人教版2024年高考一轮复习物理《第38讲 静电能的性质》复习讲义

第38讲静电能的性质

目录

复习目标

网络构建

考点一电势高低及电势能大小的判断

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点1静电力做功、电势能和电势

知识点2电势和电势能高低的判断“四法”

【提升•必考题型归纳】

考向1电势高低判断

考向2电势能大小判断

•考点二电势差与电场强度的关系

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点1电势差

知识点2电势差与电场强度的关系

【提升•必考题型归纳】

考向1公式E=U/d在匀强电场中的应用

考向2公式E=U/d在非匀强电场中的应用

•考点三电场线、等势面及运动轨迹问题

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点1等势面及特点

知识点2几种典型电场的等势面

知识点3带电粒子运动轨迹问题的分析方法

【提升•必考题型归纳】

考向1典型电场的等势面

考向2电场线与轨迹问题

考向3等势面与轨迹问题

❷考点四电场中的三类常见图像

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点16-x图像

知识点2Ep-x图像

知识点3E-x图像

【提升•必考题型归纳】

考向1<l)-x图像

考向2Ep-x图像

考向3E-x图像

真题感悟

©@@@

1、理解和掌握电势、电势能、电势差、等势面四个概念。

2、理解和掌握三种常见图像的规律。

考点要求考题统计考情分析

2023年广东卷第9高考对电场能性质的考查较

题为频繁，大多以选择题中出

(1)电势、电势能、电势

2023年山东卷第11现，题目难度要求大多不是

差、等势面

题太高，较为基础，但也不排

(2)三种常见图像

2023年6月浙江卷除个别年份题目较难。

第12题

静电能的性质

考点一电势高低及电势能大小的判断

―夯基•必备基础知识梳理

知识点1静电力做功、电势能和电势

1.静电力做功

(1)特点：静电力做功与路也无关，只与起始和终止位置有关。

⑵计算方法

①W=qEd,只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离。

②W,,B=qUAB,适用于任何电场。

2.电势能

(1)定义：电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能，用符号l

表示。

(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量,即％1s

=EpA—EPB=—AEpo

(3)电势能的相对性：电势能是相对的,通常把电荷离场源电荷无限远处的电势

能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。

3.电势

⑴定义：电荷在电场中某一点的电势能E.与它的电荷量之比。

(2)定义式：”=-o

q

⑶标矢性：电势是标量,有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)0

(4)相对性：电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。

知识点2电势和电势能高低的判断“四法”

1.电势高低的判断“四法”

判断方法方法解读

电场线

沿电场线方向电势逐渐降低

方向法

场源电荷取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；越靠

正负法近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低

电势能同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置

大小法处电势越低

静电力

根据UA尸画，将％B、q的正负号代入，由U.4B的正负判断风、心的高低

做功法q

2.电势能的大小判断“四法”

判断方法方法解读

将电荷量、电势及正负号一起代入公式Ea=q6A计算，跖＞0时值越大，电

公式法

势能越大；E“V0时绝对值越大，电势能越小

电势高同一正电荷在电势越高的地方电势能越大；同一负电荷在电势越低的地方电

低法势能越大

静电力

静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加

做功法

能量守在电场中，若只有静电力做功时，电荷的动能和电势能相互转化而且其和守

恒法恒，动能增加，电势能减小；反之，动能减小，电势能增加

一提升・必考题型归纳

考向1电势高低判断

1.下图为地图上某山地的等高线图，0点为峰顶（图中数字的单位是米）。小山

坡的左边a和右边b,据地理知识可根据该图判断出哪一边的地势更陡，若现在

把该图看成一个描述电势高低的等势线图I,图中数字的单位是伏特，以下说法正

A.与0b方向相比，沿0a方向电势降落较快

B.负电荷在20V等势线上的电势能小于在40V等势线上的电势能

C.若只考虑电场力，在电势为30V的等势线上静止释放q=1.6X10-6C

的点电荷，运动到零势能面时动能一定为4.8X10-5J

D.若电子沿30V的等势线从左到右逆时针运动一周，则电场力先做正功，后

做负功，总功为零

【答案】C

【详解】A.由图判断相邻等势面为等差等势面，描述电势降落快慢的物理量是

电场强度，描述电场强度的大小可用等差等势面的疏密程度，a侧电场强度小，

所以沿0a方向电势降落得慢，故A错误；

B.负电荷在电势低的地方电势能大，故B错误；

C.据能量守恒，带电粒子的动能和电势能之间相互转化，总能量不变为4.8X

IO-1,故C正确；

D.在同一条等势线上移动电荷，电场力始终不做功，故D错误。故选C。

2.如图甲所示为某品牌负离子空气净化器，其产生负离子的原理如图乙所示，

针状电极M和弧形电极N之间加上直流高压，使其间的空气发生电离，产生的负

离子通过鼓风装置排出。在MN连线上，下列说法正确的是（）

图甲

A.离M点越近，场强越大，电势越低

B.离M点越近，同一正离子的加速度越小

C.离M点越近，同一负离子的电势能越大

D.各点的电势都大于零

【答案】AC

【详解】A.高压供电装置正极接地，针状电极接电源负极，而弧形电极接地，

可知弧形电极N点的电势高于针状电极M点的电势，且离M点越近电势越低，而

针状电极尖端处电荷的密集程度大，因此离M点越近，场强越大，故A正确；

B.离M点越近，场强越大，由〃=£=竺可知，离M点越近，同一正离子的加速

mm

度越大，故B错误；

C.带负电的粒子在电势越低的地方电势能越大，因此可知离M点越近，同一负

离子的电势能越大，故C正确；

D.因为弧形电极N接地，电势为零，而MN连线各点上的电势都小于N点的电势,

因此可知MN连线上各点（不包括N点）的电势都小于零，故D错误。故选AC。

考向2电势能大小判断

3.如图所示，A、8、C、。为匀强电场中的四点，它们的连线构成正方形，其

中AD边与电场线平行，。点为AC与连线的交点。一个电荷量为。的正点电

荷固定在。点，下列说法正确的是（）

...p

、/I

---------JC

--------------------►

A.C、D两点的电场强度相同

B.A、B两点的电势不等

C.将电子沿直线从8点移动到C点，电场力做正功

D.将电子沿直线从C点移动到。点，电势能先减小后增大

【答案】D

【详解】A.如图所不，在。点的止点电荷在A、B、C、O四点产生电场方向如

由图可知C、。两点的电场强度方向不相同，故C、。两点的电场强度不相同,

A错误；

B.匀强电场在A、8两点的电势相等，点电荷在A、B两点的电势相等，故A、

8两点的电势相等，B错误；

C.点电荷在8、C两点的电势相等，故将电子沿直线从8点移动到C点，点电荷

对电子做功为零，匀强电场对电子做负功，故电场力做负功，C错误；

D.。边与匀强电场方向垂直，将电子沿直线从C点移动到。点，匀强电场对电

子不做功，点电荷对电子先做正功后做负功，故电势能先减小后增大，D正确。

故选D。

4.如图所示，在倾角为。的足够长的绝缘固定斜面上，静止放置有质量分别为3皿、

加的两金属块A、B,其中A带电量为+2夕，B不带电。现让金属块A以初速度％沿

斜面向下运动，一段时间后与金属块B发生弹性正碰，且碰撞后A、B带电荷量

均为+4。已知金属块与斜面间的滑动摩擦因数为〃=tan。，下列说法正确的是

A.碰撞前，A沿斜面做匀加速直线运动

B.碰撞后，A、B都沿斜面向下运动的过程中总动量守恒

C.碰撞后，当A的速度为/时，B的速度为2%

D.碰撞后，A、B系统的电势能先减小后不变

【答案】BC

【详解】A.由于〃=tan。则有3/ngsin(9=〃.3mgeos。可知碰撞前，A沿斜面做匀速

直线运动，故A错误；

BC.碰撞后，A、B都沿斜面向下运动的过程中，由于3Mgsin6»=〃.3wgcos6»,

mgsin0=R.mgcos0

A、B之间的库仑斥力为A、B组成系统的内力，则A、B组成系统所受外力之和

为零，系统满足动量守恒，当A的速度为1时，有3=3加告+叫解得%=2%故

BC正确；

D.碰撞后，对于金属框A、B组成的系统，由于A、B之间存在库仑斥力，且A、

B两者距离逐渐增大，可知库仑斥力对系统做正功，则系统的电势能逐渐减小，

故D错误。故选BC。

考点二电势差与电场强度的关系

础知识梳理

知识点1电势差

1.定义：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差。

2.表达式:U.\B=6A—4*B,UAB=—URA。

3.静电力做功与电势差的关系

W

①公式：WLgI墟或八=才o

②适用范围：任意电场。

4.影响因素：电势差加由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及静电力做的

功％口无差，与零电势点的选取无关。

2.匀强电场中电势差与电场强度的关系

知识点2电势差与电场强度的关系

1.电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点

沿电场线方向的距离的乘积,即U=Ed。

2.电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低

的电势,即o

3.公式U=Ed的适用范围：匀强电场。

4.在匀强电场中由公式U=Ed得出的“一式二结论”

后=卫=叫4是沿电场线

dqd-

警

匀强电场中的任一线段匀强电场中若两线段

48的中点C的电势AB//CD,且AB=CD,

(P\+(PR则UAB=UcD(或6-<PB=

<P<=­2—(PC-(PD)

5.等分法及其应用

(1)等分法：

如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的;，

采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。

UAB=UBC=UCD=U。片4UAE

oAoAoioio

ABCDE

(2)“等分法”的应用思路：

已知匀强电等找与待求点连接等势

分

场中某几点*的电势相同点可得等

法

的电势的等势点势面

结合电势升降可得作等势面的垂线

电场强度的方向可确定电场线

.提仁必考题型归纳

考向1公式E=U/d在匀强电场中的应用

1.如图所示，在匀强电场中建立直角坐标系xS,坐标平面与电场方向平行。

坐标系中有一个经过0、A、B三点的圆，。点(25cm,0)为圆心，A点坐标为

(32cm,24cm),A点电势为64V,B点电势为34V,。点电势为49V,则()

A.电场强度的方向为由AfO方向B.电场强度的方向为由AfB方向

C.电场强度大小为120V/mD.电场强度大小为100V/m

【答案】BD

【详解】AB.如图所示，连接A3、A。，则一OR为直角三角形。

在匀强电场中，沿任意一条直线电势均匀变化，则有%所以O点电

势为64V,即。、A两点连线为等势线，电场方向为由A-8方向，故A项错误,

B项正确；

CD.根据图中数据可知，圆半径R=25cm,由几何关系可知，ZAO8=37。，所以

AB=2Rsin37°=O.3m

所以电场强度大小为E=%磬=^=100V/m故C项错误，D项正确。故选BD。

AB0.3m

2.如图所示，空间存在范围足够大与长方形4BCD所在平面平行的匀强电场，

已知AC=2A8=46cm,A、B、C三点的电势分别为12V、8V、4V。一带电粒子从A

点以与AD成30。夹角斜向右上方、大小为%=2m/s的初速度射入电场，恰好经过

C点。不计粒子的重力。下列说法正确的是（)

A.D点电势为8V

B,电场强度大小为竺警V/m

C.粒子过C点的速度与初速度方向间夹角的正切值为

D.粒子过C点的速度为46m/s

【答案】AC

【详解】A.因AC=2AB=4&m,A、B、C三点的电势分别为12V、8V、4V,取0

点为AC的中点，则仰=8V,则80为等势线，连接80并延长过D点，则%=8V,

A正确；

B.过A点作B。的垂线，则带箭头的实线为电场线，如图所示

厂UAO

E=--------.......=----------4-------7=-…V/m=-4-0-0-V/m..

MCIsin6002010-2x@3故B错误；

C.粒子从A点开始做类平抛运动到C点，设粒子运动到C点时瞬时速度与初速

度方向的夹角为粒子运动到C点时位移与初速度方向的夹角。=60。，则根据

类平抛运动的推论tana=2tan”2若，C正确;

D.粒子在C点时也.=%tana=4gm/s,%=+%：=2&5m/s故D错误。故选

ACo

考向2公式E=U/d在非匀强电场中的应用

3.在圆锥体空间的顶点。固定一正点电荷，底面圆周上有三点a、b、c,O,是

底面圆心，OO,与底面垂直，d点为0c的中点。在该点电荷所产生的电场中，下

列判断正确的是（）

A.a、b、c三点的电场强度相同

B.0点与d点的电势差和d点与c点电势差的关系为"3=为，

C.带正电的试探电荷沿直线从a移动至。’过程中受到的电场力逐渐增大，电

势能也逐渐增大

D.带负电的试探电荷沿直线从a移动至b过程中电势能不变

【答案】C

【详解】A.由于a、b、c三点到点电荷的距离相等，根据E=左孝可知三点的电

r

场强度大小相等，但方向不同，故A错误；

B.根据点电荷的电场分布规律可知，0点与d点之间的任意位置的电场强度均

大于d点与c点之间的任意位置的电场强度，由于d点为0c的中点，根据E=5

可知，0点与d点的电势差和d点与C点电势差的关系为＞黑故B错误；

C.带正电的试探电荷沿直线从a移动至。过程中，到0点的距离逐渐减小，根

据库仑定律可知，试探电荷受到的电场力逐渐增大，正电荷受到斥力作用，电荷

克服电场力做功，其电势能增大，故C正确；

D.带负电的试探电荷沿直线从a移动至b过程中，其到0点的距离先减小后增

大，根据库仑定律可知，试探电荷受到的电场力先增大后减小，负电荷受到引力

作用，电场力对负电荷先做正功，后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。

故选C。

4.雷电击中地面或高压输电线掉落到地面时，都会在以落地点为中心的一定区

域内的地面上形成一个强电流场，如果有人站在这个区域内，双脚间会存在一定

的电势差，叫做“跨步电压”。如图所示，一条电势远高于地面的高压直流输电

线掉落在地面上的0点，若0点附近地质结构分布均匀，则在地面以0为圆心的

同心圆为一系列的等势线。图中0、A、B、C在同一直线上，8。是过B点圆的切

线，AB=BC=BD,电线落地时恰好有人单脚着地站在B点，则以下说法正确的

A.图中A、B、C三点中，C点电势最高

B.地面上电子由0向C定向移动

C.为了安全，人应该沿3D方向迈大步快速脱离

D.A、B、C、D四点间电势差大小关系为力"〉/。〉/“

【答案】D

【详解】A.电线掉落的0点电势最高，沿着电场线电势逐渐降低，故有

%则C点电势最低，故A错误；

B.电子受电场力从低电势向高电势移动形成电流，则地面上电子由C向。定向

移动，故B错误；

C.为了安全，人应该单脚跳，就不会在人体形成电势差，而不能迈步走动，故

C错误；

D.等势线的密度能够表示场强的大小，而AB=3C,则AB段的场强大于BC段的

场强，由。=切，有

UAB>UK而（Pn>外,则有UKC>UBD故D正确。故选Do

考点三电场线、等势面及运动轨迹问题

■夯基•必备基础知识椅理

知识点1等势面及特点

1.定义：电场中的电势相等的各点组成的面。

2.特点：

①等势面一定与电场线垂直。

②在同一笠势面上移动电荷时静电力不做功。

③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。

知识点2几种典型电场的等势面

电场等势面重要描述

电场g声势面

匀强电场1垂直于电场线的一簇平面

电鸳了势面

点电荷

以点电荷为球心的一簇球面

的电场

等量异种

点电荷的1连线的中垂线上电势处处为零

电场/(

等量同种蠹-

两点电荷连线上，中点的电势最低；

（正）点电荷

中垂线上，中点的电势最高

的电场1

知识点3带电粒子运动轨迹问题的分析方法

1.从轨迹的弯曲方向判断受力方向（轨迹向合外力方向弯曲），从而分析电场方向

或电荷的正负。

2.结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功正负，从而确定电势能、

电势和电势差的变化等。

3.根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。

.提H二必道题型归纳

考向1典型电场的等势面

1.如图所示，两个等量负点电荷固定于P、Q两点，正方形abed为垂直P、Q

连线的平面，e、f分别是ad、be的中点。0点正好是PQ和ef连线的中点，下

列说法中正确的是（）

A.a、b两点场强相同

B.e、f两点电势相等

C.abed是一个等势面

D.将一正电荷由e点移动到f点，电势能先增加后减小

【答案】B

【详解】A.a、b两点场强大小相等，方向不同，故A错误；

B.e、f两点为PQ连线的中垂线对称点，根据等量同种电荷电场线的分布，可

确定e、f两点电势相等，故B正确；

C.在abed组成的平面上，电场方向由平面上各点指向。点，根据顺着电场线方

向电势降低，可知abed组成的平面上电势不是处处相等，因此abed组成的平面

不是等势面，故C错误；

D.将一正电荷由e点移动到f点，电场力先做正功后做负功，则电势能先减小

后增大，故D错误。故选B。

2.如图所示，M、N两点分别固定等量的异种点电荷，正方形A88为垂直MN连

线的平面，正方形中心0是MN连线的中点,E、F分别是BC、AO的中点，OM=OF,

下列说法正确的是（）

C

A.A、B两点的电场强度大小相等，方向不同

B.A、D两点的电势相等

C.把一个正电荷从A点沿直线移到C点过程中，电场力先做正功后做负功

D.若仅将N处的电荷换成正电荷，F点的场强大小不变

【答案】BD

【详解】A.M、N两点分别固定等量的异种点电荷，A、B关于M、N两点连线的

中垂线对称两点，可知A、B两点的电场强度大小相等，方向相同，A错误；

B.A、D关于M、N两点连线的中垂线对称两点，可知A、D两点的电势相等，B

正确；

C.等量异种点电荷中垂线是等势线，A、C是中垂线上的两点，因此把一个正电

荷从A点沿直线移到C点过程中，电场力不做功，C错误；

D.若仅将N处的电荷换成正电荷，则N处的正电荷在F点产生的电场强度大小

与是负电荷时产生的电场强度大小相等，方向相反，由电场强度的叠加原理可知,

F点的场强大小不变，D正确。故选BD。

考向2电场线与轨迹问题

3.如图所示，为某一电荷所形成的一簇电场线，a、b、c三条虚线为三个带电

粒子以相同的速度从0点射入电场的运动轨迹，其中b虚线为一圆弧，AB的长

度等于BC的长度，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力。则下列说法

正确的是（）

A.a一定是正粒子的运动轨迹，b和c—•定是负粒子的运动轨迹

B.AB的长度等于BC的长度，故%=%

C.a虚线对应的粒子的加速度越来越小，c虚线对应的粒子的加速度越来越

大，b虚线对应的粒子的加速度大小不变

D.b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量

【答案】CD

【详解】A.由图只能确定三个粒子的受力方向，由于电场线的方向未知，则无

法确定粒子的电性，A错误；

B.根据匀强电场的规律U=AB的长度等于BC的长度，而电场线的疏密对

应电场强度的大小，AC方向上电场强度逐渐增大，则有4BR/C,B错误；

C.电场线的疏密对应电场强度的大小，根据牛顿第二定律可得。=变，a虚线对

m

应的粒子的电场强度越来越弱，加速度越来越小，C虚线对应粒子电场强度越来

越强，粒子的加速度越来越大，b虚线对应的粒子做圆周运动，库仑力提供向心

力，粒子与场源电荷的距离保持不变，对应的电场强度大小保持不变，粒子的加

速度大小不变，c正确；

D.设场源电荷的带电量大小为。，粒子带电量大小为4,场源电荷与。点的距离

为「，粒子在。点的速度大小为乙b虚线对应的粒子的质量为“，c虚线对应的

粒子的质量为S，则根据库仑定律可得粒子受到的电场力为尸=等，b虚线对

应的粒子的做圆周运动，库仑力提供向心力，则有犁=辿，c虚线对应的粒子

广r

的做近心运动，库仑力大于粒子圆周运动所需的向心力与〉空匕即利＞“由此可

rr

知，b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量，D正确。故选CD。

4.静电透镜是由带电导体所产生的静电场来使电子束聚焦和成像的装置，它广

泛应用于电子器件（如阴极时线示波管）和电子显微镜中。如图所示为某静电透

镜示意图，图中虚线为等差等势面。实线为电场线，一电子束从左侧射入该区域

后，沿POR轨迹运动，下列说法正确的是（）

44

B.各点电势高低为％＜%＜外

C.该电子束从P点到R点过程中动能一直增大

D.该电子束从P点到R点过程中电势能一直增大

【答案】BC

【详解】A.由题图知，0点附近的等势面比P点附近的等势面密集，则。点的

电场强度大于P点的电场强度，故A错误；

B.根据电场线性质，沿电场线方向电势降低，则有"＜%＜外故B正确；

CD.电子束从P点到R点过程中，电场力一直做正功，因此该电子束从P点到R

点过程中电势能一直减小，动能一直增大，故C正确，D错误。故选BC。

考向3等势面与轨迹问题

5.如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为巴、92、巴

和巴，相邻等势面间的电势差相等，一带负电的粒子，重力不计，在该电场中运

动的轨迹如虚线所示，a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点，则可以

判断（）

S4

A.巴等势面上各点场强处处相同

B.四个等势面的电势关系是例＜92＜例＜外

C.粒子从a运动到d的过程中静电力一直做负功

D.粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是Va＞V|＞＞Vc=Vd

【答案】BD

【详解】A.由图可得，等势面的疏密不同，所以见等势面上各点场强大小并不

相同，故A错误；

B.做曲线运动的带负电粒子，受力的方向指向凹侧，因此受力斜向右下，电场

线斜向左上，沿着电场线电势降低，所以四个等势面的电势关系是臼＜外＜仍＜外

故B正确;

C.粒子从a运动到c的过程中，轨迹电势降低，粒子带负电，则电势能增大，

静电力一直做负功，电场中由于c、d两点电势相等，从c到d的过程中，电场

力先做负功后做正功，故C错误；

D.由C项分析可得，根据动能定理，粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是

%>%>匕=%故D正确o

故选BDo

6.如图所示，a、b、c、d为匀强电场中的等势面，一个质量为m,电荷量为q

的质子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两个点。已知该粒子在A点

的速度大小为”,且方向与等势面平行，在B点的速度大小为V”A、B连线长

为L,连线与等势面间的夹角为0,不计粒子受到的重力，则（）

A.粒子的速度V2一定大于V1

B.等势面b的电势比等势面c的电势低

Jcos0

C.粒子从A点运动到B点所用的时间为一丁

D.匀强电场的电场强度大小为

2qLcos。

【答案】AC

【详解】A.该电场为匀强电场，等势面沿水平方向，则电场方向沿竖直方向，

粒子的轨迹向下弯曲，所以粒子受到的电场力竖直向下，从A到B的过程中电场

力对粒子做正功，粒子的速度增大，所以粒子的速度V?一定大于v”故A正确;

B.粒子带正电，则知电场方向竖直向下，等势面b的电势比等势面c的电势高,

故B错误；

C.粒子在A点的速度大小为%,粒子在沿等势面方向做匀速直线运动，所以粒

LcosO

子运动的时间”1^故c正确；

D.A、B两点沿电场线方向的距离为广Lsin。由动能定理有=/片联

立解得人需篝

故D错误；故选AC。

考点四电场中的三类常见图像

.林二础知识梳理

知识点1e-X图像

1.电场强度的大小等于e-X图线的斜率的绝对值，电场强度为零处，e-X图线存

在极值,其切线的斜率为零。

2.在6-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。

,小处图线的斜率为0,即心产0

<P

，匠X2处图线的斜率的

绝对值比h处的大，

\即反2>EX4

x

处处，电势3=0,但

电场强度电场强度向右图像的斜率不等于0,

向左（正向）所以Ex3Ko

3.在6-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WM的正

负，然后作出判断。

知识点2Ep-x图像

1.根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负，电势能减少，电场力做正功：电

势能增加，电场力做负功。

2.根据△E0=TY=-Fx,图像EP-x斜率的绝对值表示电场力的大小。

子受到的电场力大小

知识点3E-x图像

1.E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x轴正方

向;ECO表示电场强度沿x轴负方向。

2.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，电势的变

化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差，两点的电势高低根据电场

方向判定。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。

，一--k图像所围“面积”表

示。4两点的电势差

0^A'1

3.在这类题目中，还可以由E-x图像画出对应的电场,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。

■提升:必考题型归纳

考向16-x图像

1.如图所示为某静电场中X轴上各点电势。的分布图。一电子从原点处以一定

的初速度沿X轴正方向射出，仅在电场力的作用下在X轴上做直线运动，下列说

法正确的是（）

A.电子运动到x=x?处时速度最小

B.n=鼻处的电场强度方向沿x轴负方向

C.电子从》=玉处运动至x=x,处，加速度先减小后增大

D.电子在x=0处的速度大于在x=w处的速度

【答案】C

【详解】根据题意可知，电子仅在电场力的作用下沿x轴做直线运动，则电场方

向沿X轴方向，由沿电场线方向电势逐渐降低可知，。-》2电场方向水平向左，々

之后电场方向水平向右，由。-X图像中斜率表示电场强度可知，x=Z电场强度

为。

A.结合上述分析可知，从。电子在电场力作用下做加速运动，，巧之后做减

速运动，则电子运动到处时速度最大，故A错误；

B.由上述分析可知，x=W处的电场强度方向沿x轴正方向，故B错误；

C.由97图像中斜率表示电场强度，由图可知，电子从“为处运动至》=七处，

加速度先减小后增大，故C正确；

D.由公式w=可知，电子从x=o处到x=w处电场力做正功，电子的动能增加,

则电子在x=0处的速度小于在x=w处的速度，故D错误。故选C。

2.将两点电荷A、B分别固定在x轴上0m和6m处，点电荷B的电荷量为-Q,两

点电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中x=4m处电势最高，x轴

上M、N两点分别处于3m和5m处，静电力常量为k,下列说法正确的是（）

A.点电荷A的电荷量为+4Q

B.M点的电场强度小于N点的电场强度

C.正试探电荷由M点沿x轴运动到N点的过程中，电势能先减小后增大

D.若在M点固定一电荷量为q的试探电荷，则该试探电荷受到的电场力大小

为早

【答案】BD

【详解】A.9-X图线的斜率表示场强，由图可知，在x=4m处图线的斜率为零,

说明在x=4m处电场强度为零，所以两点电荷•一定是同种电荷，故点电荷A带负

电，根据点电荷场强公式■可知净=碍

所以。八=4。，A错误；

B.由图可知图线在M点的斜率小于N点的斜率，即M点的电场强度小于N点的

电场强度，B正确；

C.沿着电场线电势逐渐降低，则M点到N点，电场线先向左后向右，正的试探

电荷从M点到N点时电场力先做负功后做正功，则电势能先增大后减小，C错误;

D.点电荷A到"点的距离为3m,点电荷B到M点的距离也为3m,所以M点的

场强大小为

E=&竽-左差=华则在M点放一带电荷量为q的试探电荷，其所受电场力为

F=qE=曾,D正确。

故选BDO

考向2Ep-x图像

3.已知试探电荷4在场源点电荷。的电场中所具有电势能表达式为耳=皿，其

r

中左为静电力常量，『为试探电荷与场源点电荷间的距离，且规定无穷远处的电

势能为0。真空中有两个点电荷。和分别固定在X坐标轴玉=0和々=15cm的

位置上。一带负电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x变化关系如图所示,

其中试探电荷在A、B两点的电势能为零，A点的坐标是12cm,C点为点电荷Q?右

边电势能最小的点，则下列说法正确的是（）

B.点电荷2与0电量之比为2:1

C.C点对应x轴位置的坐标是％=30cm

D.两点电荷。、乌在x轴上电场强度相同的点的位置为x=20cm

【答案】AC

【详解】A.由图可知，带负电的试探电荷在0~15间的电势能逐渐增大，可知。

为正电荷，2为负电荷，故A正确；

B.由图可知，A点的电势能为0,则有竽-竽=。解得点电荷2与Q电量之

r\r2

比为4:1,故B错误；

C.根据电势能的计算公式综=心,可知图象的斜率代表电场力，则C点的电场

力为0，有

=J。％解得Xc=30cm故C正确；

AC\XQ-137

D.根据点电荷产生的电场公式有攀=解得x=10cm故D错误；故选AC。

4.如图甲，x轴位于粗糙绝缘的水平面上，电荷量为。八。8的两个点电荷固定

在x轴上相距6L的A、B两点。质量为m、电荷量为q的带负电的小滑块（可视

为质点）从x=T处由静止释放，沿x轴正方向运动，在x=2乙处开始反向运动,

滑块在不同位置所具有的电势能J如图乙，P点是图线最低点。滑块与地面间的

动摩擦因数为〃，重力加速度为g。下列结论正确的是（）

AB

》///////力//升/////////////.~~

-3L-L03Lx

甲

A.两固定点电荷均为正电荷B.QLQ,

C.x=L处电势最低D.从犬=—L至Ux=2L,电势升高出皿

q

【答案】BD

【详解】AC.由乙图知，物块在x=L处电势能最低，根据公式心=-依/可得，

在彳=E处电势最高，且物块在次处所受静电力左右平衡，则两固定点电荷均为

负电荷，AC错误；

B.由以上分析知，在x=L处物块所受静电力左右平衡，则

下一黑)]2"(My解得②二,。"

B正确；

D.从x=-L到x=2L,静电力对物块做功为叱u，此过程对物块用动能定理，有

_Ringx3L+叱电=0—0

解得叱li=Ux(-4)=3//wgA即x=—L与x=2L处的电势差为U=所以，从

x=-L到x=2L,电势升高随空D正确。故选BD。

q

考向3E-x图像

5.如图所示为沿x轴方向的电场强度E随位置x变化的关系图像，在x轴负方

向上的图像是直线，x轴正方向为电场强度的方向，电子的电荷量为-e(e>0)o

则下列说法正确的是()

A.原点0处的电势最高，-%处的电势最低

B.电子在处和七处的电势能相等

C.将电子沿x轴从坐标原点0移