電場(chǎng)能的性質(zhì)（學(xué)生版）-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)

電場(chǎng)能的性質(zhì)

導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容

目標(biāo)1電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷

目標(biāo)2電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

目標(biāo)3電場(chǎng)線、等勢(shì)面及運(yùn)動(dòng)軌跡的問題

【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】

一、電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷

1.電勢(shì)高低的判斷“四法”

判斷方法方法解讀

電場(chǎng)線

沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低

方向法

場(chǎng)源電荷取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值;越靠近正電荷處電

正負(fù)法勢(shì)越高，越靠近負(fù)電荷處電勢(shì)越低

電勢(shì)能

同一正電荷的電勢(shì)能越大的位置處電勢(shì)越高,同一負(fù)電荷的電勢(shì)能越大的位置處電勢(shì)越低

大小法

靜電力

根據(jù)，將嗎8、9的正負(fù)號(hào)代入，由的正負(fù)判斷力、0B的高低

做功法

2.電勢(shì)能的大小判斷“四法”

判斷方法方法解讀

將電荷量、電勢(shì)及正負(fù)號(hào)一起代入公式EpA=計(jì)算，E>0時(shí)值越大，電勢(shì)能越大；

公式法PA

時(shí)絕對(duì)值越大，電勢(shì)能越小

EPA<0

電勢(shì)高

同一正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大；同一負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大

低法

靜電力

靜電力做正功，電勢(shì)能減小;靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加

做功法

能量守在電場(chǎng)中,若只有靜電力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化而且其和守恒,動(dòng)能增

恒法加，電勢(shì)能減小;反之，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加

題上靜電紡紗利用了高壓靜電場(chǎng)的兩個(gè)電極使單纖維兩端帶上異種電荷，如圖所示，則（）

A.圖中虛線是電場(chǎng)線，電勢(shì)口=爆

B.圖中虛線是等勢(shì)線，電場(chǎng)強(qiáng)度為=為

C.電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于其在。點(diǎn)的電勢(shì)能

D.將一電子從。移動(dòng)到。，電場(chǎng)力做功為零

而］2如圖所示，圓的直徑PQ與相互垂直，有3個(gè)點(diǎn)電荷分別固定在P點(diǎn)、Q點(diǎn)和〃■點(diǎn)、其中P、Q兩點(diǎn)

的電荷所帶電荷量絕對(duì)值均為q,位于M點(diǎn)的電荷帶正電。若N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0，則下列說法正確的是

()

A.P點(diǎn)的電荷帶正電

B.7W'點(diǎn)的電荷所帶電荷量為2方q

C.電場(chǎng)中。點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì)

D.一個(gè)帶正電的試探電荷從。點(diǎn)沿直線向M運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能逐漸增大

二、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

1.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由公式U=Ed得出的“一式二結(jié)論”

尸=衛(wèi)_%d是沿電場(chǎng)線

一d~qd~’方向上的距離

［一式；

勻強(qiáng)電場(chǎng)中的任一線段勻強(qiáng)電場(chǎng)中若兩線段

48的中點(diǎn)C的電勢(shì)AB//CD,B.AB=CD,

<PA+<PB則〃B=Us(或利-/=

<PC-(PD)

2.等分法及其應(yīng)用

(1)等分法：

如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為八段，則每段兩端點(diǎn)的電勢(shì)差等于原電勢(shì)差的工，采用這種等分間距求電勢(shì)

n

問題的方法,叫作等分法。

⑵“等分法”的應(yīng)用思路:???

如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將帶電量為一6x10-6。的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了—2.4

xICJTJ的功，再?gòu)腂點(diǎn)移到。點(diǎn)，電場(chǎng)力做了1.2x的功。已知電場(chǎng)的方向與AAB。所在的平面平

行。下列說法正確的是（）

A.力、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB=-WB.B、。兩點(diǎn)的電勢(shì)差UBC=2V

C.A點(diǎn)的電勢(shì)比。點(diǎn)的電勢(shì)高D.場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直于AC指向8

回2如圖所示,半徑為0.5館的圓處在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)線與圓所在的平面平行。AB和CD是圓的兩個(gè)直

徑，。為圓心，兩直徑的夾角為60°。沿直線從入到每過1cm電勢(shì)降0.1V,沿直線從。到。，每過1cm

電勢(shì)降0.2U,則下列判斷正確的是（）

A.B點(diǎn)電勢(shì)比。點(diǎn)電勢(shì)高

B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為20V/m

C.電場(chǎng)方向與AB垂直

D.將一個(gè)帶負(fù)電的粒子從。沿圓弧順時(shí)針移動(dòng)到。，電勢(shì)能不斷增大

三、電場(chǎng)線、等勢(shì)面及運(yùn)動(dòng)軌跡的問題

1.幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面

電場(chǎng)等勢(shì)面重要描述

電場(chǎng)wt筍勢(shì)面

--?

--?

勻強(qiáng)電場(chǎng)--?垂直于電場(chǎng)線的一簇平面

--?

--?

點(diǎn)電荷

以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面

的電場(chǎng)

電黑了勢(shì)面

41

等量異種卜'

*/

點(diǎn)電荷的K、連線的中垂線上電勢(shì)處處為零

電場(chǎng)111i\11

Il

等量同種

1兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)的電勢(shì)最低；中

（正）點(diǎn)電荷

1垂線上，中點(diǎn)的電勢(shì)最高

的電場(chǎng)

!1

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2.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問題的分析方法

（1）從軌跡的彎曲方向判斷受力方向（軌跡向合外力方向彎曲），從而分析電場(chǎng)方向或電荷的正負(fù)。

（2）結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負(fù)，從而確定電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的變化

等。

（3）根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況。

吼工等量異種電荷+Q、—Q的等勢(shì)線分布如圖所示，相鄰的等勢(shì)線間電勢(shì)差均相等，點(diǎn)a、6、c連線與兩電

荷的連線平行，且ab=bc。一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷河僅在靜電力的作用下經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)速度方向如圖，經(jīng)過b

所在等勢(shì)線到達(dá)c所在等勢(shì)線，取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零。下列說法正確的是（）

A.a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)相等

B.a、c兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同

C.點(diǎn)電荷/■穿越a、6、c等勢(shì)線時(shí)電勢(shì)能滿足凡

D.點(diǎn)電荷M仄a點(diǎn)到等勢(shì)面6,從等勢(shì)面b到等勢(shì)面c過程中，動(dòng)能的變化量相等

廁2如圖所示，虛線a、b、c代表電場(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，即Uab=實(shí)線為一帶

正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場(chǎng)力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點(diǎn)，據(jù)此可知（）

A.三個(gè)等勢(shì)面中，c的電勢(shì)最高

B.帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)具有的電勢(shì)能小

C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過Q點(diǎn)時(shí)小

D.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的加速度比通過Q點(diǎn)時(shí)小

【綜合提升專練】

〔題目〔1〕如圖，電荷量為+q的點(diǎn)電荷與均勻帶電薄板相距2d,點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心。

若圖中A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0,無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則下列說法正確的是（）

A.A點(diǎn)的電勢(shì)為零

B.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零

C.A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)

D.同一試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在B點(diǎn)的電勢(shì)能

題目囪如圖所示，在空間內(nèi)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),立方體ABCD-ABiGDi,其中力、B、。、4各點(diǎn)的電勢(shì)分

別為心=2V,0石二4V，0c=6V,0,立方體的棱長(zhǎng)Q=1m,則下列說法正確的是（）

A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為

B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為

C.將電子由。點(diǎn)沿立方體棱邊移動(dòng)到。1，電勢(shì)能增加2eV

D.將質(zhì)子由人點(diǎn)沿立方體棱邊移動(dòng)到場(chǎng)，電勢(shì)能減少2eV

題目⑶有研究表明，當(dāng)興奮情緒傳播時(shí)，在人的體表可以測(cè)出與之對(duì)應(yīng)的電勢(shì)變化。某一瞬間人體表面的

電勢(shì)分布圖如圖所示，圖中實(shí)線為等差等勢(shì)面,標(biāo)在等勢(shì)面上的數(shù)值分別表示該等勢(shì)面的電勢(shì)，a、b、c、d

為等勢(shì)面上的點(diǎn),該電場(chǎng)可等效為兩等量異種電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，a、6為兩電荷連線上對(duì)稱的兩點(diǎn)，c、d為

兩電荷連線中垂線上對(duì)稱的兩點(diǎn)。下列說法中正確的是（）

A.a、6兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同

B.c點(diǎn)的電勢(shì)大于d點(diǎn)的電勢(shì)

C.將帶正電的試探電荷從b點(diǎn)移到d點(diǎn),其電勢(shì)能增加

D.負(fù)電荷在c點(diǎn)的電勢(shì)能小于在a點(diǎn)的電勢(shì)能

題目④兩個(gè)位于紙面內(nèi)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中實(shí)線所示,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，虛線

是一個(gè)電子在該電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，軌跡與某等勢(shì)面相切于P點(diǎn)。下列說法正確的是（）

A

M

A.兩點(diǎn)電荷可能是異種點(diǎn)電荷B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大

C.A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)D.電子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大

題目回一接地金屬板垂直紙面水平放置，在金屬板延長(zhǎng)線上垂直紙面放置一均勻帶電金屬棒，如圖為兩者

周圍的電場(chǎng)線和等勢(shì)線分布圖，a、b為同一實(shí)線弧上兩點(diǎn)，c、d為同一虛線弧上兩點(diǎn)，則（）

A.如6兩點(diǎn)電勢(shì)相等B.c、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同

C.金屬板上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷均勻分布D.電子從c移到Q,電場(chǎng)力做正功

題目回如圖所示，ABC為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形，電荷量為+q的點(diǎn)電荷固定在A點(diǎn),先將一電荷量也為

+q的點(diǎn)電荷Q1從無(wú)窮遠(yuǎn)處（電勢(shì)為0）移到。點(diǎn)，此過程中電場(chǎng)力做功為-W,再將Q1從。點(diǎn)沿移到

B點(diǎn)并固定，最后將一電荷量為+2q的點(diǎn)電荷Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到。點(diǎn)，已知靜電力常量為瓦下列說法正

確的有（）

BC

A.Q移入之前，。點(diǎn)的電勢(shì)為一把

q

B.Q從。點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，電勢(shì)能先減小后增大

C.Q從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到。點(diǎn)的過程中，克服電場(chǎng)力做功為4W

D.Q2在。點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小為“削

題目⑶如圖所示,正六邊形ABCDEF的B、。兩點(diǎn)各固定一個(gè)帶電荷量為+q的點(diǎn)電荷，O為正六邊形的

幾何中心。則下列說法正確的是（）

A,_______P

C+?

A.O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0

B.。點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向由。指向P

C.電子在F點(diǎn)的電勢(shì)能比其在。點(diǎn)的電勢(shì)能小

D.O、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和O、E兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等

題目瓦）如圖，△abc中be=4cm,/acb=30°。勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線平行于△&&￡：所在平面，且a、6、c點(diǎn)的電

勢(shì)分別為6U、—3V、6V。下列說法中正確的是（）

外、

?、、

/''、、、

/'、'、、

/'、、、、.

Q,-----------------------------------------XC

A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿ac方向B.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為450V77n

C.電子從。點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為18eVD.電子從。點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，電勢(shì)能增加了18eV

題目回空間有一如圖所示圓錐形區(qū)域，。為頂點(diǎn)，為底面圓的直徑，A、。兩點(diǎn)分別是兩母線OB、OD

的中點(diǎn)。在頂點(diǎn)。處固定一帶正電的點(diǎn)電荷，下列說法中正確的是（）

o

D

A.平行于底面且圓心為Q的截面為等勢(shì)面

B.A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小的4倍

C.將一帶正電的試探電荷從B點(diǎn)沿直徑移到。點(diǎn)，其電勢(shì)能先增大后減小

D.一個(gè)電子僅在。處點(diǎn)電荷的作用下，可以沿圓錐底面圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

題目i（r）人體的細(xì)胞膜由磷脂雙分子層組成,雙分子層之間存在電壓（醫(yī)學(xué)上稱為膜電位）,使得只有帶特定

電荷的粒子才能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。如圖初速度為零的正一價(jià)鈉離子僅在電場(chǎng)力的作用下,從細(xì)胞膜

外A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到細(xì)胞膜內(nèi)B點(diǎn),則下列說法正確的是（）

4細(xì)胞膜外

細(xì)胞核

細(xì)胞膜

玄細(xì)胞膜內(nèi)

A.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)

B.鈉離子的電勢(shì)能減小

C.若膜內(nèi)的電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng),鈉離子的加速度變大

D.若膜電位上升但細(xì)胞膜厚度不變，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度增大

題目兀如圖，兩個(gè)帶等量負(fù)電的點(diǎn)電荷分別位于，軸上的P、Q兩點(diǎn)，其位置關(guān)于點(diǎn)。對(duì)稱。a、b、c、d四

點(diǎn)位于以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓周上，a、b連線平行于立軸，c、d是圓與沙軸的交點(diǎn)。下列說法正確的是

（）

4c

A.a、&兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不同

B.a、6兩點(diǎn)的電勢(shì)不同

C.正檢驗(yàn)電荷由靜止開始僅在電場(chǎng)力作用下從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電勢(shì)能先減小后增大

D.若兩電荷在圖中圓上任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別是耳、星，則占+占為定值

題目運(yùn)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于，平面,平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示，三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10V、

16V>22VO下列說法正確的是（）

八y/m

6生------------,

4-

2-

0------1------1------——?

246x/m

A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向從c點(diǎn)指向a點(diǎn)

B.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小￡=，^1//??

C.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低

D.將一正電荷從c點(diǎn)移至a點(diǎn)比從b點(diǎn)移至a點(diǎn)電場(chǎng)力做的功多

畫目⑨如圖所示，虛線O、4B、。是某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的5