2025年高考物理一轮总复习课件 第9章 第23讲 电场能的性质

第九章静电场第23讲电场能的性质知识梳理·易错辨析核心考点·重点突破名师讲坛·素养提升提能训练练案[41]知识梳理·易错辨析一、电势能电势1．电势能(1)电场力做功的特点电场力做功与_______无关，只与___________有关。(2)电势能①定义：电荷在_______中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到_________位置时电场力所做的功。②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于_________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。路径初、末位置电场零势能减少量电势能的2．电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的_________与它的_________的比值。(2)定义式：φ＝______。(3)矢标性：电势是_______，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比_________高(低)。(4)相对性：电势具有_________，同一点的电势因选取___________的不同而不同。电势能Ep电荷量q标量零电势相对性零电势点3．等势面(1)定义：电场中___________的各点组成的面。(2)四个特点①等势面一定与_________垂直。②在_____________上移动电荷时电场力不做功。③电场线方向总是从_________的等势面指向_________的等势面。④等差等势面越密的地方电场强度_______，反之_______。电势相等电场线同一等势面电势高电势低越大越小二、电势差1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，_____________与移动电荷的_________的比值。2．定义式：UAB＝______。3．电势差与电势的关系：UAB＝___________，UAB＝－UBA。电场力做的功电荷量φA－φB三、匀强电场中电势差与电场强度的关系电场线1.电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(

)2．等势面是客观存在的，电场线与等势面一定垂直。(

)3．电场力做功与路径无关。(

)4．带电粒子仅受电场力作用时，一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。(

)5．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。(

)××√×√核心考点·重点突破1电势高低及电势能大小的判断(能力考点·深度研析)1．电场力做功与电势差、电势能变化的关系关系式WAB＝UABq＝EpA－EpB(1)注意角标顺序：WAB表示电荷从A移到B电场力做的功；UAB表示φA－φB。(2)注意正负含义：电势、电势能的正负均表示大小，电势差的正负表示两点电势的相对高低。(3)注意相对性：电势、电势能都与零电势点有关，而电势差与零电势点无关。2．判断电场力做功正负、电势高低、电势能变化的方法项目判断依据判断方法电场力做功正负的判断W＝Flcosαα是锐角做正功，钝角做负功WAB＝UABq由UAB和q的正负，判断WAB的正负电势高低的判断电场线方向沿电场线的方向电势降低UAB＝由WAB和q的正负，判断UAB正负电势能变化的判断电场力做功电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加Ep＝φq正电荷在电势越高处电势能越大，负电荷在电势越高处电势能越小►考向1电势高低和电场力做功正、负的判断(多选)(2023·广东卷)电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素。如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移(每个微粒电荷量保持不变)，像素由黑色变成白色。下列说法正确的有()ACA．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势B．像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势C．像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功D．像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功[解析]

像素呈黑色时，当胶囊下方的电极带负电，像素胶囊里电场线方向向下，所以黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故A正确；像素呈白色时，当胶囊下方的电极带正电，像素胶囊里电场线方向向上，所以黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故B错误；像素由黑变白的过程中，白色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对白色微粒做正功，故C正确；像素由白变黑的过程中，黑色微粒受到的电场力向下，位移向下，电场力对黑色微粒做正功，故D错误。故选AC。►考向2电势高低和电势能大小的判断[解析]

根据场强叠加以及对称性可知，MN两点的场强大小相同，但是方向不同，选项A错误；因在A、B处的正电荷在M、N两点的合电势相等，在C点的负电荷在M、N两点的电势也相等，则M、N两点电势相等，选项B正确；负电荷从M到O，因A、B两电荷的合力对负电荷的库仑力从O指向M，则该力对负电荷做负功，C点的负电荷也对该负电荷做负功，可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功，则该负电荷的电势能增加，即负电荷在M点的电势能比在O点小；同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小，选项C正确，D错误。故选BC。【跟踪训练】(2023·湖北卷)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是(

)A．若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远B．若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM<φND．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM>ENC[解析]

沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的近，故A错误；电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的远，故B错误；若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则是逆着电场线运动，电势增加，故有φM<φN，故C正确；若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则是逆着电场线运动；根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN，故D错误。故选C。2电场线、等势面与粒子运动轨道(能力考点·深度研析)1．常见电场线与等势面电场等势面(实线)图样重要特点匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面电场等势面(实线)图样重要特点等量异种点电荷的电场两电荷连线的中垂面为等势面等量同种正点电荷的电场在电荷连线上，中点电势最低；在中垂线上，中点电势最高2.电场线、等势面与轨迹问题的分析方法►考向1等势面的理解和应用(多选)(2023·辽宁卷)图(a)为金属四极杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图，图(b)为四极杆内垂直于x轴的任意截面内的等势面分布图，相邻两等势面间电势差相等，则(

)A．P点电势比M点的低B．P点电场强度大小比M点的大C．M点电场强度方向沿z轴正方向D．沿x轴运动的带电粒子，电势能不变CD[解析]

因P点所在的等势面高于M点所在的等势面，可知P点电势比M点的高，选项A错误；因M点所在的等差等势面密集，则M点场强较P点大，即P点电场强度大小比M点的小，选项B错误；场强方向垂直等势面，且沿电场线方向电势逐渐降低，可知M点电场强度方向沿z轴正方向，选项C正确；因x轴上各电势相等，则沿x轴运动的带电粒子，电势能不变，选项D正确。故选CD。►考向2等势面与粒子运动轨迹如图所示，虚线为某静电场中的等差等势线(相邻两虚线间的电势差相等)，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c、d为粒子的运动轨迹与等势线的交点，除静电力外，粒子受到的其他力均可不计。下列说法正确的是(

)A．粒子在a、c两点的加速度大小一定相等B．粒子在b、c两点的速度大小一定相等C．粒子运动过程中速度一定先减小后增大D．粒子在b点时的电势能一定比在d点时的电势能大B[解析]

因a点处的等差等势线比c点处的密集，故a点处的电场强度大于c点处的电场强度，故电荷在a点受到的静电力大于在c点受到的静电力，结合牛顿第二定律可知，粒子在a点的加速度比在c点的加速度大，故A错误；b、c两点的电势相等，则粒子在b、c两点的电势能相等，由能量守恒定律可知，粒子在b、c两点的动能相等，速度大小相等，故B正确；由粒子运动的轨迹弯曲的方向及等势线与电场线垂直可知，粒子受到的静电力指向轨迹曲线内侧且垂直于等势线，则粒子从a运动到b静电力做正功，粒子速度增大，从c运动到d静电力做负功，速度减小，故粒子在由a到d的运动过程中的速度先增大后减小，同理，粒子在由d到a的运动过程中的速度也先增大后减小，故C错误；因粒子由c到d的过程中静电力做负功，动能减小，电势能增大，即粒子在d点的电势能大于在c点的电势能，由于c点电势与b点电势相等，粒子在c点与b点电势能相等，故粒子在d点的电势能大于在b点的电势能，故D错误。►考向3电场线与粒子运动轨迹

真空中某静电场电场线的分布如图所示，如图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ，电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的是(

)A．φP<φQB．EQ>EPC．此带电粒子带负电，它的电势能先变大后变小D．此带电粒子带正电，它的电势能先变大后变小C[解析]

根据电场线的分布情况，可知φP>φQ，A错误；根据电场线的疏密比较电场强度的大小，可知P点电场线密，电场强度大，EP>EQ，B错误；根据电场线的特点，可知此电场是由不等量的异种电荷产生的，其中q1带负电，q2带正电，粒子从M点运动到N点，轨迹向左弯曲，受到了向左的力，所以此带电粒子带负电，电势先降低后升高，所以负电荷的电势能先变大后变小，C正确，D错误。3电势差与电场强度的关系(能力考点·深度研析)1．由匀强电场的电势分布确定电场强度的方法(2)平行结论法：匀强电场中若两线段(非等势线线段)平行，则这两线段各自的端点间电势差正比于线段长度。题中出现平行线时可用此方法。►考向1匀强电场中电场强度和电势差的关系(2023·黑龙江哈尔滨市第一二二中学模拟)如图，在匀强电场中有一虚线圆，ab和cd是圆的两条直径，其中ab与电场方向的夹角为60°，ab＝0.2m，cd与电场方向平行，a、b两点间的电势差Uab＝20V。则(

)A．电场强度的大小E＝100V/mB．b点的电势比d点的低5VC．将电子从c点移到d点，静电力做正功D．电子在a点的电势能大于在c点的电势能D►考向2等分法求解电场强度

(2023·内蒙古高三模拟)如图，在匀强电场中，有边长为2cm的正六边形ABCDEF，其六个顶点均位于同一个圆上，正六边形所在平面与匀强电场的电场线平行，O点为该正六边形的中心，B、D、F三点电势分别为2V、6V、4V，下列说法不正确的是(

)A．A点电势为2VB．UAF等于UCDD等分法确定电场线及电势高低的解题思路►考向3非匀强电场中电场强度和电势差的关系

如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN，以下说法正确的是(

)A．O点电势与Q点电势相等B．将一正电荷由