2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练
专题19 电场能的性质
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热点题型一 电势高低、电势能大小的判断 .......................................................................................................... 1 热点题型二 电势差与电场强度的关系 .................................................................................................................. 3
在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” .......................................................................................... 4 U＝Ed在非匀强电场中的应用 .......................................................................................................................... 5 热点题型三 电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题 ............................................................................ 5
带电粒子运动轨迹的分析 .................................................................................................................................. 6 等势面的综合应用 .............................................................................................................................................. 7 热点题型四 静电场的图象问题 .............................................................................................................................. 8
v－t图象 .............................................................................................................................................................. 8 φ－x图象 ............................................................................................................................................................. 9 E－x图象 ............................................................................................................................................................. 9 Ep－x图象 ......................................................................................................................................................... 10 【题型演练】 ............................................................................................................................................................ 10
【题型归纳】
热点题型一 电势高低、电势能大小的判断 1．电势高低的判断
判断依据 电场线方向 判断方法 沿电场线方向电势逐渐降低 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，场源电荷的正负 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 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较电势能的高低 低处电势能大
电场力做功 根据UAB＝WAB，将WAB、q的正负号代入，由qUAB的正负判断φA、φB的高低 2.电势能大小的判断
判断方法 公式法 值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小 正电荷在电势高的地方电势能大 电势法 负电荷在电势低的地方电势能大 电场力做正功，电势能减小 做功法 电场力做负功，电势能增加 能量守 恒法 3.电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．
(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变． (3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化． (4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化．
【例1】(2019·广东韶关质检)如图所示，虚线表示某电场的等势面，实线表示一带电粒子仅在电场力作用下 运动的径迹．粒子在A点的加速度为 aA、动能为 EkA、电势能为 EpA；在B点的加速度 为aB、动能为 EkB、 电势能为 EpB.则下列结论正确的是
( )
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，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加 方法解读 将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的绝对
A．aA>aB，EkA>EkB B．aA 【变式1】(2019·江苏南京师范大学附属中学高三模拟)某静电除尘设备集尘板的内壁带正电，设备中心位置有一个带负电的放电极，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，C点与B点关于放电极对称，下列说法正确的是( ) A．A点电势低于B点电势 B．A点电场强度小于C点电场强度 C．烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能 D．烟尘颗粒在A点的电势能小于在B点的电势能 【变式2】(多选)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是 一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为 EpA、EpB.下列说法正确的是 ( ) A．电子一定从A向B运动 B．若aA＞aB，则Q靠近M端且为正电荷 C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA＜EpB D．B点电势可能高于A点电势 热点题型二 电势差与电场强度的关系 U 1．公式E＝的三点注意 d(1)只适用于匀强电场． (2)d为某两点沿电场强度方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离． (3)电场强度的方向是电势降低最快的方向． 2.电场线、电势、电场强度的关系 (1)电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向． (2)电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面． (3)电场强度大小与电势无直接关系：零电势可人为选取，电场强度的大小由电场本身决定，故电场强度大的地方，电势不一定高． U 3．E＝在非匀强电场中的三点妙用 d 判断电势差大小及电势高低 距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大， 进而判断电势的高低 ΔφUφ－x图象的斜率k＝＝＝Ex，斜率的大小表Δxd示场强的大小，正负表示场强的方向 判断场强大小 4.解题思路 等差等势面越密，场强越大 判断场强变化 在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” UW (1)“一式”：E＝＝，其中d是沿电场线方向上的距离． dqd(2)“二结论” φA＋φB 结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝，如图甲所示． 2 结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示． 【例2】(2019·山东潍坊模拟)如图所示，匀强电场的方向平行于xOy坐标系平面，其中坐标原点O处的电势为2 V，a点的坐标为(0 cm，4 cm)，电势为8 V，b点的坐标为(3 cm，0 cm)，电势为8 V，则电场强度的大小为( ) A．250 V/m B．200 V/m C．150 V/m D．120 V/m 【变式1】(2017·高考全国卷Ⅲ)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/cm B．坐标原点处的电势为1 V C．电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV 【变式2】(2018·高考全国卷Ⅲ)如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面 平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点．一电荷量为q(q＞0)的粒子从a点移动到b点，其电 势能减小W1；若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2.下列说法正确的是 ( ) A．此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行 W1＋W2 B．若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为 2W2 C．若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为 qL D．若W1＝W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差 U＝Ed在非匀强电场中的应用 【例3】．如图所示，在某电场中画出了三条电场线，C点是A、B连线的中点．已知A点的电势为φA＝30 V，B点的电势为φB＝－20 V，则下列说法正确的是( ) A．C点的电势φC＝5 V B．C点的电势φC>5 V C．C点的电势φC<5 V D．负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能 热点题型三 电场线、等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题 1．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线． 2．几种典型电场的等势线(面)
高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练-- 电场能的性质(原题版解析版)
