2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：電場(chǎng)能的性質(zhì)

專題復(fù)習(xí)學(xué)案電場(chǎng)能的性質(zhì)【知識(shí)梳理】一、靜電力做功和電勢(shì)能1．靜電力做功(1)特點(diǎn)：靜電力做功與無(wú)關(guān)，只與電荷量和電荷移動(dòng)過(guò)程始、末位置間的有關(guān)．(2)計(jì)算方法①W＝qEd，只適用于電場(chǎng)，其中d為帶電體在沿的位移．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，稱為電勢(shì)能．(2)說(shuō)明：電勢(shì)能具有相對(duì)性，通常把或的電勢(shì)能規(guī)定為零．3．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)能的量，即WAB＝.(2)通過(guò)WAB＝EpA－EpB可知：靜電力對(duì)電荷做多少正功，電荷電勢(shì)能就多少；電荷克服靜電力做多少功，電荷電勢(shì)能就多少．(3)電勢(shì)能的大?。河蒞AB＝EpA－EpB可知，若令EpB＝0，則EpA＝，即一個(gè)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能，數(shù)值上等于將其從該點(diǎn)移到過(guò)程中靜電力所做的功．二、電勢(shì)等勢(shì)面1．電勢(shì)(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的與它的的比值．(2)定義式：φ＝eq\f(Ep,q).(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，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)中相同的各點(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，反之．④任意兩個(gè)等勢(shì)面都不．三、電勢(shì)差1．定義：電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)，與移動(dòng)電荷的電荷量q的比值．2．定義式：UAB＝.3．影響因素電勢(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?。?．電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：UAB＝－，UAB＝－.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)度方向指向電勢(shì)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)．四、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)出的正、負(fù)電荷，“近端”出現(xiàn)與施感電荷種的感應(yīng)電荷，“遠(yuǎn)端”出現(xiàn)與施感電荷種的感應(yīng)電荷．這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)．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)部大小且方向，使得疊加場(chǎng)強(qiáng)為零時(shí)，自由電荷不再發(fā)生，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)體，導(dǎo)體表面是面；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)體的上；⑤在導(dǎo)體外表面越尖銳的位置，凈電荷的密度(單位面積上的電荷量)越，凹陷的位置幾乎沒(méi)有凈電荷.【鞏固練習(xí)】一、單項(xiàng)選擇題1．一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖所示．容器內(nèi)表面為等勢(shì)面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B．小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面的低C．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D．將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功不同2．如圖所示，兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別位于P、Q兩點(diǎn)，P、Q兩點(diǎn)在同一豎直線上，水平面內(nèi)有一正三角形ABC，且PQ連線的中點(diǎn)O為三角形ABC的中心，M、N為PQ連線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等且方向相同B．A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等且大于B點(diǎn)的電勢(shì)C．M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D．將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功3．如圖所示為五個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況，a、b、c、d是電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，曲線cd是一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，則下列說(shuō)法正確的是（）A．該帶電粒子帶正電B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)C．帶電粒子在c點(diǎn)的動(dòng)能小于在d點(diǎn)的動(dòng)能D．帶電粒子在c點(diǎn)的加速度小于在d點(diǎn)的加速度4．如圖所示，兩等量異種電荷和分別位于軸上的兩點(diǎn)，其位置關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)O對(duì)稱，曲線是一個(gè)以O(shè)點(diǎn)為圓心的半圓，點(diǎn)為半圓與y軸的交點(diǎn)，兩點(diǎn)為一平行于x軸的直線與半圓的交點(diǎn)，下列判斷正確的是（）A．三點(diǎn)中，c點(diǎn)的電勢(shì)最高B．兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)均相同C．將一個(gè)正電荷沿著圓弧從點(diǎn)經(jīng)點(diǎn)移到點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功D．將一個(gè)正電荷放在半圓上任一點(diǎn)，兩電荷對(duì)的作用力大小分別是，則之和為定值5．如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一直角三角形ABC，，；AC邊長(zhǎng)1m。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與三角形ABC在同一平面內(nèi)。一電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為10eV，從A點(diǎn)移到C點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為5eV。則（）A．B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC為-10VB．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由A點(diǎn)指向B點(diǎn)C．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為10V/mD．一電子從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電勢(shì)能增加5eV6．如圖所示，直線MN是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(方向未畫(huà)出)．虛線是一帶電的粒子只在電場(chǎng)力的作用下，由a到b的運(yùn)動(dòng)軌跡，軌跡為一拋物線．下列判斷正確的是（）A．電場(chǎng)線MN的方向一定是由N指向MB．帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中動(dòng)能一定逐漸減小C．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能D．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度7．如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為1、2、3和4，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，一帶負(fù)電的粒子，重力不計(jì)，在該電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如虛線所示，a、b、c、d是其運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面的四個(gè)交點(diǎn)，則可以判斷（）A．4等勢(shì)面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)處處相同B．四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是C．粒子從a運(yùn)動(dòng)到d的過(guò)程中靜電力一直做負(fù)功D．粒子在a、b、c、d四點(diǎn)的速度大小關(guān)系是va＜vb＜vc＝vd8．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一圓心角為120°的扇形OAB，且扇形所在的平面平行于電場(chǎng)線、半徑OA為2m，C點(diǎn)為圓弧的中點(diǎn)。規(guī)定O點(diǎn)的電勢(shì)為零，把一個(gè)電荷量為1×10-7C的負(fù)電荷從O點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)其電勢(shì)能增加2×10-7J，再將該電荷沿圓弧從A移到C電場(chǎng)力做功4×10-7J，則（）A．過(guò)B點(diǎn)的電場(chǎng)線方向由O指向BB．C點(diǎn)電勢(shì)為-2VC．電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2V/mD．該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為4×10-7J9．如圖，兩對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷、固定于正方形的4個(gè)頂點(diǎn)上。L、N是該正方形兩條對(duì)角線與其內(nèi)切圓的交點(diǎn)，O為內(nèi)切圓的圓心，M為切點(diǎn)。則（）A．L和N兩點(diǎn)處的電場(chǎng)方向相互平行B．M點(diǎn)的電場(chǎng)方向平行于該點(diǎn)處的切線，方向向左C．將一帶正電的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到O點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．將一帶正電的點(diǎn)電荷從L點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零10．電子顯微鏡通過(guò)“靜電透鏡”實(shí)現(xiàn)對(duì)電子會(huì)聚或發(fā)散使微小物體成像。如圖所示，某“靜電透鏡”區(qū)域的等勢(shì)面為圖中虛線，其中M、N兩點(diǎn)電勢(shì)?，F(xiàn)有一正電子束沿垂直虛線AB的方向進(jìn)入“透鏡”電場(chǎng)，僅在電場(chǎng)力的作用下穿過(guò)小孔CD。下列說(shuō)法正確的是（）A．M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B．正對(duì)N點(diǎn)射入“透鏡”電場(chǎng)的正電子會(huì)經(jīng)過(guò)N點(diǎn)C．正對(duì)小孔CD中心射入“透鏡”電場(chǎng)的正電子不會(huì)沿直線穿出小孔D．該“透鏡”電場(chǎng)對(duì)垂直虛線AB射入小孔CD的正電子束有發(fā)散作用二、多項(xiàng)選擇題11．兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷所形成電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)線所示，若粒子只受靜電力作用，則下列關(guān)于帶電粒子的判斷正確的是（）A．帶正電B．速度先變大后變小C．電勢(shì)能先變大后變小D．經(jīng)過(guò)b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)的速度大小相等12．如圖所示，實(shí)線為兩個(gè)點(diǎn)電荷、產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛直線cd為、連線的垂直平分線，O為垂足，c、d兩點(diǎn)在垂直平分線上且關(guān)于、連線對(duì)稱。一電子只在電場(chǎng)力的作用下從a點(diǎn)沿虛曲線途經(jīng)O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．的電荷量小于的電荷量B．c、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相同，場(chǎng)強(qiáng)相同C．電子過(guò)O點(diǎn)時(shí)的加速度大于過(guò)a點(diǎn)時(shí)的加速度D．電子在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能13．如圖所示，真空中有兩個(gè)電荷量均為Q的正點(diǎn)電荷，在兩電荷連線的中垂面上有一正方形ABCD，正方形的中心點(diǎn)位于兩正點(diǎn)電荷的連線上，下列說(shuō)法正確的是（）A．A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)相同B．A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C．負(fù)試探電荷沿直線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中，其電勢(shì)能先減小后增大D．正試探電荷沿直線從A點(diǎn)移到C點(diǎn)的過(guò)程中，所受電場(chǎng)力一定先減小后增大14．如圖所示，正三棱柱的A點(diǎn)固定一個(gè)電荷量為的點(diǎn)電荷，點(diǎn)固定一個(gè)電荷量為的點(diǎn)電荷，D、點(diǎn)分別為、邊的中點(diǎn)，選無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0。下列說(shuō)法中正確的是（）A．、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B．將一負(fù)試探電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)，其電勢(shì)能增加C．將一正試探電荷沿直線從點(diǎn)移到點(diǎn)，電場(chǎng)力始終不做功D．若在點(diǎn)再固定一電荷量為的點(diǎn)電荷，點(diǎn)再固定一個(gè)電荷量為的點(diǎn)電荷，則點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度指向點(diǎn)15．電子束熔煉是指高真空下，將高速電子束的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能作為熱源來(lái)進(jìn)行金屬熔煉的一種熔煉方法。如圖所示，陰極燈絲被加熱后產(chǎn)生初速度為0的電子，在3×104V加速電壓的作用下，以極高的速度向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)；穿過(guò)陽(yáng)極后，在金屬電極A1、A2間1×103V電壓形成的聚焦電場(chǎng)作用下，轟擊到物料上，其動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換為熱能，使物料不斷熔煉。已知某電子在熔煉爐中的軌跡如圖中虛線OPO′所示，P是軌跡上的一點(diǎn)，聚焦電場(chǎng)過(guò)P點(diǎn)的一條電場(chǎng)線如圖中弧線所示，則（）A．電極A1的電勢(shì)高于電極A2的電勢(shì)B．電子在P點(diǎn)時(shí)速度方向與聚焦電場(chǎng)強(qiáng)度方向夾角大于90°C．聚焦電場(chǎng)只改變電子速度的方向，不改變電子速度的大小D．電子轟擊到物料上時(shí)的動(dòng)能大于3×104eV16．如圖所示，真空中有一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)大小為E，電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)固定著兩個(gè)電荷量均為Q的正點(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)的連線水平，O為其連線的中點(diǎn)，是兩點(diǎn)電荷連線垂直平分線上的兩點(diǎn)，且，兩點(diǎn)在兩點(diǎn)電荷的連線上，四邊形恰好形成一個(gè)菱形，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．兩點(diǎn)的電勢(shì)不同，a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)B．若帶正電的試探電荷（忽略重力）在d點(diǎn)可處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么僅改變電性，試探電荷仍能靜止在d點(diǎn)C．將質(zhì)子從O點(diǎn)沿豎直方向移到c點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力一直變大D．電子在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大于其在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能17．如圖甲所示，兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2固定在x軸上，其中Q1位于原點(diǎn)O，a、b是它們連線延長(zhǎng)線上的兩點(diǎn)?，F(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子q以一定的初速度沿x軸從a點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)（粒子只受電場(chǎng)力作用），設(shè)粒子經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度分別為va、vb，其速度隨坐標(biāo)位置變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是（）A．Q2帶負(fù)電且電荷量小于Q1B．沿x軸正方向ab連線上電勢(shì)先降低再升高C．沿x軸正方向ab連線上電場(chǎng)力先做正功再做負(fù)功D．沿x軸正方向a點(diǎn)右側(cè)場(chǎng)強(qiáng)先減小再增大18．如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一邊長(zhǎng)為的正六邊形ABCDEF，它的六個(gè)頂點(diǎn)均位于同一個(gè)圓上，正