高考物理一轮复习学案：电场能的性质

电场能学案一、电势高低及电势能大小的比较1．电场力做功正负的判断(1)根据电场力与速度夹角：夹角是（），电场力做正功。夹角是（），电场力做负功。(2)根据WAB＝qUAB：由q和UAB的正负，判断WAB的正负。2．电势能变化的判断(1)根据电场力做功：电场力做（），电势能减少，电场力做负功，电势能（）。(2)根据Ep＝φq：正电荷在电势越高处电势能（）；负电荷在电势越高处电势能（）。3．电势高低的判断(1)根据电场线：沿电场线的方向电势（）。(2)根据UAB＝eq\f(WAB,q)：判断UAB正负，确定φA和φB的高低。二、电势差与电场强度的关系1．匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)UAB＝Ed，d为（）。(2)沿电场强度方向电势降落得最快。(3)在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d。推论如下：推论①：如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝（）。推论②：如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD。2．E＝eq\f(U,d)在非匀强电场中的两点妙用(1)判断电势差的大小及电势的高低：距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大，进而判断电势的高低。(2)判断电场强度大小：已知电场线分布时，电场线越密处，电场强度（）；已知等差等势线分布时，等势线越密处，电场强度越大。三、等势面的理解和应用电场等势面重要描述匀强电场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，中点的电势最高练习题：例1：如图为某静电矿料分选器原理图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧。下列关于矿粉分离过程说法正确的是()A．落在收集板左侧的矿粉带正电B．电场力对落在收集板两侧的矿粉均做负功C．矿粉的电势能均减小D．矿粉的电势能均：解析：选AC由题图知，匀强电场的方向水平向左，所以落在收集板左侧的矿粉带正电，A正确；因为落在收集板左、右两侧的矿粉所受电场力与其偏转方向均一致，所以电场力对落在两侧的矿粉都做正功，电势能均减小，故B、D错误，C正确。例2：真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是()A．a点电势低于O点B．b点电势低于c点C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能例3：如图所示，在某电场中画出了三条电场线，C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为φA＝30V，B点的电势为φB＝－10V，则C点的电势()A．φC＝10V B．φC>10VC．φC<10V D．上述选项都不正确解析：选C由于AC之间的电场线比CB之间的电场线密，相等距离之间的电势差较大，即UAC>UCB，所以φA－φC>φC－φB，可得φC<eq\f(φA＋φB,2)，即φC<10V，C正确。例4：如图所示，在匀强电场中有一直角三角形ABC，∠C＝90°，∠A＝30°，BC边长为2cm。电场强度的方向与三角形ABC平面平行。一电子从A点移到C点电场力做功为15eV，从B点移到C点电场力做功为5eV。则()A．A、B两点间的电势差UAB为10VB．电场强度的方向由A点指向C点C．电场强度的大小为500V/mD．一电子从B点移到AC的中点，电势能增加2.5eV[解析]由题意得：UAC＝eq\f(WAC,－e)＝－15V，UBC＝eq\f(WBC,－e)＝－5V，取φC＝0，则φA＝－15V，φB＝－5V，故UAB＝φA－φB＝－10V，A错误；把AC三等分，则φR＝－5V如图所示，连接BR，则电场强度的方向垂直BR指向左下方，故B错误；由几何关系知tan∠CBR＝eq\f(CR,BC)＝eq\f(\r(3),3)，即∠CBR＝30°，则E＝eq\f(UCB,|BC|sin∠CBR)＝500V/m，故C正确；设AC的中点为P，则φP＝eq\f(φA＋φC,2)＝－7.5V，WBP＝－eUBP＝－2.5eV，即电势能增加2.5eV，D对例5：如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、C是同一等势面上的两点，B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是()A．导体内部的场强左端大于右端B．A、C两点的电势均低于B点的电势C．B点的电场强度大于A点的电场强度D．正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功，电势能减小[解析]处于静电平衡状态下的导体，它的表面是一个等势面，其内部电场为零，A错误；根据电场线性质，顺着电场线方向电势降低，所以A、C电势高于B点电势，B错误；由题图可以看出A点的电场线比B点的电场线密集，B点的电场强度小于A点的电场强度，C错误；因为φA＞φB，因此正电荷从A点到B点电场力做正功，电势能减小，D正确。例6：如图所示，虚线为两个等量点电荷P、Q形成的电场中的一组等势面，相邻等势面与PQ连线交点间距离相等，一带负电的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹与等势面3、4、5的交点分别为a、b、c，以下说法正确的是（）A.P、Q为同种电荷B.PQ连线上O点的电场强度最小C.相邻等势面间电势差相等D.粒子由a到c过程中动能逐渐减小解析：选BD由题图可知，PQ连线的中垂线为一条等势线，则该电场为等量异种点电荷产生的电场，选项A错误；根据等量异种点电荷的电场的特点可知，在PQ连线上，O点的电场强度最小，选项B正确；由于相