专题02-电场能的性质-高二物理精讲精练(2019人教版必修第三册)(原卷版)

电场能的性质专题精讲考点1：电势高低及电势能大小的判断电势高低的判断方法判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向，电势越来越低。(电场线的方向就是电势降低最快的方向)场源电荷判断法离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低根据电场力做功判断正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷，情况恰好相反根据Ep＝qφ判断正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低电势能大小的判断方法判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增大电荷电势法正电荷在电势越高的地方电势能越大；负电荷在电势越低的地方电势能越大公式法由Ep＝qφ，将电荷的大小、正负号一起代入公式。若Ep为正值，其绝对值越大表示电势能越大；如Ep为负值，其绝对值越小，表示电势能越大能量守恒法若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能减少；电荷动能减少，电势能增加场源电荷判断法离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大)电场线法顺着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能减少(或增加)，逆着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或减少)【例1】下列关于电势高低及电势能增减的判断，正确的是()A．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点电势一定较低B．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点电势一定较高C．负电荷从A点移到B点，外力做正功，电势能一定增加D．负电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能一定减小【例2】（2022·广东揭西·高二期末）（多选）如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点（先后经过a，b两点）。若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，下列说法正确的是（）A．粒子一定带负电B．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度C．带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能D．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能【技巧与方法】（1）同一条电场线上的两点，可用沿电场线方向，电势降低，比较两点电势高低；不在同一电场线上的两点，可画出过两点的等势面，再用沿电场线由高等势面指向低等势面比较两点电势高低。（2）判断电势能增减时最常用的方法是将电荷从一点移至另一点，判断电场力做功的正、负，从而比较电荷具有电势能的增减情况。【针对训练】【变式1】(多选)如图所示，虚线圆是某静电场中的等势面，其电势分别为φa、φb和φc。一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知()A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功B．粒子从L到M的过程中，静电力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少，电势能增加【变式2】（2022·广东天河·高二期末）P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点。一带电粒子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示。下列判断正确的是（）A．P、Q带同种电荷B．c、d两点的电势相等C．带电粒子在a点所受电场力小于在b点所受电场力D．带电粒子从a运动到b，电场力做负功，电势能增大【变式3】（2022·广东·高二期末）某点电荷电场中，仅受电场力作用下的一带电粒子运动轨迹如图虚线，取无穷远处为零电势点，则（）A．场源点电荷为负电荷B．B点电势能一定大于零C．粒子在B点时的加速度最小D．粒子在B点的电势能小于在C点的电势能考点2：电场中的功能关系功是能量转化的量度，每一种力做功必然伴随一种能量与其他能量的相互转化。1．电场力做功实现了电势能与其他形式的能的相互转化，电场力做正功，电势能减少，电势能转化为其他形式的能；电场力做负功，电势能增加，其他形式的能转化为电势能。2．重力做功实现了重力势能与其他形式的能的相互转化，重力做正功，重力势能减少，重力势能转化为其他形式的能；重力做负功，重力势能增加，其他形式的能转化为重力势能。3．合外力做功实现了动能与其他形式的能的相互转化，合外力做正功，动能增加，其他形式的能转化为动能；合外力做负功，动能减少，动能转化为其他形式的能。4．除重力(系统内弹力)以外的力做功实现了机械能与其他形式的能的相互转化，除重力(系统内弹力)以外的力做正功，机械能增加，其他形式的能转化为机械能；除重力(系统内弹力)以外的力做负功，机械能减少，机械能转化为其他形式的能。5．只有电场力做功，电势能与动能相互转化，二者之和保持不变。只有重力和电场力做功是重力势能、电势能和动能相互转化，三者之和保持不变。【例3】如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8.0J，重力做功24J，则以下判断正确的是()A．金属块带负电荷B．金属块的电势能减少4.0JC．金属块克服静电力做功8.0JD．金属块的机械能减少12J【例4】（2022·广东肇庆·高二期末）如图所示，长、倾角的光滑斜面固定在水平地面上，整个斜面处在方向沿斜面向上的匀强电场中。将一个质量、电荷量带正电的小滑块从斜面顶端由静止释放，已知小滑块到达斜面底端所用的时间，重力加速度，，，求：（1）小滑块下滑过程中的加速度大小；（2）匀强电场电场强度的大小；（3）小滑块从最高点滑到底端的过程中，电场力做的功和小滑块电势能的增加量。【针对训练】训练角度1：只在静电力作用下的功能问题1．如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等。一个正电荷在等势面L3处的动能为20J，运动到等势面L1处的动能为0；现取L2为零电势参考平面，则当此电荷的电势能为4J时，它的动能为(不计重力及空气阻力)()A．16J B．10JC．6J D．4J2．（2022·广东湛江·高二期末）（多选）如图所示，在正方形ABCD区域内有方向平行于AB边的匀强电场，E、F、H是对应边的中点，P是FH的中点。一个带正电的粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从C点射出，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（）A．粒子的运动轨迹经过PE的中点B．粒子从C点射出时速度方向一定沿AC方向C．增大粒子的初速度，粒子一定从HC之间某点射出D．减小粒子的初速度，粒子一定从EC之间某点射出训练角度2：只有重力和静电力做功的功能问题3．(多选)质量为m的带电小球在匀强电场中以初速度v0水平抛出，小球的加速度方向竖直向下，其大小为eq\f(2,3)g。则在小球竖直分位移为H的过程中，以下结论中正确的是()A．小球的电势能增加了eq\f(2mgH,3)B．小球的动能增加了eq\f(2mgH,3)C．小球的重力势能减少了eq\f(mgH,3)D．小球的机械能减少了eq\f(mgH,3)4．如图所示，地面上有水平向右的匀强电场，将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出，小球恰好能沿与水平方向成30°角的虚线由A向B做直线运动，不计空气阻力，下列说法正确的是()A．小球带正电荷B．小球受到的电场力与重力大小之比为2∶1C．小球从A运动到B的过程中电势能增加D．小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量1．在如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都相同的是()ABCD2．一个带正电的质点所带的电荷量q＝2.0×10－9C，在静电场中由a点移到b点，在这个过程中，除静电力外，其他力做正功为6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，则a、b两点间的电势差为()A．3×104V B．1×104VC．4×104V D．7×104V3．一带电粒子沿图中曲线穿过一匀强电场中的等势面，且四个等势面的电势关系满足φa＞φb＞φc＞φd，若不计粒子所受重力，则()A．粒子一定带正电B．粒子的运动是匀变速运动C．粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D．粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大4．如图所示，三个同心圆是以同一负点电荷为圆心的等势面，相邻等势面的电势差相等，则下列说法正确的是()A．一个点电荷＋q在B点所受的静电力比在A点的大B．一个点电荷＋q在B点具有的电势能比在A点的小C．将同一个电荷由B点移到D点静电力做的功比由C点移到A点多D．将电荷＋q由B点移到C点，静电力做正功5.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＝φC>φBB．EB>EA>EC，φA＝φC>φBC．EA<EB，EA<EC，φA>φB，φA>φCD．因为电势零点未规定，所以无法判断电势高低6．如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的电场强度大小为Ea，与ab连线成53°角，b点的电场强度大小为Eb，与ab连线成37°角。关于a、b两电场Ea、Eb及φa、φb关系，正确的是()A．25Ea＝9Eb，φa＞φb B．16Ea＝9Eb，φa＜φbC．9Ea＝25Eb，φa＞φb D．9Ea＝16Eb，φa＜φb7．(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内的电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则()A．a点和b点的电场强度相同B．正电荷从c点移到d点，静电力做正功C．负电荷从a点移到c点，静电力做正功D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大8．(多选)如图所示，虚线框内有匀强电场，AA′、BB′、CC′是该电场的三个等势面，相邻等势面间的距离均为3.0cm，已知BB′上的电势为0V。一个电子沿AA′方向以初动能Ek＝4eV自图中的P点进入电场，刚好从C′点离开电场，电子从P到C′的过程静电力做功为6eV。下列说法正确的是()A．平面AA′上的电势为3VB．该匀强电场的电场强度为100N/CC．该粒子经过平面BB′时的电势能为10eVD．该粒子从P到C′的过程动能和电势能总和守恒9．如图所示，点电荷Q形成的电场中，现把一个q＝－2.0×10－8C的试探电荷由无穷远处分别移到电场中的A、B、C三点，则：（1）静电力做正功还是负功？（2）若移动电荷分别做功为6.0×10－7J、4.0×10－7J、1.0×10－7J，以无穷远处为零电势点，这三点的电势分别为多少？（3）若选择B点为电势零点，这三点的电势又分别为多少？10．如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将一带电小球从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为0。若此