2027届新高考物理热点精准复习静电场中能的性质

2027届新高考物理热点精准复习静电场中能的性质考点一静电力做功、电势能与电势基础梳理1.初始qEdqUAB2.零势能EpA-EpB3.零电势典例精析命题视角通过电荷在电场中的运动,判断电势、电势能高低及能量转化关系1.静电力做功的计算方法2.电势能大小的判断判断方法方法解读公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep=qφ,计算得到的值越大,电势能越大电势法正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大做功法静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增大能量守恒法在电场中,若只有静电力做功时,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大,电势能减小,反之,动能减小,电势能增大【典例1】

(中等)(2026·浙江1月选考)手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。当手靠近触摸屏时,电容器两极板和手指间的电场线分布如图所示。下列说法正确的是(

)A.A点的电场强度大于B点的电场强度B.将一电子从A

点移到B点,电子的电势能增大C.极板上表面C点的电势等于下表面D点的电势D.若电子在E点释放,仅受静电力作用将沿电场线ab运动C解析:C

电场线越密的地方电场强度越大,电场线越疏的地方电场强度越小,由题图可知,A点的电场强度小于B点的电场强度,故A错误;沿着电场线电势逐渐降低,由题图可知A点电势低于B点电势,根据Ep=-eφ可知,将一电子从A点移到B点,电子的电势能减小,故B错误;同一金属极板上,达到静电平衡后,电势处处相等,则极板上表面C点的电势等于下表面D点的电势,故C正确;由于电场线ab是曲线,若电子在E点释放,仅受静电力作用不可能沿电场线ab运动,故D错误。考点二电势差与电场强度的关系基础梳理1.φA-φB2.电势不做功强弱3.几种典型电场的等势面电场等势面重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上电势处处为零等量同种(正)点电荷的电场两点电荷连线上,中点的电势最低;中垂线上,中点的电势最高典例精析命题视角1匀强电场中电势差与电场强度的关系,注意UAB=Ed各物理量含义1.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)关系式:UAB=Ed,d为A、B两点沿电场方向的距离。(2)沿电场强度方向电势降落最快。2.等分法求电场强度【典例2】

(中等)密立根油滴实验装置如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间产生匀强电场。金属板间电势差为U时,电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U,则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为(

)A.q,r

B.2q,r

C.2q,2r

D.4q,2rD命题视角2非匀强电场中公式U=Ed的定性应用2.判断电势差的大小:根据U=Ed,距离相等的两点间,E越大,U越大。【典例3】

(中等)(2025·温州三模)如图1所示,同轴电缆是广泛应用于网络通信、电视广播等领域的信号传输线,它由两个同心导体组成,内导体为铜制芯线,外导体为铝制网状编织层,两者间由绝缘材料隔开。图2为同轴电缆横截面内静电场的等势线与电场线的分布情况,相邻虚线同心圆间距相等,a、b、c、d四个点均在实线与虚线的交点上,下列说法正确的是(

)A.图2中虚线代表电场线B.铝制网状编织层可起到信号屏蔽作用C.a、b两点处的电场强度相同D.a、d间的电势差为b、c间电势差的两倍B解析:B

题图2中虚线代表等势面,A错误;铝制网状编织层可起到信号屏蔽作用,B正确;a、b两点处的电场强度方向不相同,C错误;距离内导体越远,电场强度越小,Uac<Ucd

,所以a、d间的电势差大于b、c间电势差的两倍,D错误。考点三电场线、等势线(面)和运动轨迹问题典例精析命题视角1根据电场线与等势面特征,分析图中电场与电势【典例4】

(中等)(2025·浙江1月选考)三个点电荷的电场线和等势线如图所示,其中的d、e与e、f两点间的距离相等,则(

)A.a点电势高于b点电势B.a、c两点的电场强度相同C.d、f间电势差为d、e间电势差的两倍D.从a到b与从f到b,静电力对电子做功相等D解析:D

电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,且沿着电场线方向电势逐渐降低,因此b点电势高于a点电势,A错误;a、c两点电场强度方向不同,B错误;从d→e→f,电场强度逐渐减小,间距相等,结合U=Ed可知,0<Ufe<Ued,则Ufd<2Ued,C错误;a点与f点在同一等势面上,a、b两点和f、b两点的电势差相等,根据静电力做功W=qU可知从a到b与从f到b,静电力对电子做功相等,D正确。命题视角2电场线、等势线(面)和运动轨迹问题,注意静电力指向轨迹凹侧1.电场线与等势线垂直,沿电场线方向电势降落最快,电场线以及等差等势面疏密均反映电场强度的大小。2.当仅受静电力作用时,带电粒子所受静电力指向轨迹凹侧,可以通过电场线方向判断粒子电性,也可根据粒子电性判断电场线方向。3.静电力做正功,动能增加,电势能减少;静电力做负功

,

动能减少,电势能增加。只有静电力做功,机械能(动能)+电势能守恒。【典例5】

(中等)(2025·强基联盟三模)如图所示,为某电场等势面的分布情况,相邻等势面间的电势差相等。已知b等势面电势φb=0,e等势面电势φe=15

V。现有一试探电荷从A点沿虚线运动到B点,运动过程中仅受静电力作用。以下说法正确的是(

)A.b等势面内部肯定存在负电荷B.该试探电荷带负电C.该试探电荷在A点速度大于在B点的速度D.电子从b等势面运动到e等势面,静电力做功为-15

eVA解析:A

沿电场线方向电势降低,说明内部电势低,外部电势高,所以b等势面内部肯定存在负电荷,A正确;从A点沿虚线运动到B点,根据曲线运动中合力指向轨迹凹侧,可知试探电荷所受静电力方向大致指