专题02 电场能的性质-2022-2023学年高二物理精讲精练（2019人教版必修第三册）

电场能的性质 专题精讲 考点1：电势高低及电势能大小的判断 1. 电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 依据电场 线方向 沿电场线方向，电势越来越低。(电场线的方向就是电势降低最快的方向) 场源电荷 判断法 离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低 根据电场力 做功判断 正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷，情况恰好相反 根据Ep＝qφ 判断 正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低 2. 电势能大小的判断方法 判断角度 判断方法 做功判断法 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增大 电荷电势法 正电荷在电势越高的地方电势能越大；负电荷在电势越低的地方电势能越大 公式法 由Ep＝qφ，将电荷的大小、正负号一起代入公式。若Ep为正值，其绝对值越大表示电势能越大；如Ep为负值，其绝对值越小，表示电势能越大 能量守恒法 若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能减少；电荷动能减少，电势能增加 场源电荷 判断法 离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大) 电场线法 顺着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能减少(或增加)，逆着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或减少) 【例1】下列关于电势高低及电势能增减的判断，正确的是(　　) A．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点电势一定较低 B．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点电势一定较高 C．负电荷从A点移到B点，外力做正功，电势能一定增加 D．负电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能一定减小 【答案】A　 【解析】电势能与电势的关系为E＝qφ，对于正电荷，电势高处电势能也大，对于负电荷，电势高处电势能反而小，正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，则电势一定升高，A正确；由于初速度不确定，正电荷只在电场力作用下，不一定沿着电场线方向移动，电势不一定降低，故A点电势不一定较高，B错误；负电荷从A点移到B点，外力做正功，电场力做功情况不确定，无法判断电势能的变化情况，C错误；电场力做负功，电势能一定增加，D错误。 【例2】（2022·广东揭西·高二期末）（多选）如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点（先后经过a，b两点）。若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，下列说法正确的是（　　） A．粒子一定带负电 B．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度 C．带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能 D．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能 【答案】BC 【详解】 A．由图可知，粒子受电场力大致向左，但是由于场强方向不确定，则不能确定粒子的电性，选项A错误； B．因a点的电场线较b点密集，可知a点的场强较大，则带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度，选项B正确； CD．从a到b电场力做负功，则粒子的动能减小，电势能变大，则带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能，带电粒子在a点的电势能一定小于在b点的电势能，选项C正确，D错误。 故选BC。 【技巧与方法】 （1）同一条电场线上的两点，可用沿电场线方向，电势降低，比较两点电势高低；不在同一电场线上的两点，可画出过两点的等势面，再用沿电场线由高等势面指向低等势面比较两点电势高低。 （2）判断电势能增减时最常用的方法是将电荷从一点移至另一点，判断电场力做功的正、负，从而比较电荷具有电势能的增减情况。 【针对训练】 【变式1】(多选)如图所示，虚线圆是某静电场中的等势面，其电势分别为φa、φb和φc。一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知(　　) A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功 B．粒子从L到M的过程中，静电力做负功 C．粒子从K到L的过程中，电势能增加 D．粒子从L到M的过程中，动能减少，电势能增加 【答案】AC　 【解析】由粒子运动轨迹可判断出带正电的粒子射入电场中时，受斥力作用，粒子由K到L的过程中，由低电势到高电势，静电力做负功，动能减少，电势能增加，故A、C正确；粒子由L到M的过程中，由高电势到低电势，静电力做正功，动能增加，电势能减少，故B、D错误。 【变式2】（2022·广东天河·高二期末）P、Q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点。一带电粒子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示。下列判断正确的是（　　） A．P、Q带同种电荷 B