2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第9章 第23講 電場能的性質(zhì)

第九章靜電場第23講電場能的性質(zhì)知識梳理·易錯辨析核心考點·重點突破名師講壇·素養(yǎng)提升提能訓(xùn)練練案[41]知識梳理·易錯辨析一、電勢能電勢1．電勢能(1)電場力做功的特點電場力做功與_______無關(guān)，只與___________有關(guān)。(2)電勢能①定義：電荷在_______中具有的勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點移到_________位置時電場力所做的功。②電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：電場力做的功等于_________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。路徑初、末位置電場零勢能減少量電勢能的2．電勢(1)定義：試探電荷在電場中某點具有的_________與它的_________的比值。(2)定義式：φ＝______。(3)矢標性：電勢是_______，有正、負之分，其正(負)表示該點電勢比_________高(低)。(4)相對性：電勢具有_________，同一點的電勢因選取___________的不同而不同。電勢能Ep電荷量q標量零電勢相對性零電勢點3．等勢面(1)定義：電場中___________的各點組成的面。(2)四個特點①等勢面一定與_________垂直。②在_____________上移動電荷時電場力不做功。③電場線方向總是從_________的等勢面指向_________的等勢面。④等差等勢面越密的地方電場強度_______，反之_______。電勢相等電場線同一等勢面電勢高電勢低越大越小二、電勢差1．定義：電荷在電場中，由一點A移到另一點B時，_____________與移動電荷的_________的比值。2．定義式：UAB＝______。3．電勢差與電勢的關(guān)系：UAB＝___________，UAB＝－UBA。電場力做的功電荷量φA－φB三、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系電場線1.電場中電場強度為零的地方電勢一定為零。(

)2．等勢面是客觀存在的，電場線與等勢面一定垂直。(

)3．電場力做功與路徑無關(guān)。(

)4．帶電粒子僅受電場力作用時，一定從電勢能大的地方向電勢能小的地方移動。(

)5．由于靜電力做功跟移動電荷的路徑無關(guān)，所以電勢差也跟移動電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點的位置有關(guān)。(

)××√×√核心考點·重點突破1電勢高低及電勢能大小的判斷(能力考點·深度研析)1．電場力做功與電勢差、電勢能變化的關(guān)系關(guān)系式WAB＝UABq＝EpA－EpB(1)注意角標順序：WAB表示電荷從A移到B電場力做的功；UAB表示φA－φB。(2)注意正負含義：電勢、電勢能的正負均表示大小，電勢差的正負表示兩點電勢的相對高低。(3)注意相對性：電勢、電勢能都與零電勢點有關(guān)，而電勢差與零電勢點無關(guān)。2．判斷電場力做功正負、電勢高低、電勢能變化的方法項目判斷依據(jù)判斷方法電場力做功正負的判斷W＝Flcosαα是銳角做正功，鈍角做負功WAB＝UABq由UAB和q的正負，判斷WAB的正負電勢高低的判斷電場線方向沿電場線的方向電勢降低UAB＝由WAB和q的正負，判斷UAB正負電勢能變化的判斷電場力做功電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加Ep＝φq正電荷在電勢越高處電勢能越大，負電荷在電勢越高處電勢能越小?考向1電勢高低和電場力做功正、負的判斷(多選)(2023·廣東卷)電子墨水是一種無光源顯示技術(shù)，它利用電場調(diào)控帶電顏料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色。透明面板下有一層膠囊，其中每個膠囊都是一個像素。如圖所示，膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。當膠囊下方的電極極性由負變正時，微粒在膠囊內(nèi)遷移(每個微粒電荷量保持不變)，像素由黑色變成白色。下列說法正確的有()ACA．像素呈黑色時，黑色微粒所在區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢B．像素呈白色時，黑色微粒所在區(qū)域的電勢低于白色微粒所在區(qū)域的電勢C．像素由黑變白的過程中，電場力對白色微粒做正功D．像素由白變黑的過程中，電場力對黑色微粒做負功[解析]

像素呈黑色時，當膠囊下方的電極帶負電，像素膠囊里電場線方向向下，所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢，故A正確；像素呈白色時，當膠囊下方的電極帶正電，像素膠囊里電場線方向向上，所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢，故B錯誤；像素由黑變白的過程中，白色微粒受到的電場力向上，位移向上，電場力對白色微粒做正功，故C正確；像素由白變黑的過程中，黑色微粒受到的電場力向下，位移向下，電場力對黑色微粒做正功，故D錯誤。故選AC。?考向2電勢高低和電勢能大小的判斷[解析]

根據(jù)場強疊加以及對稱性可知，MN兩點的場強大小相同，但是方向不同，選項A錯誤；因在A、B處的正電荷在M、N兩點的合電勢相等，在C點的負電荷在M、N兩點的電勢也相等，則M、N兩點電勢相等，選項B正確；負電荷從M到O，因A、B兩電荷的合力對負電荷的庫侖力從O指向M，則該力對負電荷做負功，C點的負電荷也對該負電荷做負功，可知三個電荷對該負電荷的合力對其做負功，則該負電荷的電勢能增加，即負電荷在M點的電勢能比在O點小；同理可知負電荷在N點的電勢能比在O點小，選項C正確，D錯誤。故選BC?！靖櫽?xùn)練】(2023·湖北卷)在正點電荷Q產(chǎn)生的電場中有M、N兩點，其電勢分別為φM、φN，電場強度大小分別為EM、EN。下列說法正確的是(

)A．若φM>φN，則M點到電荷Q的距離比N點的遠B．若EM<EN，則M點到電荷Q的距離比N點的近C．若把帶負電的試探電荷從M點移到N點，電場力做正功，則φM<φND．若把帶正電的試探電荷從M點移到N點，電場力做負功，則EM>ENC[解析]

沿著電場線的方向電勢降低，根據(jù)正點電荷產(chǎn)生的電場特點可知若φM>φN，則M點到電荷Q的距離比N點的近，故A錯誤；電場線的疏密程度表示電場強度的大小，根據(jù)正點電荷產(chǎn)生的電場特點可知若EM<EN，則M點到電荷Q的距離比N點的遠，故B錯誤；若把帶負電的試探電荷從M點移到N點，電場力做正功，則是逆著電場線運動，電勢增加，故有φM<φN，故C正確；若把帶正電的試探電荷從M點移到N點，電場力做負功，則是逆著電場線運動；根據(jù)正點電荷產(chǎn)生的電場特點可知EM<EN，故D錯誤。故選C。2電場線、等勢面與粒子運動軌道(能力考點·深度研析)1．常見電場線與等勢面電場等勢面(實線)圖樣重要特點勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面電場等勢面(實線)圖樣重要特點等量異種點電荷的電場兩電荷連線的中垂面為等勢面等量同種正點電荷的電場在電荷連線上，中點電勢最低；在中垂線上，中點電勢最高2.電場線、等勢面與軌跡問題的分析方法?考向1等勢面的理解和應(yīng)用(多選)(2023·遼寧卷)圖(a)為金屬四極桿帶電粒子質(zhì)量分析器的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為四極桿內(nèi)垂直于x軸的任意截面內(nèi)的等勢面分布圖，相鄰兩等勢面間電勢差相等，則(

)A．P點電勢比M點的低B．P點電場強度大小比M點的大C．M點電場強度方向沿z軸正方向D．沿x軸運動的帶電粒子，電勢能不變CD[解析]

因P點所在的等勢面高于M點所在的等勢面，可知P點電勢比M點的高，選項A錯誤；因M點所在的等差等勢面密集，則M點場強較P點大，即P點電場強度大小比M點的小，選項B錯誤；場強方向垂直等勢面，且沿電場線方向電勢逐漸降低，可知M點電場強度方向沿z軸正方向，選項C正確；因x軸上各電勢相等，則沿x軸運動的帶電粒子，電勢能不變，選項D正確。故選CD。?考向2等勢面與粒子運動軌跡如圖所示，虛線為某靜電場中的等差等勢線(相鄰兩虛線間的電勢差相等)，實線為某帶電粒子在該靜電場中運動的軌跡，a、b、c、d為粒子的運動軌跡與等勢線的交點，除靜電力外，粒子受到的其他力均可不計。下列說法正確的是(

)A．粒子在a、c兩點的加速度大小一定相等B．粒子在b、c兩點的速度大小一定相等C．粒子運動過程中速度一定先減小后增大D．粒子在b點時的電勢能一定比在d點時的電勢能大B[解析]

因a點處的等差等勢線比c點處的密集，故a點處的電場強度大于c點處的電場強度，故電荷在a點受到的靜電力大于在c點受到的靜電力，結(jié)合牛頓第二定律可知，粒子在a點的加速度比在c點的加速度大，故A錯誤；b、c兩點的電勢相等，則粒子在b、c兩點的電勢能相等，由能量守恒定律可知，粒子在b、c兩點的動能相等，速度大小相等，故B正確；由粒子運動的軌跡彎曲的方向及等勢線與電場線垂直可知，粒子受到的靜電力指向軌跡曲線內(nèi)側(cè)且垂直于等勢線，則粒子從a運動到b靜電力做正功，粒子速度增大，從c運動到d靜電力做負功，速度減小，故粒子在由a到d的運動過程中的速度先增大后減小，同理，粒子在由d到a的運動過程中的速度也先增大后減小，故C錯誤；因粒子由c到d的過程中靜電力做負功，動能減小，電勢能增大，即粒子在d點的電勢能大于在c點的電勢能，由于c點電勢與b點電勢相等，粒子在c點與b點電勢能相等，故粒子在d點的電勢能大于在b點的電勢能，故D錯誤。?考向3電場線與粒子運動軌跡

真空中某靜電場電場線的分布如圖所示，如圖中P、Q兩點關(guān)于點電荷q1水平對稱。P、Q兩點電場強度的大小分別為EP、EQ，電勢分別為φP、φQ。一個帶電粒子沿虛線軌跡從M移動至N。以下選項正確的是(

)A．φP<φQB．EQ>EPC．此帶電粒子帶負電，它的電勢能先變大后變小D．此帶電粒子帶正電，它的電勢能先變大后變小C[解析]

根據(jù)電場線的分布情況，可知φP>φQ，A錯誤；根據(jù)電場線的疏密比較電場強度的大小，可知P點電場線密，電場強度大，EP>EQ，B錯誤；根據(jù)電場線的特點，可知此電場是由不等量的異種電荷產(chǎn)生的，其中q1帶負電，q2帶正電，粒子從M點運動到N點，軌跡向左彎曲，受到了向左的力，所以此帶電粒子帶負電，電勢先降低后升高，所以負電荷的電勢能先變大后變小，C正確，D錯誤。3電勢差與電場強度的關(guān)系(能力考點·深度研析)1．由勻強電場的電勢分布確定電場強度的方法(2)平行結(jié)論法：勻強電場中若兩線段(非等勢線線段)平行，則這兩線段各自的端點間電勢差正比于線段長度。題中出現(xiàn)平行線時可用此方法。?考向1勻強電場中電場強度和電勢差的關(guān)系(2023·黑龍江哈爾濱市第一二二中學(xué)模擬)如圖，在勻強電場中有一虛線圓，ab和cd是圓的兩條直徑，其中ab與電場方向的夾角為60°，ab＝0.2m，cd與電場方向平行，a、b兩點間的電勢差Uab＝20V。則(

)A．電場強度的大小E＝100V/mB．b點的電勢比d點的低5VC．將電子從c點移到d點，靜電力做正功D．電子在a點的電勢能大于在c點的電勢能D?考向2等分法求解電場強度

(2023·內(nèi)蒙古高三模擬)如圖，在勻強電場中，有邊長為2cm的正六邊形ABCDEF，其六個頂點均位于同一個圓上，正六邊形所在平面與勻強電場的電場線平行，O點為該正六邊形的中心，B、D、F三點電勢分別為2V、6V、4V，下列說法不正確的是(

)A．A點電勢為2VB．UAF等于UCDD等分法確定電場線及電勢高低的解題思路?考向3非勻強電場中電場強度和電勢差的關(guān)系

如圖是勻強電場遇到空腔導(dǎo)體后的部分電場線分布圖，電場線的方向如圖所示，M、N、Q是以直電場線上一點O為圓心的同一圓周上的三點，OQ連線垂直于MN，以下說法正確的是(

)A．O點電勢與Q點電勢相等B．將一正電荷由