2020高中物理 考点分类解读 专题1电势能和电势

2020高中物理 考点分类解读 专题1电势能和电势

考点04 电势能和电势 知识精析 考点一 电场中的功能关系、电势高低及电势能大小的判断与比较 ‎1．比较电势高低的方法 ‎（1）沿电场线方向，电势越来越低。‎ ‎（2）判断出UAB的正负，再由UAB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若UAB>0，则φA>φB，若UAB<0，则φA<φB。‎ ‎（3）取无穷远处电势为零，则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。‎ ‎2．电势能大小的比较方法 ‎（1）做功判断法 电场力做正功，电荷（无论是正电荷还是负电荷）从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。‎ 特别提醒 其他各种方法都是在此基础上推理出来的，最终还要回归到电场力做功与电势能变化关系上。‎ ‎（2）场电荷判断法 ‎①离场正电荷越近，正电荷的电势能越大；负电荷的电势能越小。‎ ‎②离场负电荷越近，正电荷的电势能越小；负电荷的电势能越大。‎ ‎（3）电场线法 ‎①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。‎ ‎②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。‎ ‎（4）公式法 由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越大，电势能越小。‎ 经典示例 ‎【例1】负点电荷Q固定在正方形的一个顶点上，带电粒子P仅在该电荷的电场力作用下运动时，恰好能经过正方形的另外三个顶点a、b、c，如图所示，则 8‎ A．粒子P带负电 B．a、c两点的电势高低关系是φa>φc C．粒子P由a到b电场力做正功电势能减少 D．a、b、c的电场强度大小之比是2∶1∶2‎ ‎【答案】D ‎【解析】根据轨迹弯曲方向判断出粒子之间存在引力，它与固定在O点的电荷是异种电荷，故带正电荷，A错误；根据点电荷的电场线的特点，Q与ac距离相等，则，关于 B错误；正电荷P从a到b，电势升高，电场力做负功，电势能就增加，故C错误；粒子P在a、b、c三点时的加速度大小要根据库仑定律求出库仑力，由图可知，，场强公式：，可得，即，故D正确。‎ 考点二 几种常见的典型电场的等势面比较 电场 等势面（实线）图样 重要描述 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 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高 ‎【例2】位于A、B 8‎ 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．c、d两点电势差大于0‎ C．负电荷从a点移到c点，电场力做负功 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】D ‎【解析】等势线越密电场线越密，电场线越密表示电场越强，由图可知ab两处等势线疏密不同，故a点和b点的电场强度不同，故A错误；由于是负电荷形成的电场，可知d点电势高于c点电势，则c、d两点电势差小于0，选项B错误；由于场源是负电荷，负电荷从a点移到c点过程中受到场源的斥力，而远离场源运动，所以电场力做正功，故C错误；正电荷从e点沿图中虚线移到f点的过程中电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，故D正确。‎ 释疑解难 两个等量点电荷形成的电场的特点 种类 异种电荷 同种电荷 等势面电场线分布图 连线 特点 场强 方向：正→负 强弱：强→弱→强，中点最小 中点两侧方向相反 强→弱→强，中点E=0‎ 电势 从正电荷→负电荷，由高→低 若为正电荷，中点最低 8‎ 若为负电荷，中点最高 中垂线 场强 各点方向一致 中点最强两侧渐弱 两侧方向相反，中点两侧均有最大值，中点向两侧均为弱→强→弱 电势 电势为零的等势面 不是等势面 相同点 场强的大小、电势均以中点对称分布 拓展训练 ‎1．某电场的电场线分布如下图所示，以下说法正确的是 A．a点电势高于b点电势 B．c点场强大于b点场强 C．若将一检验电荷＋q由a点移至b点，它的电势能增大 D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一检验电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小 ‎2．一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以–v0做直线运动，其v–t图象如图所示，粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是 A．A、B、C三点的电势关系为 B．A、B、C三点场强大小关系为 C．粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少 D．粒子从A点经B点运动到C点，电场线先做正功后做负功 ‎3．如图所示，真空中有两个等量异种点电荷A、B，M、N、O是AB连线的垂线上的点，且AO>OB一带正电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示，设M、N两点的电势分别为φM、φN，此电荷在M、N两点的加速度分别为aM、aN，此电荷在M、N两点的电势能分别为EPM、EPN，下列判断中正确的是 8‎ A．aM>aN B．φM>φN C．EPMOB，根据等量异种点电荷电场线及等势面分布特点（如图所示）可知，φM>φN，选项B正确；M处电场线较稀疏，场强较小，而电场线的疏密反应场强的强弱，则有EMφN，根据正电荷在电势高处电势能大，可知正点电荷在M处的电势能大于在N处的电势能，即有EPM>EPN，选项C错误。‎ ‎4．C【解析】根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，可知电场线方向大致向右，根据粒子轨迹的弯曲方向可知，粒子所受的电场力方向大致向左，则知粒子一定带负电。且在B点所受电场力沿x轴负方向，粒子在A处的电势能小于在C处的电势能，故A错误，C正确；等差等势面的疏密反映电场强度的大小，A处场强小于C处场强，故B错误；因AC的电势差小于AB的电势差，则粒子从A到C的电场力所做的功小于从A到B电场力做的功，选项D错误；故选C。‎ ‎5．D【解析】三点到O点的距离相等，根据点电荷的场强公式分析可知，三点的电场强度大小相等，但方向不同，A错误；A、B、C的三个点到场源电荷的距离相等，在同一等势面，但其它点到场源电荷的距离与A、B、C三点到场源电荷的距离不等，故△ABC 8‎ 所在平面不是等势面，B错误；因为O点的点电荷为正，故OC直线上的电场方向沿OC方向，根据沿电场线方向电势降低可知的电势高于C点的电势，若另一点电荷为正点电荷，则其在的电势能大于在C点的电势能，若另一电荷为负电荷，则负电荷在电势低处电势能大，C错误；将一正的试探电荷从A′点沿直线A′B′移到B′点，电势先升高后降低，电势能先增大后减小，则静电力对该试探电荷先做负功后做正功，D正确。‎ ‎6．BD【解析】电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故A点场强方向指向x轴正方向，故A错误；等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小，由于0．4 V与0.2 V两个等势面间电势差等于0.6 V与0.4 V两个等势面间电势差，B处的等势面密，所以B点电场强度较大，故B正确，C错误；电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故电场线沿着x轴正方向，沿着电场线电势逐渐降低，故A点电势高于B点电势，故D正确。‎ 8‎