专题02 静电场中的能量（考点清单）（原卷版）-2024-2025学年高二物理上学期期中考点大串讲（人教版2019）

专题02静电场中的能量清单01电势能和电势知识点1静电力做功的特点1．特点：在静电场中移动电荷时，电场力所做的功与电荷的__________和__________有关，与电荷经过的路径________．（起始位置，终止位置，无关）2．在匀强电场中电场力做功W＝qE·Lcosθ，其中θ为电场力与位移间的夹角．知识点2电势能1．概念：电荷在__________中具有的势能．用Ep表示．（电场）2．静电力做功与电势能变化的关系．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电场力做正功，电势能减少；,电场力做负功，电势能增加.))3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到______________时所做的功．（零势能位置）4．零势能点：电场中规定的电势能________的位置，通常把离场源电荷___________或__________的电势能规定为零．（为零，无穷远处，大地处）知识点3电势1．定义：电荷在电场中某一点的__________与它的__________的比值．（电势能，电荷量）2．定义式：φ＝______．（）3．单位：国际单位制中，电势的单位是______，符号是V，1V＝1J/C．伏特4．特点．(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取__________或地球表面为零电势位置.（无穷远）(2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有_______.（正负）5．与电场线关系：沿电场线方向电势____________．（逐渐降低）清单02电势差知识点4等势面(1)定义：电场中的各点构成的面。（电势相同）(2)四个特点①在同一等势面上移动电荷时电场力。（不做功）②电场线一定与等势面，并且从电势的等势面指向电势的等势面。（垂直，高，低）③等差等势面越密的地方电场强度越，反之越。（大，小）④任意两个等势面都不相交。知识点5电势差（1）定义：在电场中，两点之间电势的差值。（2）定义式：（UAB＝φA－φB）（3）静电力做功与电势差的关系①电荷q在电场中从A点移动到B点时，静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)＝qUAB，UAB＝。（eq\f(WAB,q)）②电势差UAB由决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB，与零电势点的选取。（电场本身的性质，无关，无关）4．电势差与电势的关系：UAB＝，UAB＝－UBA。（φA－φB）5．匀强电场中电势差与电场强度的关系①电势差与电场强度的关系式：UAB＝，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离。（Ed）②电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向最快的方向；在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿方向每单位距离上降低的电势。（电势降低，电场强度）清单03电容器及电容1．电容器(1)组成：由两个彼此又相距很近的导体组成。（绝缘）(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的。（绝对值）(3)电容器的充、放电①充电：电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。②放电：放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能量。2．电容(1)定义：电容器所带的与电容器两极板之间的之比。（电荷量Q，电势差U）(2)定义式：。（C＝eq\f(Q,U)）(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝μF＝pF。（106，1012）(4)意义：表示电容器本领的物理量。（容纳电荷）(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压。（无关）3．平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积s，电介质ε，两板间的距离d。(2)决定式：。(C＝eq\f(εrS,4πkd))清单04带电粒子在电场中的运动1．加速(1)在匀强电场中，W＝qEd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。(2)在非匀强电场中，W＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。2．偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做运动，如图1所示。(类平抛)图1(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的运动和沿电场力方向的运动。根据运动的合成与分解的知识解决有关问题。（匀速直线，匀加速直线）(3)基本关系式：运动时间t＝eq\f(l,v0)，加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)，偏转量y＝eq\f(1,2)at2＝，偏转角θ的正切值，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(at,v0)＝（eq\f(qUl2,2mdveq\o\al(2,0))，eq\f(qUl,mdveq\o\al(2,0))）1．(2023年江门名校段考)如图所示是电子枪部分的原理图，阴极发射的电子在强电场的作用下从阴极飞向阳极，虚线是其中一个电子的运动路线，实线是电场线，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是()A．C点的电势比A点低B．A点的电场强度比B点的电场强度大C．电子从A运动到B的过程中电势能增大D．从A到B电子的加速度不断增大2．(多选)一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10-6J的功，那么()A．电荷在B处时将具有5×10-6J的电势能B．电荷在B处将具有5×10-6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10-6JD．电荷的动能增加了5×10-6J3．某区域的电场线分布如图所示，电场中有A、B两点．A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB.下列判断正确的是()A．EA<EB B．EA＝EBC．φA<φB D．φA＝φB4．一带电粒子从某点电荷电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则下列说法正确的是()A．该电场是某正点电荷电场B．粒子的速度逐渐增大C．粒子的加速度逐渐增大D．粒子的电势能逐渐增大5．如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则()A．W1>W2，φ1>φ2 B．W1<W2，φ1<φ2C．W1＝W2，φ1<φ2 D．W1＝W2，φ1>φ26．(2023年潮州名校段考)某电场区域的电场线分布如图，在电场中有A、B、C、D四个点，下面说法正确的是()A．EA>EB B．EC>EDC．φA<φB D．φC<φD7．(2023年佛山名校段考)如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体．则其中即将被吸附的带电粉尘一定是()A．带正电B．沿电场线加速靠近熔喷布C．在靠近熔喷布的过程中电场力做正功D．在靠近熔喷布的过程中电势能增加8．如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为φa＝－50V、φb＝－20V，则a、b连线的中点c的电势满足()A．φc＝－35V B．φc＞－35VC．φc＜－35V D．以上答案都不对9．如图所示，匀强电场的电场强度E＝60V/m，A、B两点相距10cm，A、B连线与电场线的夹角为60°，则UBA的值为()A．－3V B．3VC．－6V D．6V10．某电容器的电容是30μF，额定电压为200V，击穿电压为400V，对于该电容器，下列说法中正确的是()A．为使该电容器两极板间的电压增加1V，所需要增加的电荷量是3×10-5CB．当电容器带1C的电荷量时，两极板间的电压为3×10-5VC．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10-3CD．该电容器两极板间能承受的最大电压为200V11．在“观察电容器充、放电现象”的实验中，将直流电源、电阻、电容器、电流计、电压表以及单刀双掷开关组装成如图实验电路，则()A．将开关接1，电容器处于充电状态，上极板带正电B．将开关接1，电容器处于放电状态，上极板带正电C．将开关接2，电容器处于充电状态，下极板带正电D．将开关接2，电容器处于放电状态，下极板带正电12．如图所示，a、b两个带正电的粒子以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则()A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷13．(2023年福州一中期中)图甲中的粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图乙所示：沿轴线分布O(为薄金属环)及A、B、C、D、E五个金属圆筒(又称漂移管)，相邻漂移管分别接在高压电源MN的两端，O接M端．质子飘入(初速度为0)金属环O的圆心沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同．质子电量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则() 甲 乙A．质子从圆筒E射出时的速度大小为eq\r(\f(5eU,m))B．圆筒E的长度为Teq\r(\f(10eU,m))C．MN所接电源是直流恒压电源D．金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为1∶214．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒定电源上，两板间距为3cm，电容器所带电荷量为6×10-8C，A极板接地．求：(1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两极板间的电场强度；(3)图中距B板2cm的D点的电势．15．一束电子流在经U＝5000V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示．若两极板间距离d＝1.0cm，板长l＝5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，偏转极板上最大能加多大电压？16．如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0垂直于电场方向从A点射入匀强电场，并从电场另一侧B点射出，且射出的速度方向与电场方向的夹角为30°，带电粒子的重力不计，已知匀强电场的宽度为L，求：(1)匀强电场的电场强度E；(2)A、B两点的电势差UAB.1．（22-23高二上·河北沧州·期中）如图甲，高大建筑物上通常都装有避雷针，雷雨天气时避雷针发生尖端放电现象，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。图乙所示是某次避雷针放电时的电场线分布，电场线关于直线ac对称，且。以下说法正确的是（）A．B．接近建筑物的雷雨云带负电C．电子在c点的加速度大于在a点的加速度D．将质子从图中d点由静止释放，质子可能沿电场线运动2．如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为两点电荷连线中垂线上距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度E、电势φ的关系，正确的是()A．EA＝EC>EB，φA>φBB．EB>EA>EC，φA>φBC．EA<EB，EA<EC，φA>φBD．因为电势零点未规定，所以无法判断电势高低3．(多选)如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v­t图像如图乙所示．关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是()A．EA>EB B．EA<EBC．φA>φB D．φA<φB4．（23-24高二上·四川成都·期中）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°，与电场方向平行，两点的电势差。则（）A．电场强度的大小 B．点的电势比点的低5VC．将电子从点移到点，电场力做正功 D．电子在点的电势能大于在点的电势能5．一电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且，则下列关系中正确的是（）A．电场强度大小关系为B．电势C．将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势能先增大再减小D．将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功6．（23-24高二上·江西南昌·期中）如图所示，虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面，两等势面间的距离为1cm，其中等势面B的电势为0，一电子仅在静电力的作用下运动，经过A、D等势面时的动能分别为22eV和10eV，则下列说法正确的是A．等势面C的电势为4VB．该匀强电场的电场强度为200V/m，方向水平向左C．电子在等势面D的电势能为8eVD．该电子一定能到达电势为-16V的等势面7．（23-24高二上·四川眉山·期中）如图，一条电场线上有a、b、c三点，b为ac的中点，a、c两点的电势分别为4V和-8V。则（）A．由a点移动电荷到c点，电场力一定做负功B．a点的场强可能大于c点的场强C．负电荷a点的电势能一定大于c点的电势能D．b点的电势一定为-2V8．（23-24高二上·安徽·阶段练习）如图所示，在直角中，，，匀强电场的电场线平行于所在平面，且A、B、C点的电势分别为5V、-1V、5V。下列说法正确的是（）A．电场强度的方向沿AB方向B．电场强度的大小为150V/mC．一个电子从A点移动到C点，电场力做功为零D．一个电子从B点移动到C点，电场力做功为-6eV9．如图所示，一平行板电容器与直流电源连接，一带电油滴位于极板间的P点且恰好处于平衡状态．现将电容器的极板非常缓慢地错开一些，使正对面积减小，其他条件不变．那么在错开的过程中()A．电容器的电容C增大B．电容器的电荷量Q增加C．油滴静止不动，电流计中的电流从N流向MD．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从N流向M10．如图所示，竖直放置的平行板电容器与电源相连，在两极板A、B之间用轻质绝缘细线悬挂一带电小球，闭合开关S，小球静止时，细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是()A．小球带正电B．保持开关S闭合，仅将两极板间的距离适当增大，θ角将减小C．断开开关S，仅将两极板间的距离适当增大，θ角将减小D．断开开关S，仅将两极板间的正对面积适当减小，θ角将减小10．（22-23高二上·上海松江·期中）电子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，电子的初动能为，A、B两极板间电压始终为U，间距为d，且可以看成电容器，电容大小为C。若A、B极板长为L，不考虑电子所受重力，元电荷为e。（