2027届新高考物理热点精准复习电场的能的性质

2027届新高考物理热点精准复习电场的能的性质考点一描述电场能的性质的物理量必备知识•全方位凝练1.电势能大小的计算与判断(1)运用静电力做功与电势能变化的关系式。定量计算:WAB=EpA-EpB=-ΔEp。定性分析:静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增大。(2)运用电势能与电势关系式。定量计算:Ep=qφ(将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行计算判断)。定性分析: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。(3)能量守恒在电场中,若只有静电力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大。

3.对电势差的理解(1)电势差反映了电场的能的性质,决定于电场本身,与试探电荷无关。(2)电势差可以是正值也可以是负值,电势差的正负表示两点电势的高低;UAB=-UBA,与零电势点的选取无关。(3)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差。(4)公式WAB=qUAB中,三个物理量都是标量,但都有正负,计算时可以正负代入进行运算。4.几种常见电场的等势面

√×√2.(多选)(教材必修第三册第30页习题改编)如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点分别有等量同种电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且CO=OD,∠ADO=60°。下列判断正确的是(

)A.O点的电场强度为零B.D点的电场强度为零C.若将点电荷+q从O点移向C点,电势能增加D.若将点电荷-q从O点移向C点,电势能增加BD解析

A、B两点电荷在O点产生的合电场强度为0,而C点电荷在O点产生的电场强度方向向左,故O点的合电场强度方向向左,A错误;同理可知,D点的合电场强度为0,B正确;OC间各点的合电场强度方向向左,若将点电荷+q从O点移向C点,静电力做正功,电势能减少,C错误;若将点电荷-q从O点移向C点,静电力做负功,电势能增加,D正确。关键能力•多维度提升考向1

电势能与电势典例1

(2025浙江丽水高三期末联考)为避免发生雷击,高大的建筑物顶端均需安装避雷针。如图是某避雷针放电时空间电场线的分布图,a、b、c三点在同一电场线上,空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线是一带电粒子只在静电力作用下在电场中的运动轨迹,A、B为轨迹上的两点。已知ab=bc,下列说法正确的是(

)A.该粒子一定带负电B.a点的电场强度一定大于b点的电场强度C.ab两点的电势差等于bc两点的电势差D.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能D解析

根据粒子的运动轨迹可知,粒子受静电力方向大致向下,可知该粒子一定带正电,选项A错误;b点处的电场线较a点处密集,可知a点的电场强度一定小于b点的电场强度,选项B错误;根据U=Ed,由于ab两点的平均电场强度小于bc间的平均电场强度,可知ab两点的电势差小于bc两点的电势差,选项C错误;从A到B静电力做正功,电势能减小,可知粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能,选项D正确。考向2

电势差与等势面典例2

(2026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点到b点与从f点到b点,电场力对电子做功相等D解析

电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面,即电场线从图中的正电荷指向负电荷,因此b点所在的等势面的电势高于a点所在的等势面的电势,A错误;a、c两点电场强度方向不同,则电场强度不同,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两点的电势差和f、b两点的电势差相等,根据电场力做功W=qU可知从a点到b点与从f点到b点,电场力对电子做功相等,D正确。考点二电势差与电场强度的关系必备知识•全方位凝练

关键能力•多维度提升

ACD

CD解析

根据电场线的疏密表示电场强度的大小,则R点的电场强度小于P点,A错误;电场线的疏密表示电场强度的大小,Q左侧电场强度小于右侧的电场强度,根据U=Ed,无穷远处电势为零,则R点电势大于0.5

V,带正电试探电荷从R点移动到P点,静电力做功不等于零,B错误;P点左侧电场线比较密,则左侧的电场强度较大,根据U=Ed,则UQP>0.5

V,点电荷与金属板间的电势差大于1

V,C正确;金属板处于静电平衡状态,是等势体,表面是等势面,D正确。考点三电场线、等势面和带电粒子轨迹问题考向1

已知电场线判断电荷运动轨迹典例1

(2023全国甲卷)在一些电子显示设备中,让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场,可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线,如果用虚线表示电子可能的运动轨迹,其中正确的是(

)关键能力•多维度提升C

考向2

已知等势面判断电场强度及电荷电势能等典例2

2025年3月,中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中的蛋白质三维结构。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分,其中一种电子透镜的电场分布如图所示,虚线为等势面,相邻等势面间电势差相等。现有一电子以某一初速度从b向a运动,实线为电子运动轨迹,在此过程中,下列说法正确的是(

)A.电子透镜的电场是正点电荷产生的B.电子在a点的电势能大于在b点的电势能C.电子在a点的动能大于在b点的动能D.若该电子以某一初速度从a向b运动,则电子在a点的电势能小于在b点的电势能B解析

正点电荷的等势面是以点电荷为球心的球面,没有平面,所以电子透镜的电场不是正点电荷产生的,A错误;电场线与等势面垂直,负电荷所受静电力与电场强度方向相反,电子在b点所受静电力垂直于等势面向左,电子在a点所受静电力向左上方,电子从b到a过程中,静电力做负功,电势能增大,动能减小,所以,电子在a点的电势能大于在b点的电势能,电子在a点的动能小于在b点的动能,B正确,C错误;若该电子以某一初速度从a向b运动,静电力做正功,电势能减小,则电子在a点的电势能大于在b点的电势能,D错误。考点四电场中的图像问题必备知识•全方位凝练1.E-x图像在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况和电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形的“面积”表示电势差。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。在这类题目中,还可以由E-x图像假设某一种符合E-x图线的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。2.φ-x图像(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线斜率为零。(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。3.Ep-x图像(1)反映了电势能随位置变化的规律。(2)图线的切线斜率大小等于静电力大小。(3)进一步判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况。关键能力•多维度提升典例

(2025浙江金兰联盟高三选考模拟)如图所示,两个固定的等量正点电荷,其连线的中点为O,a和b两点关于O点对称。若带正电的试探电荷从a点由静止出发,沿直线aOb运动到b点,下列各图关于x轴上各点电场强度E、电势φ和该试探电荷速度v、电势能Ep的描述正确的是(

)B解析

O点的电场强度为零,从a到b,电场强度先减小后反向增大,电荷所受的静电力先减小后增大,加速度先减小后增大,v-t图像切线斜率先减小后增大,故A、C错误;aO间的电场线方向由a到O,电势逐渐降低,根据φ-x图像切线斜率等于电场强度,知φ-x图像切线斜率逐渐减小,x=0时φ-x图像切线斜率等于零,O点电势大于零,且电势的分布关于O点对称,故B正确