高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：電場能的性質(zhì)

電場能學(xué)案一、電勢高低及電勢能大小的比較1．電場力做功正負的判斷(1)根據(jù)電場力與速度夾角：夾角是（），電場力做正功。夾角是（），電場力做負功。(2)根據(jù)WAB＝qUAB：由q和UAB的正負，判斷WAB的正負。2．電勢能變化的判斷(1)根據(jù)電場力做功：電場力做（），電勢能減少，電場力做負功，電勢能（）。(2)根據(jù)Ep＝φq：正電荷在電勢越高處電勢能（）；負電荷在電勢越高處電勢能（）。3．電勢高低的判斷(1)根據(jù)電場線：沿電場線的方向電勢（）。(2)根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)：判斷UAB正負，確定φA和φB的高低。二、電勢差與電場強度的關(guān)系1．勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系(1)UAB＝Ed，d為（）。(2)沿電場強度方向電勢降落得最快。(3)在勻強電場中U＝Ed，即在沿電場線方向上，U∝d。推論如下：推論①：如圖甲，C點為線段AB的中點，則有φC＝（）。推論②：如圖乙，AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD。2．E＝eq\f(U,d)在非勻強電場中的兩點妙用(1)判斷電勢差的大小及電勢的高低：距離相等的兩點間的電勢差，E越大，U越大，進而判斷電勢的高低。(2)判斷電場強度大?。阂阎妶鼍€分布時，電場線越密處，電場強度（）；已知等差等勢線分布時，等勢線越密處，電場強度越大。三、等勢面的理解和應(yīng)用電場等勢面重要描述勻強電場點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場等量同種(正)點電荷的電場兩點電荷連線上，中點的電勢最低；中垂線上，中點的電勢最高練習(xí)題：例1：如圖為某靜電礦料分選器原理圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后，分別落在收集板中央的兩側(cè)。下列關(guān)于礦粉分離過程說法正確的是()A．落在收集板左側(cè)的礦粉帶正電B．電場力對落在收集板兩側(cè)的礦粉均做負功C．礦粉的電勢能均減小D．礦粉的電勢能均：解析：選AC由題圖知，勻強電場的方向水平向左，所以落在收集板左側(cè)的礦粉帶正電，A正確；因為落在收集板左、右兩側(cè)的礦粉所受電場力與其偏轉(zhuǎn)方向均一致，所以電場力對落在兩側(cè)的礦粉都做正功，電勢能均減小，故B、D錯誤，C正確。例2：真空中有兩個固定的帶正電的點電荷，電荷量不相等。一個帶負電的試探電荷置于二者連線上的O點時，僅在電場力的作用下恰好保持靜止狀態(tài)。過O點作兩正電荷連線的垂線，以O(shè)點為圓心的圓與連線和垂線分別交于a、c和b、d，如圖所示。以下說法正確的是()A．a(chǎn)點電勢低于O點B．b點電勢低于c點C．該試探電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能D．該試探電荷在c點的電勢能小于在d點的電勢能例3：如圖所示，在某電場中畫出了三條電場線，C點是A、B連線的中點。已知A點的電勢為φA＝30V，B點的電勢為φB＝－10V，則C點的電勢()A．φC＝10V B．φC>10VC．φC<10V D．上述選項都不正確解析：選C由于AC之間的電場線比CB之間的電場線密，相等距離之間的電勢差較大，即UAC>UCB，所以φA－φC>φC－φB，可得φC<eq\f(φA＋φB,2)，即φC<10V，C正確。例4：如圖所示，在勻強電場中有一直角三角形ABC，∠C＝90°，∠A＝30°，BC邊長為2cm。電場強度的方向與三角形ABC平面平行。一電子從A點移到C點電場力做功為15eV，從B點移到C點電場力做功為5eV。則()A．A、B兩點間的電勢差UAB為10VB．電場強度的方向由A點指向C點C．電場強度的大小為500V/mD．一電子從B點移到AC的中點，電勢能增加2.5eV[解析]由題意得：UAC＝eq\f(WAC,－e)＝－15V，UBC＝eq\f(WBC,－e)＝－5V，取φC＝0，則φA＝－15V，φB＝－5V，故UAB＝φA－φB＝－10V，A錯誤；把AC三等分，則φR＝－5V如圖所示，連接BR，則電場強度的方向垂直BR指向左下方，故B錯誤；由幾何關(guān)系知tan∠CBR＝eq\f(CR,BC)＝eq\f(\r(3),3)，即∠CBR＝30°，則E＝eq\f(UCB,|BC|sin∠CBR)＝500V/m，故C正確；設(shè)AC的中點為P，則φP＝eq\f(φA＋φC,2)＝－7.5V，WBP＝－eUBP＝－2.5eV，即電勢能增加2.5eV，D對例5：如圖所示是某一帶電導(dǎo)體周圍的電場線與等勢面，A、C是同一等勢面上的兩點，B是另一等勢面上的一點。下列說法正確的是()A．導(dǎo)體內(nèi)部的場強左端大于右端B．A、C兩點的電勢均低于B點的電勢C．B點的電場強度大于A點的電場強度D．正電荷從A點沿虛線移到B點的過程中電場力做正功，電勢能減小[解析]處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，它的表面是一個等勢面，其內(nèi)部電場為零，A錯誤；根據(jù)電場線性質(zhì)，順著電場線方向電勢降低，所以A、C電勢高于B點電勢，B錯誤；由題圖可以看出A點的電場線比B點的電場線密集，B點的電場強度小于A點的電場強度，C錯誤；因為φA＞φB，因此正電荷從A點到B點電場力做正功，電勢能減小，D正確。例6：如圖所示，虛線為兩個等量點電荷P、Q形成的電場中的一組等勢面，相鄰等勢面與PQ連線交點間距離相等，一帶負電的粒子僅在電場力作用下的運動軌跡與等勢面3、4、5的交點分別為a、b、c，以下說法正確的是（）A.P、Q為同種電荷B.PQ連線上O點的電場強度最小C.相鄰等勢面間電勢差相等D.粒子由a到c過程中動能逐漸減小解析：選BD由題圖可知，PQ連線的中垂線為一條等勢線，則該電場為等量異種點電荷產(chǎn)生的電場，選項A錯誤；根據(jù)等量異種點電荷的電場的特點可知，在PQ連線上，O點的電場強度最小，選項B正確；由于相