2022高考物理复习电学部分静电场3电势能与电势精讲精练

2022高考复习电学部分精讲精练3电势能与电势【课标要求】1．经历电势能观点成立的过程，认识电场力做功的特点；知道电场力做功与电势能改变的关系，知道电势能的相对性。2．认识电势的观点，体验用比值定义物理量的方法。认识等势面，知道电场线与等势面之间的关系。认识几种典型静电场的等势面的形状与特点。3．理解电势差的观点及其定义式，进行相关的计算。4．认识电势差、电势、电势能之间的区别和联系。5．认识匀强电场中电势差与电场强度的关系，进行相关的简单计算。【知识精要】1．静电力做功的特点：在静电场中，静电力做的功与电荷的开端地点和终止地点相关，但与电荷经过的路径无关。．在电场中移动电荷时电场力所做的功在数值上等于电荷电势能的减少量，即WABAB。电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能在增加。往常取无限远点为零电势能点，实际应用中往常取大地为零电势能点。（说明：零电势能点的选择拥有随意性；电势能的数值拥有相对性；两点间的电势能之差与零电势能点的选用无关。）3．电势——反应电场能的性质的物理量电场中某点的电荷的电势能跟它的电量比值，叫做这一点的电势，Ep，单位：伏Vq规定的电势能为零的点叫零电势点。电势的数值与零电势点的选用相关，电势拥有相对性；顺着电场线的方向电势越来越低。电场强度的方向是电势降低最快的方向。4．电场中电势相等的点组成的面叫等势面，在同一等势面上任何两点间移动电荷，电场力不做功；等势面一定跟电场线垂直，场强一定跟等势面垂直；电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面；5．电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟电荷电量的比值，叫做这两点间的电势差，也叫电压。UABWABAB（单位：V）q两点间的电势差与零电势点的选用无关，某点的电势即该点与零电势点的电势差。电势差是标量。6．在匀强电场中，随意两点间的电势差等于场强和这两点在场强方向上距离的乘积。即：U=Ed。该式中U为两点间电势差的绝对值，E为电场强度的大小，d为两点间距离在场强方向上的投影。【名师点拨】例1:如下图，在固定的等量异种电荷连线上凑近负电荷的b点处释放一初速为零的带负电荷的质点，在运动过程中，以下说法中正确的选项是（）A．带电质点的动能越来越大B．带电质点的电势能越来越小C．带电质点的加快度越来越大D．带电质点经过各点处的电势越来越高解析:画出b所在地点的电场线，电场线方向沿连线向右，所以负电荷受力向左，负电荷向左运动，电场力做正功，动能增加，电势能减小，电势增加。加快度取决于电场强度，所以加快度减小。答案为ABD。例2:2022长沙模拟如下图，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的

BOAC电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，经过该地区的运动轨迹，-6C1.00m＝×10－2kg的带电小球A和B，它们的电量分别为一q和＋q，q＝×10－7C。A、B之间用第三根线连结起来。空间中存在大小为E＝×106N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的地点如图虚线所示。现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡地点。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。（不计两带电小球间相互作用的静电力）解析：右图中虚线表示A、B球原来的平衡地点，实线表示烧断后从头达到平衡的地点，其中α、β分别表示细线OA、AB与竖直方向的夹角。A球受力如右图所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向左；细线OA对A的拉力T1，方向如图；细线AB对A的拉力T2，方向如图。由平衡条件T1inα＋T2inβ＝qET2coα＝mg＋T2coβB球受力如右图所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向右；细线AB对B的拉力T，方向如图。由平衡条件Tinβ＝qETcoβ＝mg222联立以上各式并代入数据，得α＝0，β＝45°。由此可知，A、B球从头达到平衡的地点如下图。与原来地点相比，A球的重力势能减少了EA＝mg（1－in60°）B球的重力势能减少了EB＝mg（1－in60°＋co45°）A球的电势能增加了W＝qEco60°B球的电势能减少了W＝qE（in45°－in30°）两种势能总和减AB少了W＝WB－WA＋EA＋EB，代入数据解得W＝×10－2J。例6：有一个匀强电场，电场线和坐标o平面平行，以原点为圆心、半径r=5cm的圆周上任意一点P的电势U=40inθ25V，θ为O、P两点连线与轴的夹角，如图a所示，求该匀强电场场强的方向和大小。解析：匀强电场中的电场线与o平面平行，其等势面一定和o平面垂直。根据in180°-θ=inθ，所以圆周上任一点电势U=40inθ25V=[40in180°-θ25]V。上式说明圆周上对于轴对称的随意两点的电势差相等，所以该匀强电场的等势面与o平面的交线与轴平行。在锐角范围内，由U=40inθ25V可看出，随着θ的增大圆周上点的电势升高，由此可判断该匀强电场的场强方向沿轴负方向。在圆周上分别取纵坐标不同的两点P1、P2，这两点间的电势差为U12，它们相应的等势面之间的距离为d图b，则：U1240sin125(40sin225)Ersin1rsin800V/md2【实时反应】1．对于匀强电场场强和电势差的关系，下列表达正确的选项是（）A．在相同距离的两点上，电势差大的其场强也必然大B．随意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积C．沿不垂直于电场线方向随意相同距离上的电势差必相等D．电势降低的方向一定是场强方向2．若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在随意一段时间内（）A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动；B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动；C．不一定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动；D．不一定沿电场线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动。3．电场中有A、B、C三点，一个带电量为2×10-8C的负电荷从A点移到B点，电场力做功4×10-6J；若将带电量为3×10-8C的正电荷从A点移到C点，需战胜电场力做功9×10-6J；如果这三点在同一条电场线上，沿着电场方向这三点地点序次是（）A．A、B、CB．C、B、AC．B、C、AD．A、C、B4．如下图，实线是一簇未注明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子经过电场地区时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点若带电粒子运动中只受电场力作用，根据此图能够做出的判断是（）aA带电粒子所带电荷的符号B带电粒子在a、b两点的受力方向bC带电粒子在a、b两点的速度哪处大D带电粒子在a、b两点的电势能哪处较大5．2022咸阳模拟如图a所示，AB是某电场中的一条电场线，若在A点放置一初速度为零的电子，电子仅在电场力的作用下，沿AB由A点运动到B点过程中的速度图像如图b所示，下列对于A、B两点的电势U和电场强度E的判断正确的选项是（）ABAUBA．E>EB．E6．某静电场沿方向的电势散布如下图，则A．在0－1之间不存在沿方向的电场B．在0－1之间存在着沿方向的匀强电场UU0C．在0－2之间存在着沿方向的匀强电场D．在－之间存在着沿方向的非匀强电场012127．如下图，P、Q是两个电量相等的正的点电荷，它们连线的中点是O，A、B是中垂线上的两点，OAOB，用、、、分别表示、B两点的场强和电势，则（）AA．一定大于，一定大于B．不一定大于，一定大于C．一定大于，不一定大于D．不一定大于，不一定大于8．如图中的虚线为某电