高考物理核心高頻考點(diǎn)專題備考專題36 電場(chǎng)能的性質(zhì)（原卷版）

專題36電場(chǎng)能的性質(zhì)1.電勢(shì)高低的四種判斷方法①依據(jù)電場(chǎng)線方向:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。②依據(jù)電場(chǎng)力做功:根據(jù)UAB=WABq,將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入,由UAB的正負(fù)判斷A、B的高低。③依據(jù)場(chǎng)源電荷的正負(fù):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;靠近正電荷處電勢(shì)高,靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低。④依據(jù)電勢(shì)能的高低:正電荷在電勢(shì)能大處電勢(shì)較高,負(fù)電荷在電勢(shì)能大處電勢(shì)較低。(2)電勢(shì)能大小的四種判斷方法①做功判斷法:電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大。②電荷電勢(shì)法:正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大。③公式法:由Ep=q,將q、的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式進(jìn)行判斷。④能量守恒法:在電場(chǎng)中,若只有電場(chǎng)力做功,電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增大時(shí),電勢(shì)能減小,反之電勢(shì)能增大。2.幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)線(面)電場(chǎng)等勢(shì)線(面)重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于電場(chǎng)線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場(chǎng)以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)連線的中垂線上電勢(shì)處處為零等量同種(正)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)連線上,中點(diǎn)的電勢(shì)最低;中垂線上,中點(diǎn)的電勢(shì)最高3.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題的分析方法(1)判斷速度方向:帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向。(2)判斷電場(chǎng)力(或電場(chǎng)強(qiáng)度)的方向:僅受電場(chǎng)力作用時(shí),帶電粒子所受電場(chǎng)力方向指向軌跡曲線的凹側(cè),再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)判斷電場(chǎng)力做功的正負(fù)及電勢(shì)能的增減:若電場(chǎng)力與速度方向成銳角,則電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少;若電場(chǎng)力與速度方向成鈍角,則電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。4.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由公式U=Ed得出的“一式二結(jié)論”5.等分法及其應(yīng)用(1)等分法:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,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(shì)差等于原電勢(shì)差的1n(2)用“等分法”求勻強(qiáng)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)以及電場(chǎng)強(qiáng)度方向的一般思路6.E=Ud(1)解釋等差等勢(shì)面的疏密與電場(chǎng)強(qiáng)度大小的關(guān)系:當(dāng)電勢(shì)差U一定時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度E越大,則沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離d越小,即電場(chǎng)強(qiáng)度越大,等差等勢(shì)面越密。(2)定性判斷非勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差的大小關(guān)系:如距離相等的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,E越大,U越大;E越小,U越小。靜電場(chǎng)中的三類?？紙D象問(wèn)題x圖象(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于x圖線的斜率大小,電場(chǎng)強(qiáng)度為零處,x圖線存在極值,其切線的斜率為零。(2)在x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低,并可根據(jù)電勢(shì)高低關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)在x圖象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化,可用WAB=qUAB,進(jìn)而分析WAB的正負(fù),然后作出判斷E-x圖象(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。(2)E>0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸正方向,E<0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向。(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差,“面積”大小表示電勢(shì)差大小,兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定Ep-x圖象(1)反映了電勢(shì)能隨位移變化的規(guī)律。(2)圖線的切線斜率大小等于電場(chǎng)力大小。(3)進(jìn)一步判斷電場(chǎng)強(qiáng)度、動(dòng)能、加速度等隨位移的變化情況【典例1】[電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能的綜合分析]空間P、Q兩點(diǎn)處固定電荷量絕對(duì)值相等的點(diǎn)電荷，其中Q點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場(chǎng)的等勢(shì)線分布如圖所示，a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0，則(????)A.e點(diǎn)的電勢(shì)大于0

B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同

C.b點(diǎn)的電勢(shì)低于d點(diǎn)的電勢(shì)

D.負(fù)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能增加【典例2】[電場(chǎng)線、等勢(shì)面和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題]如圖所示，實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線，1、2，3虛線分別為三條等勢(shì)線，三條等勢(shì)線與其中一條電場(chǎng)線的交點(diǎn)依次為M、N、Q點(diǎn)，已知MN=NQ，電荷量相等的a、b兩帶電粒子從等勢(shì)線2上的O點(diǎn)以相同的初速度飛出．僅在電場(chǎng)力作用下，兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線a、b所示，粒子的重力及粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)．則(????)A.a粒子一定帶正電，b粒子一定帶負(fù)電

B.MN兩點(diǎn)電勢(shì)差|UMN|等于NQ兩點(diǎn)電勢(shì)差|UNQ|

C.a粒子的加速度逐漸增大，b粒子的加速度逐漸減小

D.a粒子到達(dá)等勢(shì)線【典例3】[電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系]（多選）一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy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、17V、26V。下列說(shuō)法正確的是(????)A.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5V/cm

B.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1V

C.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7eV

D.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為9eV【典例4】[電場(chǎng)中的圖象問(wèn)題——x圖象]在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2，其靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示。下列說(shuō)法正確的有(

)A.x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零

B.其中一個(gè)電荷處于x1和x2之間

C.負(fù)電荷從x1移到x2，電勢(shì)能減小

D.【典例5】[電場(chǎng)中的圖象問(wèn)題——E-x圖象]真空中，在x軸上x=0和x=8?m處分別固定兩個(gè)電性相同的點(diǎn)電荷Q1和Q2.電荷間連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示(+x方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向)，其中x=6處E=0.將一個(gè)正試探電荷在x=2處由靜止釋放(重力不計(jì)，取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零)A.Q1、Q2均為負(fù)電荷

B.Q1、Q2帶電量之比為9:1

C.在x=6處電勢(shì)為0

【典例6】[電場(chǎng)中的圖象問(wèn)題——Ep-x圖象](多選)兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2固定于x軸上，將一帶正電的試探電荷從足夠遠(yuǎn)處沿x軸負(fù)方向移近Q2(位于坐標(biāo)原點(diǎn)O)，在移動(dòng)過(guò)程中，試探電荷的電勢(shì)能隨位置的變化關(guān)系如圖所示。則下列判斷正確的是（A.M點(diǎn)電勢(shì)為零，N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零

B.M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，N點(diǎn)電勢(shì)為零

C.Q1帶負(fù)電，Q2帶正電，且Q2電荷量較小

D.Q1帶正電，【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)01】如圖所示為雷雨天一避雷針周圍電場(chǎng)的等勢(shì)面分布情況，在等勢(shì)面中有A，B，C三點(diǎn)其中A，B兩點(diǎn)位置關(guān)于避雷針對(duì)稱。下列說(shuō)法中正確的是(????)A.某不計(jì)重力的正電荷在A，B兩點(diǎn)的加速度相同

B.某正電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于B點(diǎn)的電勢(shì)能

C.某負(fù)電荷從C點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功

D.C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)02】有一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c、d四點(diǎn)的位置如圖所示，cd、cb分別垂直于x軸、y軸，其中a、b、c三點(diǎn)電勢(shì)分別為4V、8V、10V，將一電荷量為q=?2×10?5C的點(diǎn)電荷由a點(diǎn)開(kāi)始沉abcd路線運(yùn)動(dòng)，則下列判斷不正確的是（A.坐標(biāo)原點(diǎn)O的電勢(shì)為8V

B.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為1002V/m

C.該點(diǎn)電荷在d點(diǎn)的電勢(shì)能為?1.6×10?4J

D.該點(diǎn)電荷從【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)03】一帶負(fù)電的微粒只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0～x1段是曲線，x1～x2段是平行于x軸的直線，xA.0～x1段電勢(shì)逐漸升高 B.0～x1段微粒的加速度逐漸減小

C.x2～x【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)04】如圖(a)所示，AB是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，若有一電子以某一初速度且僅在電場(chǎng)力的作用下，沿AB由點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B，所經(jīng)位置的電勢(shì)隨距A點(diǎn)的距離變化的規(guī)律如圖(b)所示．以下說(shuō)法正確的是(

)A.該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)

B.電子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能EpA>EpB

C.電子在A、B兩點(diǎn)的加速度關(guān)系是aA>aB【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)05】空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示，x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向，帶電粒子在此空間只受電場(chǎng)力作用。下列說(shuō)法中正確的是A.此空間電場(chǎng)一定是由一對(duì)等量同種的正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的

B.帶正電的粒子在x?1處和?x?1處的電勢(shì)能相等

C.電子以一定的速度由?x?1處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功

D.質(zhì)子沿x軸由x?1處運(yùn)動(dòng)到?x【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)06】將一原來(lái)不帶電的金屬小球N放在一帶電小球M的旁邊，它們?cè)谥車臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，其電場(chǎng)線分布如圖所示。則下列說(shuō)法中正確的是（）A.A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)

B.一帶正電的粒子從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下，一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)

C.一帶負(fù)電粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能

D.由于靜電感應(yīng)，小球N左端應(yīng)帶負(fù)電、右端應(yīng)帶正電【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)07】（多選）如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=3×105V/m，A、B兩點(diǎn)相距0A.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是U=6×104V

B.若取A點(diǎn)的電勢(shì)為0，則B點(diǎn)的電勢(shì)φB=?3×104V

C.電荷量q=+2×10【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)08】（多選）如圖所示，虛線a、b、c代表某一電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，實(shí)線為一帶正電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，其中R在等勢(shì)面b上。下列判斷正確的是(????)A.三個(gè)等勢(shì)面中，c的電勢(shì)最低

B.帶電粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)的大

C.帶電粒子在P點(diǎn)的加速度小于在Q點(diǎn)的加速度

D.帶電粒子在R點(diǎn)的加速度方向垂直于等勢(shì)面b【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)09】有一帶電荷量q=?3×10?6C的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，克服靜電力做功6×10?4J，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)，靜電力做功9×10?4?J。求：

(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？

(2)如果B點(diǎn)電勢(shì)為零，則【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)10】如圖，在沿水平方