专题06 电场能的性质、电容器和带电粒子在电场中的运动-2022-2023学年高一物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

专题06 电场能的性质、电容器和带电粒子在电场中的运动 1、 电势高低及电势能大小的判断 1．电势高低的判断“四法” 判断方法 方法解读 电场线 方向法 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷正负法 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；越靠近正电荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低 电势能 大小法 同一正电荷的电势能越大的位置处电势越高，同一负电荷的电势能越大的位置处电势越低 静电力 做功法 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 2．电势能的大小判断“四法” 判断方法 方法解读 公式法 将电荷量、电势及正负号一起代入公式EpA＝qφA计算，EpA＞0时值越大，电势能越大；EpA＜0时绝对值越大，电势能越小 电势高 低法 同一正电荷在电势越高的地方电势能越大；同一负电荷在电势越低的地方电势能越大 静电力 做功法 静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加 能量守 恒法 在电场中，若只有静电力做功时，电荷的动能和电势能相互转化而且其和守恒，动能增加，电势能减小；反之，动能减小，电势能增加 【例1】如图是某家用空气净化器的内部结构原理，充电极接电源正极，尘埃采集球接地，内部形成的电场如图所示，空气中的尘埃通过滤网进入装置后带电，此后会吸附在尘埃采集球上，一颗尘埃在电场中的轨迹如图中虚线所示，尘埃的重力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．、两点的电势的大小关系为 B．尘埃在电场中、两点的加速度的大小关系为 C．尘埃从点移动到点的过程中，电场力做负功 D．尘埃从点移动到点的过程中，电势能减少 2、 电势差与电场强度的关系 1．在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” 2．等分法及其应用 (1)等分法： 如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的，采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。 (2)“等分法”的应用思路： 【例2】如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三个点，其电势分别为6V、2V、-2V，AB=BC=0.2m，AB与BC垂直，D是A、C连线的中点，则匀强电场的大小与方向是（　　） A．80V/m、由A指向C B．40V/m、由C指向A C．40V/m、由A指向C D．80V/m、由C指向A 3、 电场中的三类图像 （一）φ-x图像 1.电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。 2.在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。 3.在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。 【例3】某静电场的电场线与轴平行，电势随坐标变化的关系图像如图所示。若将一带电的粒子（重力不计）从坐标原点由静止释放，在仅受电场力的作用下，该粒子在轴上沿着轴线的正方向运动，已知电场中A、B两点的坐标分别为、，则（　　） A．在轴上从点到点电场的方向先沿轴正方向后负方向 B．该带电粒子一定带负电荷 C．在轴上的位置，电场强度大小为 D．该粒子沿轴从点到点的过程中，电势能一直增大 （二）Ep-x图像 1.根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做负功。 2.根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示电场力的大小。 【例4】如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，、分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能随其坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A．该电场一定是孤立点电荷形成的电场 B．A点的电场强度等于B点的电场强度 C．电子在A点的动能小于在B点的动能 D．电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功 （三）E-x图像 1.E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x轴正方向;E<0表示电场强度沿x轴负方向。 2.在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差,两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。 3.在这类题目中,还可以由E-x图像画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。 【例5】空间中某静电场的电场强度随的变化图像如图所示，规定沿轴正方向为电场强度的正方向。一钠离子仅在电场力的作用下沿轴从点运动到处，在此过程中（　　） A．钠离子的电势能一直增大 B．钠离子的加速度先增大后减小 C．钠离子在处的速