（全国通用）高考物理一轮题复习 第七章 电场 微专题45 电势、电势差、等势面与电势能的理解.doc

电势、电势差、等势面与电势能的理解1考点及要求：(1)电势能、电势()；(2)电势差()；(3)匀强电场中电势差与电场强度的关系().2.方法与技巧：(1)电场线与轨迹判断方法：“运动与力两线法”画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，若三个都不知道(三不知)，是要用“假设法”分别讨论各种情况；(2)与等势面有关的运动轨迹问题的分析方法：从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等1(场强和电势的比较)如图所示，处于真空中的正方体存在着电荷量为q或q的点电荷，点电荷位置图中已标明，则a、b两点电场强度和电势均相同的图是()2(电场能性质的理解)如图1所示，电荷q均匀分布在半球面上，球面的半径为r，cd为通过半球顶点c与球心o的轴线p、q为cd轴上关于o点对称的两点如果带电量为q的均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零，电势都相等则下列判断正确的是()图1ap点的电势与q点的电势相等bp点的电场强度与q点的电场强度相等c在p点释放静止带正电的微粒(重力不计)，微粒将做匀加速直线运动d带正电的微粒在o点的电势能为零3(匀强电场的场强与电势差的关系)(多选)如图2所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，abcdl，adbc2l，电场线与矩形所在平面平行已知a点电势为20 v，b点电势为24 v，d点电势为12 v，一个质子从b点以v0的速度射入此电场，入射方向与bc成45角，一段时间后经过c点不计质子的重力，下列判断正确的是()图2ac点电势低于a点电势b电场强度的方向由b指向dc质子在c点的电势能为16 evd质子从b运动到c，电场力做功为4 ev4(电场性质的综合分析)(多选)如图3所示，ab、cd是一个圆的两条直径，该圆处于匀强电场中，电场强度方向平行该圆所在平面，在圆周所在的平面内将一个带正电的粒子从a点以相同的速率沿不同方向射向圆形区域，粒子将经过圆周上的不同点，其中经过c点时粒子的动能最小若不计粒子所受的重力和空气阻力，则下列判断中正确的是()图3a电场强度方向由a指向bb电场强度方向由c指向dc粒子到达b点时动能最大d粒子到达d点时电势能最小5(电场中功能关系的理解)(多选)如图4所示，三根绝缘轻杆构成一个等边三角形，三个顶点上分别固定a、b、c三个带正电的小球小球质量分别为m、2m、3m，所带电荷量分别为q、2q、3q.cb边处于水平面上，abc处于竖直面内，整个装置都处于方向与cb边平行向右的匀强电场中现让该装置绕过中心o并与三角形平面垂直的轴顺时针转过120角，则a、b、c三个球所构成的系统的()图4a电势能不变 b电势能减小c重力势能减小 d重力势能增大6(多选)对下列概念、公式的理解，正确的是()a根据e，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q成反比b根据c，电容器极板上的电荷量每增加1 c，电压增加1 v，则该电容器的电容为1 fc根据wqu，一个电子在电势差为1 v的两点间被电场加速，电场力做功为1 evd根据uab，若带电荷量为1105 c的正电荷从a点移动到b点，克服电场力做功为1105 j，则a、b两点的电势差为uab1 v，且a点电势比b点高7(多选)如图5所示，光滑绝缘水平桌面上方存在水平方向的匀强电场，当带电小球a、b置于桌面上适当位置时两小球恰能静止现让小球b获得由a指向b的初速度，使其在桌面上运动，已知在随后的运动中a、b未离开电场，下列分析正确的是()图5a匀强电场方向一定与ab连线平行b小球a、b电性一定相反，电荷量可能不等c运动中b的电势能一直减小d运动中b的动能一直减小8如图6所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，p、r、q是这条轨迹上的三点，点r同时在电场线b上，由此可判断()图6a带电质点在p点的加速度比在q点的加速度小b带电质点在p点的电势能比在q点的大c带电质点在p点的动能大于在q点的动能dp、r、q三点，p点处的电势最高9如图7所示，在光滑绝缘水平面的p点正上方o点固定一个电荷量为q的点电荷，在水平面上的n点，由静止释放质量为m，电荷量为q的检验电荷，该检验电荷经过p点时速度为v，60，规定电场中p点的电势为零则在q形成的电场中()图7an点电势高于p点电势bn点电势为cp点电场强度大小是n点的2倍d检验电荷在n点具有的电势能为mv210如图8所示的三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，电势分别为7 v、14 v、21 v，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，下列说法正确的是()图8a粒子一定带负电荷，且粒子在a、b、c三点所受合力相同b粒子运动径迹一定是abcc粒子在三点的动能大小为ekbekaekcd粒子在三点的电势能大小为epcepaepb11对于真空中电荷量为q的静止点电荷而言，当选取离点电荷无穷远处的电势为零时，离点电荷距离为r处的电势为k(k为静电力常量)如图9所示，两电荷量均为q的异种点电荷相距为d，现将一质子(电荷量为e)从两电荷连线上的a点沿以负电荷为圆心、半径为r的半圆形轨迹abc移到c点，在质子从a到c的过程中，系统电势能的变化情况为()图9a减少 b增加c减少 d增加12如图10所示，a、b为竖直方向上的电场线上的两点，一带电质点在a由静止释放，沿电场线方向向上运动，到b点速度恰好为0，下列说法中正确的是()图10a带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的ba点电势比b点的电势高c带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小da点的电场强度比b点的电场强度小答案解析1d根据点电荷的电场强度公式ek，可得点电荷在正方体的顶点的电场强度大小，可计算得a、b两点电场强度大小相等，根据正电荷的受力判断a、b两点场强的方向相反，故a错误根据点电荷的电场强度公式ek，可求得各个点电荷在a、b两点的电场强度大小，再根据矢量的合成，可得a、b两点的电场强度大小不等，故b不正确根据点电荷的电场强度公式ek，得a、b两点的电场强度大小相等，再根据矢量合成，求出合场强大小相等，再根据正电荷的受力判断场强的方向不同，故c错误根据点电荷的电场强度公式ek，可得各个点电荷在a、b两点的电场场强大小相等，再根据矢量合成，求出合场强大小相等，再根据正电荷的受力判断场强的方向相同再根据u21，ued得，21ed可判断a、b两点电势相等，故d正确2b带电量为q的均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零，左半球面在p、q两点的场强与右半球面在两个点的场强大小相等方向相反，p、q点关于o点对称，则半球面在p点的电场强度与在q点的电场强度相等，从p到q场强先增大后减小，b正确；如果是整个球面，在p、q的电势均相等，现只有左球面，则p点的电势高于q点的电势，a错误；在p点释放静止带正电的微粒(重力不计)，微粒将做变加速直线运动，c错误，因为电势零点并没有选定，故不能确定o点电势为零，带正电的微粒在o点的电势能不一定为零，d错误3ac4bd仅在电场力作用下从a点进入，离开c点的动能最小，电势能最大，则c点是沿电场强度方向离a点最近的点，所以电场线与过c点的切线垂直，由于带电微粒是带正电，故匀强电场的方向沿cd方向，故a错误，b正确；由上可知，电场线方向从c到d，由沿着电场线方向，电势降低，则有d点的电势能最小，动能最大，故c错误，d正确；故选b、d.5ad设绝缘轻杆长为2d，电场强度为e，顺时针转过120过程中，电场力对a球做功waeqd.对b球做功wbe2q2d4eqd.对c球做功wce3qd3eqd.电场力对三个小球所做总功为零，故三个小球组成的系统电势能不变，a项正确，b项错误；以bc边所在水平面为零势能面，则系统初态重力势能为mgh(h为a点到bc的距离)，转过120后，系统重力势能为3mgh，重力势能增大，c项错误，d项正确6bc电场中某点的电场强度与试探电荷无关，故a错b、c项所述均正确由uab得uab v1 v，a点电势比b点低，故d错7ac带电小球a、b恰能静止，说明小球a受到的电场力与b对a的库仑力是等大反向的，故匀强电场方向一定与ab连线平行，a正确a、b间的库仑力是一对相互作用力，a、b受到的电场力应是大小相等方向相反的，故a、b所带电荷量一定相等，电性相反，b错误当b获得初速度运动时，a、b远离，电场力大于a、b间的库仑力，合力方向为电场力方向，合力对b球做正功，其动能增加，电势能减小，c正确，d错误8c电场线的疏密对应电场强弱，p点电场强，电场力大，加速度大，a错误；q到p电场力做正功，动能增大，电势能减小，由于质点带正电，电势降低，故c正确9b在q形成的电场中，n点电势低于p点电势，选项a错误；负检验电荷的机械能与电势能之和保持不变，负检验电荷在n点电势能等于，n点电势为，选项b正确，d错误；由图中几何关系知，on2op，由点电荷电场强度公式，p点电场强度大小是n点的4倍，选项c错误10a由等势面特点可知，该电场为匀强电场，粒子所受静电力方向指向高电势，与电场方向相反，故该粒子带负电，选项a正确；由运动轨迹不能判断出该带电粒子的运动方向，故选项b错误；负电荷在b点的电势能最大，动能最小，故应有epbepaepc，由能量守恒可知ekbekaekc，选项c、d均错误11aa点的电势为akk；c点的电势为ckk，则a、c间的电势差为uacac，质子从a移到c，电场力做功为waceuac，是正功，所以质子的电势能减少，故选项a正确12a由题意可知，带电质点受两个力：重力和电场力开始由静止向上运动，电场力大于重力，