2023年高考物理详解详析电场的能的性质doc高中物理.docx

电场的能的性质 Ⅰ 电 势 能 和 电 势 和 电 势 差 一、电势能（ε标量 焦耳 J ）——电场力、相对位置[来源:Ks5u ] 1、电荷在电场中受到电场力，所具有的与电荷的位置有关的能量，称电势能或电能。 2、电势能的相对性――选择零势能面，一般选择大地或无穷远为零势能面。（等效） 3、电场力做功与电势能改变的关系——方法与重力势能相比照[来源:Ks5u ] ①无论电荷的正负，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，做功和电势能的变化量在数值上是相等的 A B A到B，正功，εa＞εb A B A到B，负功，εa＜εb A B C [来源:Ks5u ] [来源:高考资源网] ②静电场中，电场力做功与路径无关，电势能的改变量与路径无关 [来源:高考资源网KS5U ] 二、 1 J / C ＝ 1 V / m 1、 地位：u（或φ）与力学中的高度相当（标量） 2、 相对性：选取大地或无穷远处为零电势点 ∞ ε＝0 φ＝0 A B ε＝6J ＝3V ε＝10J φ＝5V φ 3、 沿电场线方向，电势降低（与电性无关）[来源:高考资源网KS5U ] 2C 4、 电势由电场本身性质决定 5、 电势是描述电场中能量性质的物理量 6、 意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。 练习： 1、 沿电场线方向移动正电荷，电势能减小 沿电场线方向移动负电荷，电势能增加 正电荷的电场中，电势为正，负电荷的电场中，电势为负 2、 正电荷的电场中，正的检验电荷电势能为正，负的检验电荷电势能为负[来源:高考资源网] 负电荷的电场中，正的检验电荷电势能为负，负的检验电荷电势能为正[来源:高考资源网] 3、 只在电场力的作用下，正电荷顺着电场线运动，由高电势向低电势 只在电场力的作用下，负电荷逆着电场线运动，由低电势向高电势 4、 比较5J和－7J的大小，理解标量负号的意义。 三、电 势 差——电场力做功与电荷电量的比值叫电势差[来源:Ks5u ][来源:高考资源网KS5U ] S M 0V －2V S M 0V －2V N 5V 1、 在电场中某两点的电势之差，也叫电压 UAB ＝ φA － φB 2、 3、意义：[来源:高考资源网] ①对应于高度差，由电场本身的性质决定 ②电势与选择的零电势点有关，电势差与零电势点的选择无关 4、运用要求： 1、UAB＝ΦA－ΦB ＝1－4＝－3 V 带正负号 2、U＝W/q或W＝qU 用绝对值，正负号另行判断（） 例8：将电量为q＝－2×10 8 C的点电荷从零电场中点S移动到M点要克服电场力做功4×10－8 J，求M点的电势＝？。假设再从M点移动到N点，电场力又做正功14×10－8 J，求N点电势＝？ + ABC 解： (1) S到M， 对负电荷做负功，电势降低 M到N对负电荷做正功，电势升高 (2) 例9：电子伏是研究微观粒子时常用的能量单位。1ev就是电势差为1V的两点间移动一个元电荷电场力所做的功。1ev＝1.6×10－19C×1V＝1.6×10－19 J，把一个二价正离子从大地移动到电场中的A点，w＝6ev，求：UA＝？ 解： [来源:高考资源网] A B C D 例10、 如下列图，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点，且三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V，那么B点的电势是B A.一定等于6V B.一定低于6V C.一定高于6V D.无法确定 [来源:Ks5u ] 【例11】 ΔABC处于匀强电场中。将一个带电量q= -2×10-6C的点电荷从A移到B的过程中，电场力做功W1= -1.2×10-5J；再将该点电荷从B移到C，电场力做功W2= 6×10-6J。A点的电势φA=5V，那么B、C两点的电势分别为____V和____V。试在右图中画出通过A点的电场线。[来源:高考资源网KS5U ] 解：先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为6V和3V，再根据负电荷A→B电场力做负功，电势能增大，电势降低；B→C电场力做正功，电势能减小，电势升高，知φB= -1VφC=2V。沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的，因此AB中点D的电势与C点电势相同，CD为等势面，过A做CD的垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向左下方。[来源:高考资源网] [来源:高考资源网][来源:高考资源网KS5U ] Ⅱ 等 势 面[来源:高考资源网] 一、等势面——电场中，电势相等的各点所构成的面(等高线和等压线)[来源:高考资源网][来源:高考资源网] 二、常见等势面的形状 20 10 0 三、等势面的特点 1、 在等势面上移动电荷，电场力不做功 2、 电场线（或E）⊥等势面 9 8 7 6 6 6 6 5 4 3 2 1 0 3、 电场线由高的等势面指向低的等势面 4、 闭合、等势面不相交 5、 静电平衡导体是等势体，外表是等势面 8V 0V －8V 6、 等差等势面――相邻的等势面的电势差相等 （1） 差等势面越密的地方，电场越强，场强越大 （2） 相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功相等 7、沿电场方向电势降低最快（场强方向是电势 降落最快的地方） 8、匀强电场中，平行等长的线段两个端点间的电势差相等，即匀强电场中的电势均匀变化。 练习 等量异种电荷 （1）中垂线的电场强度和电势的特点[来源:Ks5u ] （2）带电粒子从无穷远处移动到中点，分析电场力的做功情况和电势能的改变情况 （3）一个电子由8V到－8V电场力做功情况，电势能的变化情况。 [来源:Ks5u ] [来源:高考资源网KS5U ][来源:高考资源网][来源:Ks5u ] Ⅲ 电 势 差 与 电 场 强 度 的 关 系 一、公式的推导 说明：1、适用于匀强电场 2、U是两点间的电势差，d是沿电场方向的距离 3、单位 1 V ./ m = 1 N / C 4、在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势。 二、场强的三种求法 1、 E＝F / q 定义式，适用于任何电场（真空、介质） 2、 E＝KQ / r2 适用于点电荷的电场（真空、点电荷） 3、 E＝U / d 适用于匀强电场（真空） 针对训练 1.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8 J，在B点的电势能为0.80×10-8 J.A、B两点在同一条电场线上，如下列图，该点电荷的电荷量为1.0×10-9C，那么A [来源:高考资源网] A.该电荷为负电荷 B.该电荷为正电荷 C.A、B两点的电势差UAB=4.0 V D.把电荷从A移到B，电场力做功为W=4.0 J 2.某电场中等势面分布如下列图，图中虚线表示等势面，过a、b两点的等势面电势分别为40 V和10 V，那么a、b连线的中点c处的电势应C A.肯定等于25 V B.大于25 V[来源:Ks5u ] C.小于25 V D.可能等于25 V 3如下列图，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，那么从M点运动到N点的过程中ABD 4 A 小物块所受电场力逐渐减小 [来源:高考资源网KS5U ] B.小物块具有的电势能逐渐减小[来源:高考资源网] C.M点的电势一定高于N点的电势[来源:Ks5u ] D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 4.如下列图，M、N两点分别放置两个等量种异电荷，A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中.C A.场强最小的点是A点，电势最高的点是B点 B.场强最小的点是A点，电势最高的点是C点 C.场强最小的点是C点，电势最高的点是B点 D.场强最小的点是C点，电势最高的点是A点 5.AB连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如下列图，比较A、B两点电势φ的上下和场强E的大小，以下说法中正确的选项是A A.φA＞φB，EA＞EB B.φA＞φB，EA＜EB[来源:Ks5u ] C.φA＜φB，EA＞EB D.φA＜φB，EA＜EB[来源:高考资源网] 6.如下列图，平行的实线代表电场线，方向未知，电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用，该电荷由A点移到B点，动能损失了0.1 J，假设A点电势为-10 V，那么C[来源:高考资源网KS5U ] ①B点电势为零 ②电场线方向向左 ③电荷运动的轨迹可能是图中曲线① ④电荷运动的轨迹可能是图中曲线② A.① B.①② C.①②③ D.①②④ 7.如下列图，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一电荷量分别为+q和+2q，完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0（此时动量大小均为p0）使其相向运动刚好能发生碰撞，碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为p1和p2，那么B A.E1=E2=E0 p1=p2=p0 B.E1=E2＞E0 p1=p2＞p0[来源:高考资源网] C.碰撞发生在M、N中点的左侧 D.两球不同时返回M、N两点 8.空气的击穿电场强度为2×106 V/m，测得某次闪电火花长为600 m，那么发生这次闪电时放电路径两端的电势差U=_______.假设这次闪电通过的电荷量为20 C，那么释放的能量为_______.（设闪电的火花路径为直线）(8.1.2×109 V；2.4×1010 J) 9.如下列图，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，A、B、C三点的电势分别为φA=15 V，φB =3 V，φC=-3 V，由此可得D点的电势φD=_______ V. 10.有两个带电小球m1与m2，分别带电+Q1和+Q2，在绝缘光滑水平面上，沿同一直线相向运动，当它们相距r时，速率分别为v1与v2，电势能为E，在整个运动过程中（不相碰）电势能的最大值为多少 (Em=E+ ) 11.如下列图，小平板车B静止在光滑水平面上，一可以忽略大小的小物块A静止在小车B的左端，物块A的质量为m，电荷量为+Q；小车B的质量为M，电荷量为-Q，上外表绝缘，长度足够长；A、B间的动摩擦因数为μ，A、B间的库仑力不计，A、B始终都处在场强大小为E、方向水平向左的匀强电场中.在t=0时刻物块A受到一大小为I，方向水平向右的冲量作用开始向小车B的右端滑行.求： （1）物块A的最终速度大小； （2）物块A距小车B左端的最大距离. (（1） （2），) [来源:高考资源网] w.w.w.k.s.5.u.c.o.m ks5u