第十章靜電場(chǎng)中的能量（原卷版）高二物理上學(xué)期期中考點(diǎn)大串講（人教版2019）

第十章靜電場(chǎng)中的能量清單01靜電力做功和電勢(shì)能一、靜電力做功和電勢(shì)能1.靜電力做功(1)特點(diǎn)：靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑，只與電荷量和電荷移動(dòng)過(guò)程的有關(guān)。(2)計(jì)算方法①W＝qEd，只適用于電場(chǎng)，其中d為帶電體沿的位移。②WAB＝，適用于任何電場(chǎng)。2.電勢(shì)能(1)定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。(2)說(shuō)明：電勢(shì)能具有相對(duì)性，通常把電荷在離場(chǎng)源或把電荷在的電勢(shì)能規(guī)定為0。3.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(1)靜電力做的功等于電荷電勢(shì)能的，即WAB＝EpA－EpB。(2)通過(guò)WAB＝EpA－EpB可知：靜電力對(duì)電荷做多少，電荷的電勢(shì)能就減少多少；靜電力對(duì)電荷做多少，電荷的電勢(shì)能就增加多少。(3)電勢(shì)能的大?。河蒞AB＝EpA－EpB可知，若令EpB＝0，則EpA＝WAB，即一個(gè)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從這點(diǎn)移到時(shí)靜電力所做的功。清單02電勢(shì)等勢(shì)面電勢(shì)差1.電勢(shì)(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)所具有的的電勢(shì)能與它的電荷量之比。(2)定義式：。(3)矢標(biāo)性：電勢(shì)是，有正負(fù)之分，正號(hào)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)；負(fù)號(hào)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)。(4)相對(duì)性：電勢(shì)具有相對(duì)性，同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取零電勢(shì)點(diǎn)的不同而不同。2.等勢(shì)面(1)定義：電場(chǎng)中的各點(diǎn)構(gòu)成的面。(2)四個(gè)特點(diǎn)①在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力。②電場(chǎng)線(xiàn)一定與等勢(shì)面，并且從電勢(shì)的等勢(shì)面指向電勢(shì)的等勢(shì)面。③等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越，反之越。④任意兩個(gè)等勢(shì)面都不相交。電勢(shì)差（1）定義：在電場(chǎng)中，兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值。（2）定義式：（3）靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系①電荷q在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做的功WAB等于電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差。WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)＝qUAB，UAB＝。②電勢(shì)差UAB由決定，與移動(dòng)的電荷q及電場(chǎng)力做的功WAB，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取。4.電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：UAB＝，UAB＝－UBA。5.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系①電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式：UAB＝，其中d為電場(chǎng)中兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向的距離。②電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小與電勢(shì)差的關(guān)系：電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向最快的方向；在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿方向每單位距離上降低的電勢(shì)。清單03靜電感應(yīng)和靜電平衡1.靜電感應(yīng)當(dāng)把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體放在電場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體的兩端分別感應(yīng)出等量的正、負(fù)電荷，“近端”出現(xiàn)與施感電荷的感應(yīng)電荷，“遠(yuǎn)端”出現(xiàn)與施感電荷的感應(yīng)電荷。2.靜電平衡(1)定義：導(dǎo)體放入電場(chǎng)中時(shí)，附加電場(chǎng)與原電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)在導(dǎo)體內(nèi)部大小相等且方向相反，使得疊加場(chǎng)強(qiáng)為零時(shí)，自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)①導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)；②導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是；③導(dǎo)體表面處的場(chǎng)強(qiáng)方向與導(dǎo)體表面；④導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，凈電荷只分布在導(dǎo)體的表面上；⑤在導(dǎo)體外表面越的位置，凈電荷的密度(單位面積上的電荷量)，凹陷的位置幾乎凈電荷。清單04電容器及電容1.電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此又相距很近的導(dǎo)體組成。(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的。(3)電容器的充、放電①充電：電容器充電的過(guò)程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電源的能量不斷儲(chǔ)存在電容器中。②放電：放電過(guò)程中，電容器把儲(chǔ)存的能量通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。2.電容(1)定義：電容器所帶的與電容器兩極板之間的之比。(2)定義式：。（C＝eq\f(Q,U)）(3)單位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝μF＝pF。(4)意義：表示電容器本領(lǐng)的物理量。(5)決定因素：由電容器本身物理?xiàng)l件(大小、形狀、極板相對(duì)位置及電介質(zhì))決定，與電容器是否帶電及電壓。3.平行板電容器的電容(1)決定因素：正對(duì)面積s，電介質(zhì)ε，兩板間的距離d。(2)決定式：。清單05帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.加速(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，W＝qEd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。(2)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，W＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。2.偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動(dòng)情況：如果帶電粒子以初速度v0垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，則帶電粒子在電場(chǎng)中做運(yùn)動(dòng)，如圖1所示。圖1(2)處理方法：將粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的運(yùn)動(dòng)和沿電場(chǎng)力方向的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)解決有關(guān)問(wèn)題。(3)基本關(guān)系式：運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(l,v0)，加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)，偏轉(zhuǎn)量y＝eq\f(1,2)at2＝，偏轉(zhuǎn)角θ的正切值，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(at,v0)＝即時(shí)練習(xí)【練習(xí)1】關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，正確的說(shuō)法是(

)A.任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積

B.電勢(shì)降低的方向必定是場(chǎng)強(qiáng)方向

C.沿電場(chǎng)線(xiàn)方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差必相等

D.不沿電場(chǎng)線(xiàn)方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差不可能相等【練習(xí)2】電容器是一種重要的電學(xué)元件。兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體就構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的電容器，它能儲(chǔ)存電荷，其儲(chǔ)存電荷的特性可以用電容來(lái)描述。關(guān)于已充電的某個(gè)平行板電容器，下列說(shuō)法不正確的是

(

)A.兩極板上一定帶異號(hào)電荷

B.兩極板所帶的電荷量一定相等

C.充上的電荷量越多，其電容就越大

D.充上的電荷量越多，兩極板間的電勢(shì)差就越大【練習(xí)3】如圖為描述某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)，a、b是同一條電場(chǎng)線(xiàn)上的兩個(gè)點(diǎn)，把正點(diǎn)電荷由a點(diǎn)沿電場(chǎng)線(xiàn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中，關(guān)于電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功及電荷電勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法中正確的是(

)

A.電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能增加 B.電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少

C.電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加 D.電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能減少【練習(xí)4】某同學(xué)對(duì)電學(xué)中相關(guān)概念和公式的理解如下，下列說(shuō)法正確的是(

)A.把負(fù)電荷從初位置移到末位置靜電力做正功，初位置的電勢(shì)比末位置電勢(shì)低

B.由C=QU，電容器極板上的電荷量每增加1C，兩極板間的電勢(shì)差就增加1V

C.在E=Ud中，U【練習(xí)5】如圖所示，有質(zhì)子(H11H)、氘核(H12H)、氚核(H13H)和氦核(H24H?A.質(zhì)子(11H)的偏轉(zhuǎn)位移y最大 B.氘核(12H)的偏轉(zhuǎn)角θ最小

C.1.A，B，C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，已知各點(diǎn)電勢(shì)φA=10?V、φB=2?V、φC=6?V，A. B.

C. D.2.a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)。電場(chǎng)線(xiàn)與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4V，如圖所示。由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為

(

)

A.4Ⅴ B.8V C.12V D.3.如圖所示，某同學(xué)在研究電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，得到了電子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的軌跡(圖中實(shí)線(xiàn)所示)，圖中未標(biāo)明方向的一組虛線(xiàn)可能是電場(chǎng)線(xiàn)，也可能是等勢(shì)面，下列說(shuō)法正確的是(

)

A.如果圖中虛線(xiàn)是電場(chǎng)線(xiàn)，電子在a點(diǎn)動(dòng)能較小

B.如果圖中虛線(xiàn)是等勢(shì)面，電子在b點(diǎn)動(dòng)能較小

C.不論圖中虛線(xiàn)是電場(chǎng)線(xiàn)還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)

D.不論圖中虛線(xiàn)是電場(chǎng)線(xiàn)還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的電勢(shì)都高于b點(diǎn)的電勢(shì)4.如圖所示是研究平行板電容器的電容大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。將充好電的平行板電容器與電源斷開(kāi)并將左金屬板接地，另一板與外殼接地的靜電計(jì)相連。若兩板間距為d，其電容為C，指針偏角為θ，則以下對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及解釋判斷正確的是(

)

A.增大d，θ增大，說(shuō)明C隨d的增大而減小

B.增大d，θ減小，說(shuō)明C隨d的增大而增大

C.增大S，θ增大，說(shuō)明C隨S的增大而增大

D.增大S，θ減小，說(shuō)明C隨S的增大而減小5.如圖，一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，兩虛線(xiàn)圓均以O(shè)為圓心，兩實(shí)線(xiàn)分別為帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線(xiàn)圓的交點(diǎn)，不計(jì)重力。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)

A.M帶負(fù)電荷，N帶正電荷

B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能

C.N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能

D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功6.人體的細(xì)胞膜模型圖如圖a所示，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(chēng)為膜電位).現(xiàn)研究某小塊均勻的細(xì)胞膜，厚度為d，膜內(nèi)的電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，簡(jiǎn)化模型如圖b所示.初速度可視為零的一價(jià)正鈉離子僅在電場(chǎng)力的作用下，從圖中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(

)

A.A點(diǎn)電勢(shì)等于B點(diǎn)電勢(shì)

B.鈉離子的電勢(shì)能增大

C.若膜電位不變，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度越大

D.若膜電位增加，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度更大7.（多選）如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線(xiàn)為等勢(shì)線(xiàn)。取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說(shuō)法正確的是

(

)

A.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等

B.q??1的電荷量小于q??2的電荷量

C.A點(diǎn)電勢(shì)小于B點(diǎn)電勢(shì)

D.q??1在8.（多選）以下有關(guān)場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是(

)A.在正的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大的地方電勢(shì)一定比場(chǎng)強(qiáng)小的地方電勢(shì)高

B.在正的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大的地方電勢(shì)一定比場(chǎng)強(qiáng)小的地方電勢(shì)低

C.在負(fù)的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)值，距此負(fù)電荷越遠(yuǎn)處電勢(shì)越低，無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)最低

D.在負(fù)的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)值，距此負(fù)電荷越遠(yuǎn)處電勢(shì)越高，無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)最高9.（多選）如圖所示，M、N是真空中的兩塊平行金屬板．質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子恰好能到達(dá)N板．如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)M、N板間距的12后返回，下列措施中能滿(mǎn)足要求的是(不計(jì)帶電粒子重力)

A.使初速度減為原來(lái)的12

B.使M、N間電壓加倍

C.使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍

D.使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的10.如圖所示勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，ab長(zhǎng)L，bc長(zhǎng)2.4L，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60°角，一個(gè)電荷量為q的正電荷從