2020届高考物理大一轮复习：静电场能的性质 知识点复习+专项练习(PDF版)

图 3 静电场能的性质 --------------------------------------------------- 考点一 电势高低及电势能大小的判断 考点解读 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，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：电场力做正功时电势能减小；电场力做负功时电势能增大．(对正、负电 荷都适用)． (2)依据电势高低判断：正电荷在电势高处具有的电势能大，负电荷在电势低处具有的电 势能大． (3)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 增加，电势能减小，反之，电势能增加． 典例剖析 例 1 如图 3 所示，xOy 平面内有一匀强电场，场强为 E，方向未知， 电场线跟 x 轴的负方向夹角为 θ，电子在坐标平面 xOy 内，从原点 O 以大小为 v0 方向沿 x 轴正方向的初速度射入电场，最后打在 y 轴 上的 M 点．电子的质量为 m，电荷量为 e，重力不计．则 ( ) A．O 点电势高于 M 点电势 B．运动过程中电子在 M 点电势能最大 C．运动过程中，电子的电势能先减少后增加 D．电场力对电子先做负功，后做正功 思维突破 电势、电势能的高低的判断方法有多种，选择哪种方法要根据具体情况而定．例 如在本题中，可根据电场线的方向直接判断电势的高低，也可根据电场力的做功情况来判 断． 跟踪训练 1 点电荷 Q1、Q2 共同产生的静电场的等势面如图 4 中实线所示，标在等势面上 的数值分别表示该等势面的电势，a、b、c…是等势面上的点，下列说法正确的是( ) 图 4 A．点电荷在 d 点受电场力的方向指向 Q1 B．b 点的场强与 d 点的场强大小相等 图 5 图 6 C．把＋1 C 的点电荷从 c 点移到 d 点过程中电场力所做的功等于 3 kJ D．把＋1 C 的点电荷从 a 点移到 c 点过程中电势能减少 1 kJ 考点二 电场力做功及电场中的功能关系 考点解读 1．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)所有力对物体所做的功，等于物体动能的变化． 2．电场力做功的计算方法 (1)由公式 W＝Flcos θ计算，此公式只适合于匀强电场中，可变形为：W＝qElcos θ. (2)由 W＝qU 来计算，此公式适用于任何形式的静电场． (3)由动能定理来计算：W 电场力＋W 其他力＝ΔEk. (4)由电势能的变化计算：WAB＝EpA－EpB. 典例剖析 例 2 如图 5 所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平 地面上，上面放一质量为 m 的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外 力 F 将小球向下压至某位置静止．现撤去 F，小球从静止开始运动到离 开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为 W1和 W2，小球 离开弹簧时速度为 v，不计空气阻力，则上述过程中 ( ) A．小球与弹簧组成的系统机械能守恒 B．小球的重力势能增加－W1 C．小球的机械能增加 W1＋ 1 2mv 2 D．小球的电势能减少 W2 思维突破 在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时 也会用到功能关系． (1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)． (2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化． (3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系． 跟踪训练 2 如图 6 所示，真空中的匀强电场与水平方向成 15° 角，AB 直线垂直匀强电场 E.现有一质量为 m、电荷量为＋q 的小球在 A 点以初速度大小为 v0 方向水平向右抛出，经时间 t 小球下落到 C 点(图中未画出)时速度大小仍为 v0，则小球由 A 点运动到 C 点的过程中，下列说法正确的是 ( ) A．小球的电势能减小 B．电场力对小球做功为零 C．小球的机械能一定减小 D．C 可能位于 AB 直线的左侧 图 7 图 8 图 9 考点三 带电粒子在电