第十章 静电场中的能量总结提升 -2022-2023学年高二物理精讲精练（2019人教版必修第三册）

第十章 静电场中的能量 第1部分 知识总结 内容1：电势能和电势 一、静电力做功的特点 1．特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcos θ，其中θ为静电力与位移间的夹角。 二、电势能 1．概念：电荷在电场中具有的势能。用Ep表示。 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．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功。 4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为零。 三、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 2．定义式：φ＝。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V＝1 J/C。 4．特点 （1）相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷无限远或大地为零电势位置。 （2）标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 知识演练 1．如图所示，曲线是电场中的一组电场线，A、B是电场中的两点，则下列说法正确的是（　　） A．电势A>B，场强EA<EB B．电势A<B，场强EA>EB C．将正电荷从A点移到B点电场力做正功 D．将负电荷分别放在A、B两点时具有的电势能 【答案】 C 【解析】 AB．沿电场线方向电势降低，所以A>B，电场线越密的位置电场强度越大，所以EA>EB，故AB错误； C．将正电荷从A点移到B点，电荷电势能降低，电场力做正功，故C正确； D．将负电荷分别放在A、B两点时具有的电势能，故D错误。 故选C。 2．如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是（　　） A．M带负电荷，N带负电荷 B．M在b点的动能小于它在a点的动能 C．N在d点的电势能小于它在e点的电势能 D．N在从c点运动到d点的过程中克服静电力做功 【答案】 B 【解析】 A．由粒子只受电场力作用，电场力方向沿着径向，根据粒子运动轨迹可知：M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，故M带负电，N带正电，故A错误； B．由正电荷周围电场线沿径向向外可知：内圈的电势比外圈的电势高；故根据Ep=qφ可知：M在内圈的电势能比外圈小，由粒子运动过程只有电场力做功，根据动能定理可得：M在b点的动能小于它在a点的动能；故B正确； C．e点和d点在同一个等势面上，故N在d点的电势能等于它在e点的电势能，故C错误； D．由正电荷周围电场线沿径向向外可知：N在从c到d的过程中，电场力做正功，故D错误。 故选B。 3．图中两个较靠近的等量异种点电荷的电场有4个点a、b、c、d；4个点的场强分别是Ea、Eb、Ec、Ed。4个点的电势分别是、、、；以下说法确的是（　　） A．Ea>Eb B．Ed>Ec C．< D．< 【答案】 A 【解析】 A．因a点电场线较b点密集，则 Ea>Eb 选项A正确； B．因c点电场线较d点密集，可知 Ec>Ed 选项B错误； CD．沿电场线电势降低，可知 > > 选项CD错误； 故选A。 4．如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电势分别为φa、φb、φc关于、、的比较，下列说法正确的是（　　） A．， B． C． D． 【答案】 D 【解析】 题目给出负点电荷产生电场的电场线分布图象，沿电场线方向电势降低，电场线依次经、、指向负点电荷，故点电势最低，点最高，故有，故选D。 5．在x轴上A、B两点处分别有点电荷Q1和Q2，A、B之间连线上各点的电势如图所示，取无穷远处电势为零，从图中可以看出（　　） A．Q1和Q2可能是同种电荷 B．P点的电场强度为零 C．AP间与PB间的电场强度方向相同，均为x正方向 D．负电荷在PB间的电势能小于零 【答案】 C 【解析】 AC．由题图可知，从Q1沿x轴到Q2电势始终降低，所以Q1与Q2连线上电场强度方向始终沿x轴正方向，即AP间与PB间的电场强度方向相同，均为x正方向，所以Q1带正电荷，Q2带负电荷，故A错误；C正确； B．由于Q1带正电荷，Q2带负电荷，由场强叠加原理可知P点的电场强度不为零，故B错误； D．由题图知，PB间的电势小于零，根据公式 可得负电荷在PB间的电势能大于零，故D错误。 故选C。 6．如图所示，在场强E＝104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静