2020高考物理大一輪復(fù)習(xí)新課改省份專用講義第八章第44課時(shí)電勢電勢能電勢差重點(diǎn)突破課含答案

1、第44課時(shí)電勢電勢能電勢差(重點(diǎn)突破課)考點(diǎn)一電場力做功與電勢能本考點(diǎn)概念多且比較抽象，主要包括電場力做功的正負(fù)判斷、電勢能的相對性、電勢能大小的比較、電場中功能關(guān)系等，這些問題雖然比較基礎(chǔ)，但考生卻常常理解不透、混淆不清。1電場力做功(1)特點(diǎn)：電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)。如圖，WACWABC。(2)計(jì)算WqEd，適用于勻強(qiáng)電場。WABqUAB，適用于任何電場。2電勢能(1)大?。旱扔趯㈦姾蓮脑擖c(diǎn)移到零勢能位置時(shí)電場力做的功。(2)公式：Epq。E(3)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：WABEpAEpBp，即電場力做的功等于電勢能變化量的負(fù)值。(4)電勢能的相對性：電勢能是相對的

2、，零勢能點(diǎn)選取不同，電勢能的值不同。通常選取無窮遠(yuǎn)處或大地表面電勢能為零。典例如圖所示，分別在M、N兩點(diǎn)固定放置兩個(gè)點(diǎn)電荷Q和q(Qq)，以MN連線的中點(diǎn)O為圓心的圓周上有A、B、C、D四點(diǎn)。下列說法正確的是()AA點(diǎn)和B點(diǎn)電場強(qiáng)度相同BC點(diǎn)和D點(diǎn)電場強(qiáng)度相同C將某正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)，電勢能先增大再減小D將某正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)，電勢能先減小再增大解析由于Qq，分析可得A點(diǎn)處電場線比B點(diǎn)處電場線密，故A點(diǎn)電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場強(qiáng)度，A錯(cuò)誤；電場關(guān)于MN對稱，則C點(diǎn)電場強(qiáng)度大小等于D點(diǎn)電場強(qiáng)度大小，由于Qq，兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向與兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線不平行，兩點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向不同，故C點(diǎn)和D

3、點(diǎn)電場強(qiáng)度不相同，B錯(cuò)誤；由于Qq，故將某正電荷從C點(diǎn)移到O點(diǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增大，從O點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場力做正功，電勢能減小，C正確，D錯(cuò)誤。答案C規(guī)律方法電勢能大小的判斷方法做功法電場力做正功，電勢能減小，做多少正功，就減少多少電勢能；電場力做負(fù)功，電勢能增大，做多少負(fù)功，就增加多少電勢能公式法守恒法將電荷量、電勢連同正負(fù)號一起代入公式Epq，帶符號比較電勢能大小正電荷在電勢高的地方電勢能大，而負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大在只有電場力做功時(shí)，動能和電勢能之和保持不變，動能增加時(shí)，電勢能減小集訓(xùn)沖關(guān)1.直線mn是某電場中的一條電場線，方向如圖所示。一帶正電的粒子只在電場力的作用下由a點(diǎn)運(yùn)

4、動到b點(diǎn)，軌跡為一拋物線。下列說法中正確的是()A粒子由a運(yùn)動到b的過程中，電場力一定一直做正功B該電場可能為點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場C粒子在b點(diǎn)的動能一定大于在a點(diǎn)的動能D粒子由a運(yùn)動到b的過程中電勢能一定一直減小解析：選C因?yàn)檐壽E是拋物線，所以粒子受力恒定，所處電場是能是點(diǎn)電荷形成的電場，B錯(cuò)誤；根據(jù)粒子在做曲線運(yùn)動過程中，受到側(cè)，并且粒子帶正電，受到的電場力方向和電場強(qiáng)度方向相同，可知粒一個(gè)勻強(qiáng)電場，故不可的合力總指向軌跡凹子的運(yùn)動軌跡有如圖所示的1、2兩種情況，由圖線2可知電場力一直做正功，電勢能一直減小，動能增大，由圖線1可知電場力先做負(fù)功，后做正功，總功為正功，電勢能先增大后減小，總體減小

5、，帶電粒子在b點(diǎn)的動能一定大于在a點(diǎn)的動能，A、D錯(cuò)誤，C正確。2.(多選)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)P，直徑MN水平，a、靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零，則小球a()A從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B從N到P的過程中，速率先增大后減小C從N到Q的過程中，電勢能一直增加D從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量解析：選BC小球a從N到Q的過程中，小球a、b的距離一直減小，庫侖力變大，小球a受重力不變，重力和庫侖力的夾角從90一直減小，故合力變大，選

6、項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球a從N到P的過程中，速度方向與重力和庫侖力的合力方向的夾角由小于90到大于90，故庫侖力與重力的合力先做正功后做負(fù)功，小球a速率先增大后減小，選項(xiàng)B正確；小球a由N到Q的過程中，庫侖力一直做負(fù)功，電勢能一直增加，選項(xiàng)C正確；小球a從P到Q的過程中，減少的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能和電勢能之和，故動能的減少量大于電勢能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3(多選)(2019東營聯(lián)考)一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，只受重力、電場力和空氣阻力三個(gè)力的作用。若小球的重力勢能增加5J，機(jī)械能增加1.5J，電場力做功2J，則()A重力做功5JC空氣阻力做功0.5JB電勢能減少2JD動能減少3.5J解析

7、：選BD小球的重力勢能增加5J，則小球克服重力做功5J，故A錯(cuò)誤；電場力對小球做功2J，則小球的電勢能減少2J，故B正確；小球共受到重力、電場力、空氣阻力三個(gè)力作用，小球的機(jī)械能增加1.5J，則除重力以外的力做功為1.5J，電場力對小球做功2J，則知空氣阻力做功0.5J，即小球克服空氣阻力做功0.5J，故C錯(cuò)誤；重力、電場力、空氣阻力三力做功之和為3.5J，根據(jù)動能定理，小球的動能減少3.5J，D正確?？键c(diǎn)二電勢和電勢高低的判斷電勢是靜電場中比較抽象、難理解的概念，電勢的物理意義、電勢的相對性、電勢高低的判斷是高考的重點(diǎn)，也是學(xué)生常常出現(xiàn)困惑的地方。1定義式：p。Eq2矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)量，有正

8、負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢比零電勢高(低)。3相對性：電勢具有相對性，同一點(diǎn)的電勢因選取零電勢點(diǎn)的不同而不同。4沿電場線方向，電勢逐漸降低。典例(多選)如圖所示，正方形ABCD的四個(gè)頂點(diǎn)各固定一個(gè)點(diǎn)電為q、q、q、q，E、F、O分別為AB、BC及AC的中點(diǎn)。下列荷，所帶電荷量分別說法正確的是()AE點(diǎn)電勢低于F點(diǎn)電勢BE點(diǎn)電勢等于F點(diǎn)電勢CE點(diǎn)電場強(qiáng)度與F點(diǎn)電場強(qiáng)度相同DF點(diǎn)電場強(qiáng)度大于O點(diǎn)電場強(qiáng)度解析根據(jù)對稱性可知，E、F兩點(diǎn)電勢相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；根據(jù)對稱性及電場強(qiáng)度的疊加原理可知，E點(diǎn)和F點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等而方向不同，O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，F(xiàn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于零，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確

9、。答案BD規(guī)律方法電勢高低的判斷依據(jù)和方法電場線場源電荷電勢能電勢差沿電場線方向電勢逐漸降低離正電荷越近的地方電勢越高，離負(fù)電荷越近的地方電勢越低正電荷在某點(diǎn)的電勢能越大，該點(diǎn)電勢越高，負(fù)電荷在某點(diǎn)的電勢能越大，該點(diǎn)電勢越低根據(jù)UABAB，UAB0則A高B低，UAB0則B高A低；已知WAB時(shí)，Wq可先根據(jù)UABAB確定UAB正負(fù)集訓(xùn)沖關(guān)1.如圖所示，直角坐標(biāo)系中x軸上在xr處固定有帶電荷量為r處固定有帶電荷量為Q的負(fù)點(diǎn)電荷，y軸上a、b兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別d、e點(diǎn)都在x軸上，d點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xd2r，rxc2r，c、d點(diǎn)間距與d、法不正確的是()9Q的正點(diǎn)電荷，在x為yar和ybr，c、e點(diǎn)間距相等

10、。下列說Ac、e兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相反Cd點(diǎn)場強(qiáng)為零Ba、b兩點(diǎn)的電勢相等Da、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)相同解析：選D由電場線分布的對稱性可知，a、b兩點(diǎn)的電勢相等，故B正確；9Q在d點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E1k9QQQd3r2kr2，方向水平向右，Q在d點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E2kr2，方向水平向左，由電場的疊加原理可知，點(diǎn)場強(qiáng)為零，所以c、e兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相反，故A、C正確；根據(jù)電場線分布的對稱性可知，a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等，但方向不同，則a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)不相同，故D錯(cuò)誤。2(多選)兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場線分布如圖所的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則()示。c是兩負(fù)電荷連線Aa點(diǎn)

11、的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大Ba點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高Cc點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大Dc點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低解析：選ACD根據(jù)題圖知，a、b兩點(diǎn)中，a點(diǎn)的電場線較密，則a點(diǎn)的電場強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確；沿電場線的方向電勢降低，a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于c、d關(guān)于正電荷對稱，正電荷在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反；兩負(fù)電荷在c點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為0，在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向向下，根據(jù)電場的疊加原理，c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大，選項(xiàng)C正確；c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)離負(fù)電荷的距離更小，c點(diǎn)電勢比d點(diǎn)低，選項(xiàng)D正確。3.電子束焊接機(jī)中的電場線如圖中虛線所示。K為陰極，A為陽極，兩極之間的距離為d，在兩極之

12、間加上高壓U，有一電子在K極由靜止被加速。不考慮電子重力，元電荷為e，則下列說法正確的是解析：選C由題圖知，A、K之間的電場為非勻強(qiáng)電場，A、K之間的電場強(qiáng)度不是，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由動能()UAA、K之間的電場強(qiáng)度為dB電子到達(dá)A時(shí)的動能大于eUC由K到A電子的電勢能減小了eUD由K沿直線到A電勢逐漸降低Ud定理，電子到達(dá)A時(shí)的動能EkeU，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電子由K到A的過程電場力做正功，電子的電勢能減小了eU，選項(xiàng)C正確；由K沿直線到A為沿著電場線的反方向，電勢逐漸升高，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三等勢面的理解和應(yīng)用高考命題中，等勢面和電場線經(jīng)常綜合考查，由等勢面的分布情況，要能判斷出電場線大致的分布情況，進(jìn)

13、而確定電場力做功的情況和電勢能變化的情況，因此該考點(diǎn)是學(xué)生的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。1定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面。2等勢面的特點(diǎn)(1)在同一等勢面上移動電荷時(shí)，電場力不做功。(2)電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。(3)任意兩個(gè)等勢面都不相交。(4)等差等勢面越密的地方，電場強(qiáng)度越大。3幾種典型電場的等差等勢面分布(如圖中虛線所示)。典例(多選)(2018全國卷)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場勢面，已知平面b上的電勢為2V。一電子經(jīng)過a時(shí)的動能為10eV，從a力所做的功為6eV。下列說法正確的是()A平面c上的電勢為零B該電子可能到達(dá)不了平面fC該電子

14、經(jīng)過平面d時(shí)，其電勢能為4eVD該電子經(jīng)過平面b時(shí)的速率是經(jīng)過d時(shí)的2倍解析因等勢面間距相等，由UEd得相鄰虛線之間電勢差相6eV，故Uad6V；因電場力做負(fù)功，故電場方向向右，沿電場線方V，則c0，各虛線電勢如圖所示，故A正確；因電子的速度方向未面，如圖中實(shí)線所示，電子可能到達(dá)不了平面f，故B正確；電子經(jīng)過內(nèi)間距相等的一組等到d的過程中克服電場等，由a到d，eUad向電勢降低，又b2知，若不垂直于等勢平面d時(shí)，電勢能Eped2eV，故C錯(cuò)誤；由a到b，WabEkbEka2eV，所以Ekb8eV；由a到d，WadEkdEka6eV，1所以Ekd4eV；則Ekb2Ekd，根據(jù)Ek2mv2知vb2

15、vd，故D錯(cuò)誤。答案AB易錯(cuò)提醒本題容易慣性思維，認(rèn)為電子一定沿直線即垂直于等勢面運(yùn)動，可以穿過平面f，從而漏選B。集訓(xùn)沖關(guān)1.(多選)如圖所示，在正點(diǎn)電荷Q的電場中有M、N、P、F四點(diǎn)，的三個(gè)頂點(diǎn)，F(xiàn)為MN的中點(diǎn)，M、N、P、F四點(diǎn)處的電勢分別用M、M、N、P為直角三角形N、P、F表示，已知MN、PF，點(diǎn)電荷Q在M、N、P三點(diǎn)所在平面內(nèi)，則()A連接PF的線段一定在同一等勢面上B將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn)，電場力做負(fù)功C將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn)，電勢能減少D點(diǎn)電荷Q一定在MP的連線上解析：選CD根據(jù)PF，可知線段PF是P、F所在等勢面(圓)的一條弦，A錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷的等勢面是一系列的同心

16、圓，圓弧上任意兩點(diǎn)的連線的中垂線一定通過圓心，故點(diǎn)電荷Q在MN的中垂線和FP的中垂線的交點(diǎn)上，由幾何關(guān)系知，恰在MP的連線上，D正確；在正點(diǎn)電荷的電場中，離場源越遠(yuǎn)，電勢越低，將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn)，電勢降低，電場力做正功，電勢能減少，B錯(cuò)誤，C正確。2.兩個(gè)固定的等量異號點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場的等勢面如圖中虛線所某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場在紙面內(nèi)飛行，最后離開電用，則粒子在電場中()A做直線運(yùn)動，電勢能先變小后變大B做直線運(yùn)動，電勢能先變大后變小C做曲線運(yùn)動，電勢能先變小后變大D做曲線運(yùn)動，電勢能先變大后變小解析：選C由題圖等勢面可知兩固定的等量異號點(diǎn)電荷的電場線分粒子在等量異號點(diǎn)

17、電荷所產(chǎn)生電場中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，則動。電場力對帶負(fù)電的粒子先做正功后做負(fù)功，電勢能先變小后變大，故3.如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、點(diǎn)，虛線為等勢線。取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)，若將q1、q2移動到無窮遠(yuǎn)的示，一帶負(fù)電的粒子以場，粒子只受電場力作布如圖所示。帶負(fù)電的粒子在電場中做曲線運(yùn)C正確。q2分別置于A、B兩過程中外力克服電場力做的功相等，則下列說法正確的是()AA點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)電勢BA、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等Cq1的電荷量小于q2的電荷量Dq1在A點(diǎn)的電勢能小于q2在B點(diǎn)的電勢能解析：選C由題意知點(diǎn)電荷Q帶負(fù)電，所以有AB0，得|UA|UB|，移動兩

18、試探電荷克服電場力做功Q相等，有q1|UA|q2|UB|，所以q1q2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；因?yàn)镋kr2，A點(diǎn)離點(diǎn)電荷Q比B點(diǎn)近，所以EAEB，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系，q1在A點(diǎn)的電勢能等于q2在B點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)四電勢差電勢差和電勢容易混淆，又和電場力做功、電勢能的變化聯(lián)系密切，同時(shí)，在勻強(qiáng)電場中UEd體現(xiàn)了電場中力和能量之間的關(guān)系，因此電勢差是一個(gè)非常重要的概念，高考中經(jīng)常和電場強(qiáng)度、電場力做功、電勢能等綜合考查。1定義：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫做電勢差，UABAB。W2電勢差與電場力做功的關(guān)系：UABqAB。3勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系：UEd。典例(

19、多選)(2018全國卷)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處向與此平面平行，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)。一電荷于勻強(qiáng)電場中，電場方量為q(q0)的粒子從aWW2B若該粒子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)，則電場力做功一定為1C若c、d之間的距離為L，則該電場的場強(qiáng)大小一定為2點(diǎn)移動到b點(diǎn)，其電勢能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動到d點(diǎn)，其電勢能減小W2。下列說法正確的是()A此勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行2WqLD若W1W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢差解析結(jié)合題意，只能判定ab，cd，但電場方向不能得出，故A錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度的方向沿cd時(shí)，才有場強(qiáng)EqL，

20、故C錯(cuò)誤；由于M、N分別為ac和bd的中點(diǎn)，對于勻強(qiáng)電場，M，NW2acbd22，則，可知該粒子從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)的過程中，電場力做功W2UcdW12UMNUabW2，故B正確；若W1W2，則a，UbNbd，可知UaMUbN，故D正確。bcd，變形得acbd，即UacUbd，而UaMUacU22答案BD規(guī)律方法(1)在勻強(qiáng)電場中，沿任意一個(gè)方向，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上間距相同的兩點(diǎn)間電勢差大小相等。1如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為n段，則每段兩端點(diǎn)的電勢差大小等于原電勢差的n，采用這種等分間距求解電勢問題的方法，叫等分法。(2)若已知勻強(qiáng)電場中某幾點(diǎn)的電勢，要求其他點(diǎn)的電勢時(shí)，一般采用“等分法”在電場中找與待求點(diǎn)的電勢相同的等勢點(diǎn)。等分法也常用在畫電場線的問題中。(3)在勻強(qiáng)電場中，相互平行的相等線段的兩端點(diǎn)電勢差相等。集訓(xùn)沖關(guān)1一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q2.0109C，在靜電場中由a點(diǎn)移動到b點(diǎn)，此過程中除靜電力外，其他力做的功為6.0105J，質(zhì)點(diǎn)的動能增加了8.01