2018年高考物理一轮复习专题8.2电场能的性质精讲深剖20171102381.doc
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1、专题8.2 电场能的性质(一)真题速递1.(2017新课标 21)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是A电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为1 VC电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV【答案】ABD【名师点睛】在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分;在匀强电场中电场线平行且均匀分布故等势线平行且均匀分布以上两点是解决此类题目的金钥匙。电势与电势能之间的关系,也是常考的问题,要知道负电荷在电势高的电势能低。2(2017全国
2、,20)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra,a)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是AEa:Eb = 4:1BEc:Ed = 2:1CWab:Wbc = 3:1DWbc:Wcd = 1:3【答案】AC【考点定位】电场强度 电势差 电场力做功【名师点睛】本题主要考查学生的识图能力,点电荷场强及电场力做功的计算3(20
3、17江苏卷,8)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势在x轴上分布如图所示。下列说法正确有( )(A)q1和q2带有异种电荷(B)x1处的电场强度为零(C)负电荷从x1移到x2,电势能减小(D)负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大【答案】AC【名师点睛】本题的核心是对-x图象的认识,要能利用图象大致分析出电场的方向及电场线的疏密变化情况,依据沿电场线的方向电势降低,还有就是图象的斜率描述电场的强弱-电场强度。4.(2016全国丙卷)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
4、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【解析】若两个不同的等势面相交,则在交点处存在两个不同电势数值,与事实不符,A错;电场线一定与等势面垂直,B对;同一等势面上的电势相同,但电场强度不一定相同,C错;将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做负功,故D错5.(2014新课标)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】AD【解析】电场中场强为零的位置是绝对的,而电势为零的位置是人为选取的;
5、再者场强的大小表征着电势随空间的变化率,而与电势的大小无关,故B错误;由沿电场线方向电势降低,可知电势的升降取决于场强的方向而与场强的大小无关,故C错误6. (2014全国卷)如图所示,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,M30.M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、P、F表示,已知MN,PF,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则()A点电荷Q一定在MP的连线上B连接PF的线段一定在同一等势面上C将正拭探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功DP大于M【答案】AD(二)考纲解读主题 内容 要求 说明 电场电势能、电势电势差匀强电场中电势差
6、与电场强度的关系 本讲共3个考点,两个二级考点,一个一级考点,近几年的高考中涉及本讲的考点多考查电势能、匀强电场中电势差与电场强度的关系,命题角度多以选择题为主。(三)考点精讲考向一电场能的性质的理解1电势高低的四种判断方法(1)依据电场线方向:沿电场线方向电势逐渐降低(2)依据电场力做功:根据UAB,将WAB、q的正负号代入,由UAB的正负判断A、B的高低(3)电荷的正负: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;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低(4)依据电势能的高低:正电荷在电势能大处电势较高,负电荷在电势能大处电势较低2电势能高低的四种判断方法(1)做功判断法
7、:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大(2)电荷电势法:正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大(3)公式法:由Epq,将q、的大小、正负号一起代入公式,Ep的正值越大,电势能越大,Ep的负值越小,电势能越大(4)能量守恒法:在电场中,若只有电场力做功时,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大【例1】(多选)如图4所示,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称忽略空气阻力由此可知()图4AQ点的电势比P点高B油滴在Q点的动能比它在P点的大C油滴在Q点的电势能比它在P点的大D油滴在Q
8、点的加速度大小比它在P点的小关键词:相对于过轨迹最低点P的竖直线对称【答案】AB方法总结带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法1某点速度方向即为该点轨迹的切线方向2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3结合轨迹、速度方向与电场力的方向,确定电场力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等阶梯练习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】B2如图5所示,P是固定的点电荷,虚线是
9、以P为圆心的两个圆带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc,则()图5Aaaabac,vavcvbBaaabac,vbvcvaCabacaa,vbvcvaDabacaa,vavcvb【答案】D【解析】由库仑定律F可知,粒子在a、b、c三点受到的电场力的大小关系为FbFcFa,由a,可知abacaa.根据粒子的轨迹可知,粒子Q与场源电荷P的电性相同,二者之间存在斥力,由cba整个过程中,电场力先做负功再做正功,且Wba|Wcb|,结合动能定理可知,v
10、avcvb,故选项D正确考向二电势差与电场强度的关系1在匀强电场中,不与电场线垂直的同一直线上的距离相同的两点间的电势差相等,相互平行的相等线段的两端点电势差也相等图62在匀强电场中,不与电场线垂直的同一条直线上或几条相互平行的直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比如图6所示ACPR,则有:.【例2】如图7所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0,点A处的电势为6 V,点B处的电势为3 V,则电场强度的大小为()图7A200 V/m B200 V/mC100 V/m D100 V/m【答案】A方法总结如何确定匀强电场中的电场线1先确定等势线,根据“
11、两点确定一条直线”,找出电场中电势相等的两个点,然后连接成一条等势线;因匀强电场的电势在一条直线上均匀变化,任一线段中点的电势为两端点电势的平均值2电场线跟等势线一定垂直,作出等势线的垂线即得电场线3比较电势的高低,即沿着电场线的方向,电势逐渐降低;根据电势高低在电场线上标出箭头,表示电场的方向阶梯练习3(多选)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】AD4如图8所示,以O点为圆心,以R0.20 m为半径的圆与坐标轴交点分
12、别为a、b、c、d,该圆所在平面内有一匀强电场,场强方向与x轴正方向成60角,已知a、b、c三点的电势分别为4 V、4 V、4 V,则下列说法正确的是()图8A该匀强电场的场强E40 V/mB该匀强电场的场强E80 V/mCd点的电势为2 VDd点的电势为4 V【答案】D【解析】a、c两点之间的电势差U4 V(4 V)8 V,a、c两点之间沿电场线方向的距离d2Rsin 60R0.2 m该匀强电场的场强E40 V/m,选项A、B错误b、d之间沿电场线方向的距离d2Rcos 60R0.2 mb、d之间电势差UEd8 V,由bd8 V可得d点的电势为d4 V,选项C错误,D正确考向三静电场中图象问
13、题几种常见图象的特点及规律vt图象根据vt图象中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化,确定电场的方向、电势高低及电势能变化x图象电场强度的大小等于x图线的斜率大小,电场强度为零处,x图线存在极值,其切线的斜率为零;在x图象中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向;在x图象中分析电荷移动时电势能的变化,可用WABqUAB,进而分析WAB的正负,然后做出判断Et图象根据题中给出的Et图象,确定E的方向,再在草稿纸上画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布Ex图象反映了电场强度随位移变化的规律;E0表示场强沿x轴正方向,E0表示场强沿x轴负
14、方向;图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定Epx图象反映了电势能随位移变化的规律;图线的切线斜率大小等于电场力大小;进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况【例3】(多选)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图9所示,x轴正向为场强正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷()图9A在x2和x4处电势能相等B由x1运动到x3的过程中电势能增大C由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大关键词:x轴正向为场强正方向【答案】BC【解析】由题图可知,x1到x4场强先变大,再变小,则点电荷受到
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