专题7-3 电场的能的性质（1）-2019高考物理一轮复习考点大通关 11页

考点精讲 一、电场力做功与电势能 ‎1．电场力做功 ‎(1)特点：电场力做功和路径无关，只与初、末位置有关．‎ ‎(2)计算方法 ‎①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场线方向的位移．‎ ‎②WAB＝qUAB，适用于任何形式的电场．‎ ‎2．电势能 ‎(1)定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．‎ ‎(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，WAB＝EpA－EpB.‎ ‎(3)电势能的相对性，电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在地球表面的电势能规定为零．‎ 二、电势与等势面 ‎1．电势 ‎(1)定义式：φ＝.‎ ‎(2)矢标性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．‎ ‎(3)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因电势零点选取的不同而不同．‎ ‎2．等势面的特点 ‎(1)等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．‎ ‎(2)在等势面上移动电荷时电场力不做功．‎ ‎(3)电场线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．‎ 三、电势差 ‎1．定义式 UAB＝.‎ ‎2．电势差与电势的关系 UAB＝φA－φB.‎ ‎3．影响因素 电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关，与零势点的选取无关．‎ ‎4．匀强电场中电势差与电场强度的关系 ‎(1)电势差与场强的关系式：U＝Ed，其中d为电场中两点间沿电场线方向的距离．‎ ‎(2)电场强度的方向和大小：电场中，场强方向是指电势降低最快的方向．在匀强电场中，场强在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势．‎ ‎ 考点精练 题组1 电势能 ‎1．一不计重力的带电粒子在匀强电场中的运动轨迹如图中虚线所示，等势面为一系列平行水平平面．若不计空气阻力，则此粒子从a运动到b的过程中，能量变化情况为(　　)‎ A．动能一定增加 B．电势能一定增加 C．动能和电势能之和一定增加 D．动能和电势能之和一定减少 ‎【答案】A ‎ ‎2．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是(　　)‎ A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能 ‎【答案】C ‎ ‎3．带电小球在从A点运动到B点的过程中，重力做功为3 J，电场力做功为1 J，克服空气阻力做功为0.5 J，则在A点的(　　)‎ A．重力势能比B点大3 J B．电势能比B点小1 J C．动能比B点小3.5 J D．机械能比B点小0.5 J ‎【答案】ACD ‎ ‎【解析】：带电小球在从A点运动到B点的过程中，重力做功为3 J，说明重力势能减小3 J，选项A正确；电场力做功1 J，说明电势能减小1 J，选项B错误；由动能定理可知动能的变化量等于合外力所做的功，即动能的变化量为3.5 J，选项C正确；机械能的变化量等于除重力之外的力所做的功，即机械能变化量为0.5 J，选项D正确。‎ 题组2电势与电势差 ‎1．如图所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a点移到b点，静电力做功W，且知a、b间的距离为d，以下说法中正确的是(　　) ‎ A．a、b两点间的电势差为 B．a点的电势为φa＝ C．b点的电势为φb＝ D．a点的电势高于b点的电势 ‎【答案】AD ‎ ‎【解析】：由W＝qU知U＝，且a点的电势比b点的高，所以A、D项正确；题中没有指明零电势点，所以B、C项错。‎ ‎2．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则(　　)‎ A．EP＜EQ，φP＜φQ B．EP＞EQ，φP＜φQ C．EP＜EQ，φP＞φQ D．EP＞EQ，φP＞φQ ‎【答案】D ‎ ‎3．真空中相距为‎3a的两个点电荷M、N，分别固定于x轴上，x1＝0和x2＝‎3a的两点上，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，以下判断中正确的是 ( 　　)‎ A．点电荷M、N一定为异种电荷 B．点电荷M、N一定为同种电荷 C．点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1‎ D．x＝‎2a处的电势一定为零 ‎【答案】BC ‎ ‎【解析】：因两点电荷之间有E合＝0的位置，则一定为同种电荷，＝，则电量之比为4∶1，故B、C正确，A错误；电势为O处是人为规定的，一般取无限远或大地电势为0，D错。‎ ‎4．位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，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，电场力做正功 C．负电荷从a点移到c点，电场力做正功 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 ‎【答案】CD ‎ 题组3场强与电势差的关系 ‎1．如图所示，匀强电场场强为1×103 N/C，ab＝dc＝‎4 cm，bc＝ad＝‎3 cm，则下述计算结果正确的是(　　)‎ A．ab之间的电势差为4000 V B．ac之间的电势差为50 V C．将q＝－5×10－‎3 C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周，静电力做功为零 D．将q＝－5×10－‎3 C的点电荷沿abc或adc从a移动到c静电力做功都是－0.25 J ‎【答案】C ‎ ‎【解析】：Uac＝Uab＝E·dab＝40 V，故A、B错误．C项：W＝qU＝0，故C正确，D项：W＝q·Uac＝－0.2 J，故D错误。‎ ‎2．在水深超过‎200 m的深海，光线极少，能见度极小，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出生物电，获取食物，威胁敌害，保护自己．若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达104 V/m，可击伤敌人，电鳗身长为‎50 cm，则电鳗在放电时产生的瞬间电压为(　　)‎ A．10 V B．500 V C．5000 V D．10000 V ‎【答案】C ‎ ‎【解析】：电鳗的头尾间产生的电场可当作匀强电场处理，故可以用UAB＝Ed求解，所以UAB＝Ed＝‎ ‎104×0.5 V＝5000 V，正确选项为C。‎ ‎3．关于匀强电场中场强和电势差的关系，下列说法正确的是(　　)‎ A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 B．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等 C．电势降低的方向必是场强方向 D．在相同距离的两点上，电势差大的其场强也大 ‎【答案】B ‎ ‎4．关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是(　　)‎ A．电场强度的方向处处与等电势面垂直 B．电场强度为零的地方，电势也为零 C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低 D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 ‎【答案】D ‎ ‎【解析】：由静电场的电场线与等势面垂直可知A正确；电势大小是由参考点和电场共同决定的，与场强的大小无关，B、C错误；沿电场线电势降低，且电势降落最快的方向为电场方向，D正确。‎ ‎5. (多选)如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为‎10 cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1 V、2 V、3 V，正六边形所在平面与电场线平行．下列说法正确的是(　　)‎ A．通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线 B．匀强电场的电场强度大小为10 V/m C．匀强电场的电场强度方向为由C指向A D．将一个电子由E点移到D点，电子的电势能将减少1.6×10－19 J ‎【答案】ACD　‎ ‎【解析】 因AC的中点电势为2 V，所以BE为等势线，CD、AF同为等势线，故A正确；CA为电场线方向，电场强度大小E＝＝ V/m＝ V/m，故B错误，C正确；由UED＝UBC＝－‎ ‎1 V，WED＝－eUED＝1.6×10－19 J. ‎ 题组4等势面 ‎1．关于静电场的等势面，下列说法正确的是(　　) ‎ A．两个电势不同的等势面可能相交 B．电场线与等势面处处相互垂直 C．同一等势面上各点电场强度一定相等 D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功 ‎【答案】B　‎ ‎2．如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是(　　)‎ A．1、2两点的场强相等 B．1、3两点的场强相等 C．1、2两点的电势相等 D．2、3两点的电势相等 ‎【答案】D　‎ ‎【解析】：本题考查电场线和等势面的相关知识．根据电场线和等势面越密集，电场强度越大，有E1>E2＝E3，但E2和E3电场强度方向不同，故A、B错误；沿着电场线方向，电势逐渐降低，同一等势面电势相等，故φ1>φ2＝φ3，C错误，D正确。‎ ‎3．一匀强电场的电场线分布如图甲所示。把一个空心导体引入到该匀强电场后的电场线分布如图乙所示。在电场中有A、B、C、D四个点(B、C两点在空心导体的表面上),下面说法正确的是(　　)‎ A．φA=φB B．φB<φC ‎ C．EA=ED D．EA