法：电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方，能量守恒法：减少的能量总是等于增加的能量，或动能定理处理。
二、电势高低的判断
3．（2023辽宁大连高一期末）如图，两对等量异种点电荷固定于正方形的四个顶点上。A、B、C、D是该正方形与其内切圆的四个切点，则电场强度和电势都相同的两个点是（ ）
A．A点和C点B．B点和D点
C．A点和D点D．B点和C点
4．2020年，我国科学家通过冷冻电镜揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。其中电子显微镜是冷冻电镜的关键，电子显微镜中利用电场控制电子运动的电场线分布如图所示。a、b、c、d为电场中的四个点，下列有关说法正确的是（ ）

A．四个点中a点的电场强度最大B．四个点中c点的电场强度最大
C．d点电势高于b点电势D．电子在a点时电势能最大
5.（2023秋•吉林期末）雷雨天带有负电的乌云飘过一栋建筑物上空时在避雷针周围形成电场，电场的等差等势面a、b、c、d分布情况如图所示。关于等势面上A、B、C三点的电势和电场强度说法中正确的是（ ）
A．φB＞φA＞φCB．φA＞φB＞φCC．EC＞EB＞EAD．EC＞EA＞EB
解题归纳：这类问题可以按模型处理，电场线电场模型：沿电场线方向电势逐渐降低，点电荷形成的电场模型：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
三、匀强电场中电势差与电场强度的关系
6．（2023湖南益阳高一统考期末）如图所示，在半圆所在平面内，有一与该平面平行的匀强电场。场强为E，若半圆的直径，C、D为半圆的两个三等分点，，，，则（ ）

A．B．C．D．
7.（2023包河区校级期末）如图所示，立方体ABCD﹣EFGH的两个顶点A、F分别固定电荷量为q的点电荷，C、H两个顶点分别固定电荷量为﹣q的点电荷，P是ABCD面的中点，Q是CDFG面的中点，则下列说法中正确的是（ ）
A．P点比Q点的电势高
B．P、Q两点的电场强度相同
C．一个负的点电荷在E点电势能小于在B点电势能
D．G、P间的电势差绝对值大于P、D间电势差绝对值
解题归纳：1.匀强电场中同一条直线上的线段两端点间电势差正比于线段长度。三步法确定电场强度：①确定等势线；②画等势线的垂线，确定电场强度方向；③根据E＝Ud确定电场强度大小
2.在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d。推论如下：
推论①：如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝eq \f(φA＋φB,2)。
推论②：如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD。即在匀强电场中两条平行且相等的线段两端点间的电势差相等。
推论③：在匀强电场中一条直线上（等势线除外），两点间的电势差与这两点间距离成正比。
四、电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹问题
8.（2023西城区期末）如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，图中虚线为该点电荷电场的等势面。一带正电的粒子以一定初速度射入点电荷的电场，依次通过a、b、c三点。则该粒子（ ）
A．在a点受到的静电力大于在b点受到的静电力
B．在c点受到的静电力大于在b点受到的静电力
C．在a点的电势能小于在b点的电势能
D．在c点的电势能小于在b点的电势能
9.（2023江苏宿迁高一统考期末）2023年3月，中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构，电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，a、b是轨迹上的两点，现有一电子以某一初速度从b向a运动的过程中，下列判断正确的是（ ）

A．a点的电势高于b点的电势B．a点的电场强度大于b点的电场强度
C．电子在b点受力方向水平向左D．电子在a点的电势能小于在b点的电势能
10.（2023河西区期末）如图所示为两个点电荷的电场，虚线为一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法中正确的是（ ）
A．两个点电荷为左正右负，且左边电荷所带电荷量多
B．带电粒子在a点的电势能小于在b点的电势能
C．带电粒子带正电
D．带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
解题归纳：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．
五、静电场中的图像问题
11.（2023宁夏银川高二银川一中校考期中）等量异种点电荷在周围空间产生静电场，其连线(x轴)上各点的电势随x的分布图象如图所示．x轴上AO