第34讲 静电场中能的性质（课件）-【上好课】2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

教师：XXX 2025年高考一轮复习讲练测 新教材新高考 新教材新高考 第34讲 静电场中能的性质 2025 01 考情分析 目标导航 02 知识导图 思维引航 03 考点突破 考法探究 04 真题练习 命题洞见 目录contents 2025 01 考情分析 目标导航 2025 复习目标 目标1.知道静电场中的电荷具有电势能，理解电势能、电势的含义，掌握静电力做功与电势能变化的关系。 目标2.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系。 目标3.会处理电场线、等势面与运动轨迹结合问题。 北京·高考物理第6题 重庆·高考物理第5题 湖南·高考物理第3题 湖北·高考物理第9题 甘肃·高考物理第4题 山东·高考物理第6题 广东·高考物理第7题 河北·高考物理第8题 海南·高考物理第10题 考情分析 考情分析 2025 02 知识导图 思维引航 2025 思维导航 电场能的性质 静电力做功 电势能大小的判断 电势差与电场强度的关系 1.正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大 2.静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加 3.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，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加 推论1：如图甲所示，匀强电场中任一线段AB的中点C的电势，φC＝。 推论2：如图乙所示，若匀强电场中两线段AB＝CD且AB∥CD，则φA－φB＝φC－φD。 2025 03 考点探究 考法突破 2025 描述电场能的性质的物理量 考点1 电势差与电场强度的关系 考点2 场线、等势面与带电粒子的运动轨迹问题 考点3 考 航 导 点 2025 考点一　描述电场能的性质的物理量 知识点1.静电力做功的特点 知识点2.电势能 1.静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置______， 但与电荷经过的路径______。 有关 无关 2.(1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能。 (2)说明：电势能具有相对性，通常把__________或__________的电势能规定为零。 无限远处 大地表面 (3)静电力做功与电势能变化的关系 ①静电力做的功等于电荷电势能的________，即__________。静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就 _______多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就______多少。 变化量 减少 增加 ②电势能的大小：由可知，若令，则，即一个电荷在电场中某点具有的电势能， 数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功。 知识固本 2025 知识点3.电势 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 (1)定义：电荷在电场中某一点的________与它的电荷量之比叫作电场在这一点的电势。 电势能 (2)定义式：。 (3)标矢性：电势是____量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。 标 (4)相对性：电势具有________，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。 相对性 知识点4.电势差 电场中两点间的电势的差值，也叫______。公式表示为_________，，还可以推导出静电力做功 与电势差的关系：。 电压 知识固本 2025 知识点5.等势面 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 (1)定义：电场中__________的各点构成的面。 电势相同 (2)四个特点： ①在同一等势面上移动电荷时静电力________。 不做功 ②电场线一定与等势面垂直，并且从电势____的等势面指向电势____的等势面。 高 低 ③等差等势面越密的地方电场强度______，电场线越______，反之______。 越大 密集 越小 ④任意两个等势面都不相交。 知识固本 2025 知识点5.等势面 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 (3)几种常见的电场的等势面的特点 电场 等势面(虚线)图样 特点 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 两电荷连线的中垂面为等势面 等量正点电荷的电场 在电荷连线上，中点电势最低；在中垂线上，中点电势最高 知识固本 2025 知识点6.电势高低的判断 考点一　电荷守恒定律 库仑定律 判断依据 判断方法 电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷的正负 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 静电力做功 根据，将的正负号代入，由的正负判断的高低 知识点7.电势能大小的判断 判断方法 方法解读 公式法 将电荷量、电势连同正负号一起代入公式，计算得到的值越大，电势能越大 电势法 正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大 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，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加 知识固本 2025 考向1.电场力做功与电势能变化分析 ，则根据点电荷的电势分布情况可知，则带负电的小球在运动过程中，电势能先减小后增大，且，则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能. 从M点运动到N点的过程中，电场力先做正功后做负功. 1.(多选)在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在 重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点， ，则小球( ) BC A.在运动过程中，电势能先增加后减少 B.在P点的电势能大于在N点的电势能 C.在M点的机械能等于在N点的机械能 D.从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 考向洞察 2025 考向2.点电荷的电场中电势与电场强 度的大小分析 2.在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为，电场强度大小分别为。下列说法正确 的是( ) C A.若，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B.若，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则 D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则 若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则电势增加，根据正点电荷产生的电场特点可知。 沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知，若，则M点到电荷Q的距离比N点的近； 电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知，若，则M点到电荷Q的距离比N点的远； 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则电势增加，故有； 考向洞察 2025 考向3.电场强度、电势、电势能的综合问题 3.(多选)用于医学成像的X射线是由电子加速后轰击重金属靶产生的。图中M、 N是电子被电场加速过程中一条电场线上的两点。电子仅在电场力的作用下从M 点运动到N点，其运动的图像如图所示，下列说法正确的是( ) AD A.M点的电场强度大于N点的电场强度 B.M点的电势高于N点的电势 C.电子从M点运动到N点电场力做负功 D.电子在M点的电势能大于在N点的电势能 根据图像的变化特点可知，从M点运动到N点电子做加速度减小的加速运动，电子在M、N两点的加速度大小关系为，电子仅受电场力的作用，得,电子的速度在增大，根据动能定理可知从M点运动到N点电场力对电子做正功,电势能减小. 考向洞察 2025 考向3.电场强度、电势、电势能的综合问题 4.(多选)如图，实线为某电子显微镜中静电场中的等势面，A、B、C、D、E为电场中的5个点，下列说法正确的是 ( ) BC A.C点电场强度垂直于该点所在的等势面，方向向右 B.A、B、C、D、E五个点中，C点的电场强度大小最大 C.一正电荷从A点移到E点，电势能增大 D.一电子从E点移到A点，静电力做正功 C点电场强度垂直于该点所在的等势面，方向向左. 等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小C点的电场强度大小最大 考向洞察 2025 知识点1.匀强电场中电势差与电场强度的关系 考点二 电势差与电场强度的关系 (1)电势差与电场强度的关系式：____，其中为电场中两点间沿__________的距离。 (2)电场强度的方向和大小：电场中，电场强度方向是指__________最快的方向。在匀强电场中，电场强度在数值上 等于沿__________单位距离上降低的______。 电势降低 电场方向 电势 知识点2.两个重要推论 推论1：如图甲所示，匀强电场中任一线段AB的中点C的电势，。 推论2：如图乙所示，若匀强电场中两线段且，则。 知识固本 2025 知识点3.E=U/d在非匀强电场中的三点妙用 考点二 电场强度的理解和计算 1.判断电场强度大小：等差等势面越密，电场强度越大。 2.判断电势差的大小及电势的高低：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。 3.利用图像的斜率判断电场强度随位置变化的规律：，斜率的绝对值表示电场强度的大小， 正负表示电场强度的方向。 知识点4.等分法及其应用 (1)等分法 如果把某两点间的距离等分为段，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 知识固本 2025 考向1 匀强电场中电场强度与电势差的关系 1.如图所示，在匀强电场中有直角三角形BOC，电场方向与三角形所在平面平行，若三角形三顶点 处的电势分别为，且边长，则下列说法 中正确的是( ) C A.电场强度的大小为 B.一个电子在O点由静止释放后会做曲线运动 C.电场强度的大小为 D.一个电子在O点由静止释放后会沿直线OB运动 由匀强电场的特点可知，B、C连线中点D的电势为。连接OD，即为一条等势线，作出过D点且与OD垂直的线ED，如图所示,即为电场线， 考向洞察 2025 考向1 匀强电场中电场强度与电势差的关系 2.(多选)如图所示，A、B、C为一质子的运动轨迹(未画出)上的三个点，这三个点恰好在匀强电场 中的一个圆上，线段BC过圆心O，圆的半径，线段。P为线段AB上的一点， 。质子只在电场力的作用下运动，质子在A点的动能为，从A点运动到C点， 动能变为，从C点运动到B点，动能变为，则( ) AD A.A、C两点间的电势差 B.A、B两点间的电势差 C.A、B、C三点中A点的电势最高 D.电场的方向沿着CP，并且由P指向C 质子由A到C，由A到B,根据动能定理，解得若令C点的电势为0，则可以解得A点的电势和B点的电势。匀强电场中，平行等间距的两条线段的电势差相等，即O点的电势等于A点的电势，则AO为一条等势线，由几何知识知，则电场的方向沿着CP，并且由高电势点指向低电势点。 考向洞察 2025 考向2.非匀强电场中电场强度与电势差的关系 放电极与集尘极之间的电场是非匀强电场，故P、M间的电势差不等于M、N间的电势差。 3.如图为静电除尘器除尘原理的示意图，是直流高压电源的两极，图示位置的P、M、N三点在同一直线上， 且。尘埃在电场中通过某种机制带上负电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的， 下列判断正确的是( ) C A.是直流高压电源的正极 B.电场中P点的场强小于M点的场强 C.电场中M点的电势低于N点的电势 D.电场中P、M间的电势差等于M、N间的电势差 带负电的尘埃向集尘极迁移，说明集尘极接直流高压电源的正极，是直流高压电源的负极； 因P点离放电极较近，P点的电场线比M点的电场线密，所以电场中P点的场强大于M点的场强； 由于集尘极带正电，电势高，而沿着电场线方向电势逐渐降低，所以电场中M点的电势低于N点的电势； 考向洞察 2025 考向2.非匀强电场中电场强度与电势差的关系 4.雷电击中地面或高压输电线掉落到地面时，都会在以落地点为中心的一定区域内的地面上形成一个强电流场，如 果有人站在这个区域内，双脚间会存在一定的电势差，叫作“跨步电压”。如图所示，一条电势远高于地面的高压直 流输电线掉落在地面上的O点点附近地质结构分布均匀)，图中O、A、B、C在同一直线上，BD是过B点圆的切 线，，电线落地时恰好有人单脚着地站在B点，以下说法正确的是( ) B A.图中的虚线是等势线，其中A、B、C三点中，C点的电势最高 B.地面上电子由C向O定向移动 C.为了安全，人应该沿BD方向迈大步快速脱离 D.A、B、C、D四点间电势差大小关系为 在电场中，因为，且随着半径的增大，电场强度逐渐变小，则，而因为，则。 根据题意可知图中的虚线是等势线，因为O点的电势最高，且逐步往外电势慢慢降低； 在地面上，电子带负电，受电场力的方向与电场线的方向相反； 当人的步伐越大时，根据公式定性分析出电压的大小会随着步伐的增大而增大； 考向洞察 2025 知识点1.几种常见的电场的等势面的特点 考点三 场线、等势面与带电粒子的运动轨迹问题 电场 等势面(虚线)图样 特点 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 两电荷连线的中垂面为等势面 等量正点电荷的电场 在电荷连线上，中点电势最低；在中垂线上，中点电势最高 知识固本 2025 考点三 场线、等势面与带电粒子的运动轨迹问题 知识点2.电场线结合运动轨迹的求解方法 (1)首先根据带电粒子运动轨迹弯曲的方向判断出受力的方向，带电粒子所受的静电力方向沿电场线指向运动轨迹的 凹侧，再根据粒子的电性判断电场强度的方向。 (2)根据电场线的疏密，判断加速度的大小关系。 (3)带电粒子的轨迹的切线方向为该处的速度方向。 (4)根据静电力的方向与速度方向的夹角是锐角还是钝角判断静电力的做功情况。 知识固本 2025 知识点3.等势面(线)结合运动轨迹的求解方法 考点三 场线、等势面与带电粒子的运动轨迹问题 根据带电粒子在不同的等势面(线)之间移动，结合题意确定静电力做正功还是做负功、电势能的变化情况或等势面 (线)的电势高低，垂直等势面(线)画出电场线来分析。 (1)首先根据带电粒子运动轨迹弯曲的方向判断出受力的方向，带电粒子所受的电场力方向沿电场线指向运动轨迹的 凹侧，再根据粒子的电性判断场强的方向。 (2)根据电场线的疏密，判断加速度大小的关系。 (3)带电粒子的轨迹的切线方向为该处的速度方向。 (4)根据电场力的方向与速度方向的夹角是锐角还是钝角判断电场力的做功情况。 知识固本 2025 考向1.电场线与运动轨迹问题 1.如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，M和N 是轨迹上的两点。设M点和N点的电势分别为，粒子在M点和N点时加速度大小分别为，速度大小 分别为，电势能分别为，下列判断正确的是( ) A A. B. C. D. 根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，由于带电粒子带负电，因此电场线指向右上方，根据沿电场线方向电势降低，可知，电场线密的地方电场强度大，故N点的电场强度较大，粒子受到的电场力较大，根据牛顿第二定律，加速度也较大，。根据带电粒子受力情况可知，若粒子从M到N运动，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故带负电粒子通过M点时的动能比通过N点时的动能小，即有，在M点的电势能比在N点的电势能大，则有；若粒子从N到M，电场力做负功，动能减小，电势能增大，则有 考向洞察 2025 考向2 等势面与运动轨迹问题 根据电场线疏密程度表示电场强度大小可知，N处电场强度大于M处电场强度，则； 电荷受到的静电力方向大致指向曲线轨迹的凹侧，故由M到N过程，静电力做负功，电势能增大，故， 2.图中虚线所示为某静电场的等势面，相邻等势面间的电势差都相等；实线为一试探电荷仅在静电力作用下的运动 轨迹。该试探电荷在M、N两点受到的静电力大小分别为和，相应的电势能分别为和，则( ) C A. B. C. D. 考向洞察 2025 由于电场线方向未知，无法判断粒子的电性；根据电场线疏密表示电场强度大小，粒子所受静电力逐渐减小，加速度减小，粒子所受静电力逐渐增大，加速度增大；已知，由于MN段场强大于NQ段场强，所以MN两点电势差大小大于NQ两点电势差大小；根据静电力做功公式粒子从等势线2到3静电力做的功小于粒子从等势线2到1静电力做的功，所以粒子到达等势线3的动能变化量比粒子到达等势线1的动能变化量小。 考向3.电场线、等势线与运动轨迹问题 3.如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线1、2、3分别为三条等势线，三条等势线与其中一条 电场线的交点依次为M、N、Q点，已知，电荷量相等的两带电粒子从等势线2上的O点 以相同的初速度飞出，仅在静电力作用下，两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，则( ) D A.粒子一定带正电，粒子一定带负电 B.MN两点电势差大小等于NQ两点电势差大小 C.粒子的加速度逐渐增大，粒子的加速度逐渐减小 D.粒子从出发到等势线3过程的动能变化量比粒子从出发到等势线1过程的动能变化量小 考向洞察 2025 04 真题练习 命题洞见 2025 1.重庆·高考真题)沿空间某直线建立轴，该直线上的静电场方向沿轴，其电 电势的随位置变化的图像如图所示，一电荷都为带负电的试探电荷，经过点时 动能为，速度沿轴正方向若该电荷仅受电场力。则其将( ) B A.不能通过点 B.在点两侧往复运动 C.能通过点 D.在点两侧往复运动 带负电的试探电荷在处动能为，电势能为，总能量为，且试探电荷速度沿轴正方向，在区域试探电荷受到沿轴正方向的静电力，做加速运动，在处速度最大，试探电荷继续运动到右侧，做减速运动，当速度为零时，电势能为，即运动到电势为处减速到零，开始向轴负方向运动，后反向回到处动能仍为，继续向左运动，在电势为处减速到零又反向，不会运动到处，即试探电荷在点两侧往复运动。 真题练习·命题洞见 2025 2.湖南·高考真题)真空中有电荷量为+4q和q的两个点电荷，分别固定在轴上和0处。设无限远处电势为0， 正半轴上各点电势 随变化的图像正确的是( ) D A. B. C. D. 点电荷周围的电势公式 ，设x’处的电势为0，得 解得 故可知当 时， ；当 时， 。 真题练习·命题洞见 2025 3.湖北·高考真题)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为、，电场强度大小分别为 EM, EN。下列说法正确的是( ) C A.若，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B.若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则 D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则 沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知若则M点到电荷Q的距离比N点的近. 场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知若EM<EN则M点到电荷Q的距离比N点的远 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则是逆着电场线运动，电势增加 若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则是逆着电场线运动；根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN 真题练习·命题洞见 2025 4.甘肃·高考真题)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的 运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面的交点，下列说法正确的是( ) A.粒子带负电荷 B.M点的电场强度比N点的小 C.粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D.粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 √ √ √ 根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧可知，带电粒子带正电 等差等势面越密集的地方场强越大，故M点的电场强度比N点的小 粒子带正电，因为M点的电势大于在N点的电势，故粒子在M点的电势能大于在N点的电势能；由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，故可知当电势能最大时动能最小，故粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小. 真题练习·命题洞见 2025 5.山东·高考真题)如图所示，带电量为的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为的 光滑绝缘斜面。质量为、带电量为的小滑块从斜面上A点由静止释放，滑到与小球等高的B点时加速度为零， 滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为S，重力加速度大小为，静电力常量为，下列说法正确的是( ) AD A.OB的距离 B.OB的距离 C.从A到C，静电力对小滑块做功 D.AC之间的电势差 由题意知小滑块在B点处的加速度为零，则根据受力分析有沿斜面方向 解得： 因为滑到C点时速度为零，小滑块从A到C的过程，静电力对小滑块做的功为W，根据动能定理有 解得： 真题练习·命题洞见 2025 6.湖北·高考真题)关于电荷和静电场，下列说法正确的是( ) A.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B.电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C.点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将减小 D.点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 √ √ 根据电荷守恒定律可知一个与外界没有电荷交换的系统，这个系统的电荷总量是不变的 根据电场线和等势面的关系可知电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，电场力做正功，电势能减小，可知正电荷将从电势高的地方向电势低的地方运动，负电荷将从电势低的地方向电势高的地方运动， 真题练习·命题洞见 2025 7.广东·高考真题)污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉 淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属 圆盘置于底部、金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线 为等势面。M点和N点在同一电场线上，M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有 ( ) AC A.M点的电势比N点的低 B.N点的电场强度比P点的大 C.污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做正功 D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大 沿着电场线方向电势降低，故M点的电势比N点的低，污泥絮体带负电，根据可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大，污泥絮体从M点移到N点，电势能减小，电场力对其做正功。 真题练习·命题洞见 2025 9.海南·高考真题)如图所示，正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中带正 电，C带负电,O,M,N为边的四等分点，下列说法正确的是( ) BC A.M、两点电场强度相同 C.负电荷在M点电势能比在点时要小 D.负电荷在点电势能比在O点时要大 B. M、两点电势相同 由题知，，则根据点电荷的电势分布情况可知 则带负电的小球在运动过程中，电势能先减小后增大，且 则小球的电势能与机械能之和守恒，则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能； 从M点运动到N点的过程中，电场力先做正功后做负功。 真题练习·命题洞见 2025 10.全国·高考真题)在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负 电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是 轨迹上的两点，，则小球( ) BC A.在运动过程中，电势能先增加后减少 B.在P点的电势能大于在N点的电势能 C.在M点的机械能等于在N点的机械能 D.从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 ，则根据点电荷的电势分布情况可知，则带负电的小球在运动过程中，电势能先减小后增大，且，则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能. 从M点运动到N点的过程中，电场力先做正功后做负功. 真题练习·命题洞见 2025 本课时结束 下节课再见！ THANK YOU $$