第9章 第2讲 电场能的性质(课件PPT)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习(福建专版)
2026-10-13
|
72页
|
2人阅读
|
0人下载
教辅
摘要:
该高中物理高考复习课件聚焦“电场能的性质”专题,覆盖静电力做功、电势能、电势、电势差、等势面及电场图像等核心考点,依据高考评价体系分析电势差与电场强度关系、等势面应用等高频考点权重,归纳电势比较、图像分析等常考题型,构建系统复习框架。
课件亮点在于高考真题深度融入与应试技巧指导,如结合2025甘肃高考题解析电势高低判断,通过“关键点拨”总结φ-x图像斜率分析电场强度等方法,培养学生科学推理和能量观念素养。微点判断直指易错点,助力学生掌握答题技巧,教师可依托此课件实现精准复习,提升备考效率。
内容正文:
电场能的性质
第二讲
[精要回顾]
|课|前|
路径
初、末位置
匀强
零势能
零电势
电势相同
[微点判断]
(1)(人教必修3 P26“思考与讨论”·改编)静电力做功与重力做功一样,都与路径无关。 ( )
(2)(2024·湖北高考T8D)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。 ( )
(3)(人教必修3 P34T4·改编)电场中两个电势不相同的等势面不可能相交。
( )
√
×
√
(4)电场中,场强方向是电势降落最快的方向。 ( )
(5)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,若φM>φN,则M点到电荷Q的距离比N点的远。 ( )
(6)等势线越密的地方,电场线越密,电场强度越大。 ( )
√
×
√
逐点清(一) 电势高低及电势能大小的比较
逐点清(二) 电势差与电场强度的关系
01
02
CONTENTS
目录
逐点清(三) 等势面的理解和应用
逐点清(四) 电场中的三类图像问题
03
04
课时跟踪检测
05
逐点清(一) 电势高低及电势能大
小的比较
1.[电势高低的判断](2025·甘肃高考)如图所示,两极板不平行的电容器与直流电源相连,极板间形成非匀强电场,实线为电场线,虚线表示等势面。M、N点在同一等势面上,N、P点在同一电场线上。下列说法正确的是( )
A.M点的电势比P点的低
B.M点的电场强度比N点的小
C.负电荷从M点运动到P点,速度增大
D.负电荷从M点运动到P点,电场力做负功
√
解析:M、N两点在同一等势面上,电势相等,N、P在同一电场线上,电场线方向由上到下,沿电场线方向电势逐渐降低,可知N点电势高于P点电势,则M点电势高于P点电势,A错误;M点电场线分布比N点密集,可知M点电场强度比N点大,B错误;负电荷从M点运动到P点,电势降低,电势能增加,则电场力做负功,动能减小,速度减小,C错误,D正确。
2.[电场强度、电势、电势能的综合]如图所示,A、B、C、D为匀强电场中的四点,它们的连线构成正方形,其中AD边与电场线平行,O点为AC与BD连线的交点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在O点,下列说法正确的是 ( )
A.C、D两点的电场强度相同
B.A、B两点的电势不相等
C.将电子沿直线从B点移动到C点,电场力做正功
D.将电子沿直线从C点移动到D点,电势能先减小后增大
√
解析:O点的正点电荷在A、B、C、D四点的电场方向如图所示,由图可知C、D两点的电场强度方向不相同,故C、D两点的电场强度不相同,A错误;在匀强电场中A、B两点的电势相等,在点电荷形成的电场中A、B两点的电势相等,故A、B两点的电势相等,B错误;在点电荷形成的电场中B、C两点的电势相等,故将电子沿直线从B点移动到C点,点电荷对电子做功为零,匀强电场对电子做负功,故电场力做负功,
C错误;CD边与匀强电场方向垂直,将电子沿直线从C点
移动到D点,匀强电场对电子不做功,点电荷对电子先做
正功后做负功,故电势能先减小后增大,D正确。
1.电势高低的判断方法
(1)根据电场线:沿电场线的方向电势降低。
(2)根据UAB=:判断UAB正负,确定φA和φB的高低。
关键点拨
2.电势能变化的判断方法
(1)根据电场力做功:电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。
(2)根据Ep=φq:正电荷在电势越高处电势能越大;负电荷在电势越高处电势能越小。
逐点清(二) 电势差与电场强度的关系
1.[E=在匀强电场中的应用]如图所示,在平行于匀强电场的平面上以O点为圆心作半径为10 cm的圆,在圆周上取A、B、C、D四点,AD为圆的直径,OC与OD成53°,OB垂直于AD,C点电势为0 V,已知匀强电场的场强大小为1.0×104 V/m,cos 53°=0.6。则( )
A.D点电势为400 V
B.O点电势高于B点电势
C.A、C两点间的电势差为1.4×103 V
D.电子在A点的电势能小于在D点的电势能
√
解析:C、D两点间的电势差为UCD=EdCD=ER(1-cos 53°)=1.0×104×0.1
×(1-0.6)V=400 V,由于C点电势为0 V,则有UCD=φC-φD=0-φD=400 V,可得D点电势为φD=-400 V,故A错误;由于OB连线与电场线方向垂直,所以O点电势等于B点电势,故B错误;A、C两点间的电势差为UAC=
EdAC=ER(1+cos 53°)=1.0×104×0.1×(1+0.6)V=1 600 V,故C错误;根据沿电场线方向电势降低可知,A点电势高于D点电势,根据Ep=qφ,由于电子带负电,所以电子在A点的电势能小于在D点的电势能,故D正确。
2.[E=在非匀强电场中的应用](2025·福建三明模拟)如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为φA=30 V,B点的电势为φB=-10 V,则C点的电势( )
A.φC=10 V B.φC>10 V
C.φC<10 V D.上述选项都可能正确
√
解析:由于AC之间的电场线比CB之间的电场线密,故AC间的电场强度较大,根据E=,可知相等距离之间电场强度越大,电势差越大,即UAC>UCB,所以φA-φC>φC-φB,可得φC<=10 V,C正确。
3.[等分法确定电场强度的大小和方向](2025·河南高考)如图所示,在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点,其电势分别为6 V、4 V、2 V;a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向,则正确的是 ( )
√
解析:匀强电场中任意两点间的中点电势等于这两点电势的平均值,可知ac连线的中点d的电势与b点电势相同,bd连线所在平面为该匀强电场的等势面,由电场线垂直于等势面且由高电势指向低电势,可知该匀强电场的电场线沿ac方向且由a指向c,故选C。
1.UAB=Ed中,d为A、B两点沿电场线方向的距离。
2.在非匀强电场中,距离相等的两点间,电场强度越大,电势差越大。
3.等分法确定电场线及电势高低的解题思路
关键点拨
逐点清(三) 等势面的理解和应用
几种典型电场的等势面
电场 匀强电场 点电荷的电场 等量异种点电荷的电场 等量同种(正)点电荷的电场
等势面
重要
描述 垂直于电场线的一簇平面 以点电荷为球心的一簇球面 连线的中垂线上电势处处为0 两正点电荷连线上,中点的电势最低;中垂线上,中点的电势最高
1-1.(人教必修3 P50T1)如图表示某电场等势面的分布情况。
(1)如果把电子从b等势面移动到e等势面,静电力做功是多少?
题点1 对等势面的理解
解析:把电子从b等势面移到e等势面,静电力做功为Wbe=-e(φb-φe)=15 eV。
答案:15 eV
(2)在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷,试比较它们所受静电力的大小和电势能的大小。
解析:由于A点的等势面比B点密集,故A点的电场强度比B点的大,电荷量相等的试探电荷在A点所受的静电力比在B点所受的静电力大。A、B在同一个等势面上,电荷量相等的试探电荷在这两点的电势能相等。
答案:见解析
1-2.(2025·北京高考)某小山坡的等高线如图,M表示山顶,A、B是同一等高线上两点,MA、MB分别是沿左、右坡面的直滑道。山顶的小球沿滑道由静止滑下,不考虑阻力,则 ( )
A.小球沿MA运动的加速度比沿MB的大
B.小球分别运动到A、B点时速度大小不同
C.若把等高线看成某静电场的等势线,则A点电场强度比B点大
D.若把等高线看成某静电场的等势线,则右侧电势比左侧降落得快
√
解析:等高线越密集,坡面越陡,设坡面与水平面夹角为θ,根据牛顿第二定律有mgsin θ=ma,解得a=gsin θ,MB对应的等高线更密集,坡面更陡,小球沿着MB运动的加速度比沿着MA运动的加速度大,A错误;A、B在同一等高线上,小球下落高度相同,根据机械能守恒定律可知,小球运动到A、B点时速度大小相同,B错误;等势线越密集,电场强度越大,B处等势线更密集,则A点电场强度比B点小,C错误;等势线越密集,电势降落越快,则右侧电势比左侧降落得快,D正确。
|教|考|衔|接|
人教版教材习题考查对等势面特点的理解,定量计算静电力做功和比较静电力、电势能的大小;2025年北京高考题将等高线与等势线相结合,考查对等势面特点的理解。试题图景非常相似、考查知识点类似,这启示我们要学通、学透教材,深挖教材习题的考评价值。
2.(2025·北京东城二模)如图所示,虚线为某点电荷产生的电场的等势线,相邻等势线间的电势差相等;实线为一个α粒子仅在静电力作用下的运动轨迹。在α粒子从A经B运动到C的过程中 ( )
A.α粒子的加速度先减小后增大
B.静电力对α粒子先做负功后做正功
C.α粒子的动能先增大后减小
D.α粒子的电势能先减小后增大
题点2 运动轨迹与等势面的综合
√
解析:由题图可知,α粒子从A经过B运动到C的过程中,α粒子先靠近点电荷后远离点电荷,所受静电力先增大后减小,加速度也先增大后减小,故A错误;由轨迹的弯曲情况,静电力应指向轨迹凹侧,且与等势面垂直(电场线垂直该处等势面),可知α粒子受到的静电力为斥力,故α粒子从A经B运动到C的过程中,静电力对α粒子先做负功后做正功,α粒子的动能先减小后增大,α粒子的电势能先增大后减小,故B正确,C、D错误。
1.等势面的特点
(1)等势面与电场线相互垂直,且沿电场线的方向电势降低。
(2)等势线越密的地方,电场强度越大。
关键点拨
2.分析等势面(线)与粒子运动轨迹综合问题的方法(只受电场力)
(1)先根据电场力沿着垂直于等势面方向且指向运动轨迹弯曲的凹侧,确定带电粒子所受电场力的方向。
(2)再结合等势面的电势高低关系确定电场线的方向,进而确定带电粒子的电性。
(3)最后根据带电粒子在不同的等势面之间移动,结合题意确定电场力做功、电势能的变化情况等。
逐点清(四) 电场中的三类图像问题
类型1 φ⁃x图像
1.(2025·海南高考)某静电场电势φ在x轴上的分布如图所示,图线关于φ轴对称,M、P、N是x轴上的三点,OM=ON。有一电子从M点静止释放,仅受x方向的电场力作用,则下列说法正确的是 ( )
A.P点电场强度方向沿x轴负方向
B.M点的电场强度小于N点的电场强度
C.电子在P点的动能小于在N点的动能
D.电子在M点的电势能大于在P点的电势能
√
解析:由题图可知,在x正半轴,电势沿x轴正方向逐渐降低,则电场强度方向沿x轴正方向,故A错误;φ⁃x图像的斜率表示电场强度,由题图可知,M点的电场强度与N点的电场强度大小相等、方向相反,故B错误;电子在电势低处电势能大,故电子在P点的电势能小于在N、M点的电势能,根据能量守恒定律可知,电子在P点的动能大于在N点的动能,故C错误,D正确。
类型2 E⁃x图像
2.(双选)沿电场中某条电场线方向建立x轴,该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示,x轴正方向为电场强度E的正方向,坐标轴上的点O、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应,相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从O点由静止释放,运动到A点时动能为Ek,仅考虑静电力作用,则下列说法正确的是 ( )
A.从O点到C点,电势先升高后降低
B.粒子先做匀加速运动,后做变加速运动
C.粒子运动到C点时动能大于3Ek
D.粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量
√
√
解析:由题图可知从O点到C点,电场强度方向相同,沿电场线方向电势一直降低,A错误;电场强度大小不断变化,静电力大小也不断变化,带正电的粒子的加速度不断变化,做变加速运动,B错误;根据E随x的变化规律可知,AC段电场强度平均值大于OA段电场强度平均值,AC段静电力做的功大于2Ek,则粒子运动到C点时动能大于3Ek,C正确;粒子在AB段受到的平均静电力大于在BC段受到的平均静电力,则AB段静电力做的功大于BC段静电力做的功,所以粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量,D正确。
类型3 Ep⁃x图像
3.(2025·辽宁朝阳模拟)某静电场中,一带负电粒子仅在电场力的作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位置x变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.x1处电场强度最大
B.x2处电势最高
C.粒子在x1处动能最大
D.粒子从x1到x2电场力做正功
√
解析:根据ΔEp=-W电=-qEΔx可知,Ep⁃x图像的切线斜率的绝对值表示电场力大小,则x1处粒子受到的电场力为0,电场强度为0,故A错误;根据Ep=qφ,由于粒子带负电,所以电势越高,电势能越小,则x1处电势最高,故B错误;由于粒子只受电场力作用,所以动能与电势能之和保持不变,由于粒子在x1处电势能最小,所以粒子在x1处动能最大,故C正确;由题图可知,粒子从x1到x2电势能增大,所以电场力做负功,故D错误。
1.φ⁃x图像问题的分析技巧
(1)φ⁃x图像上某点切线的斜率的绝对值表示电场强度的大小,φ⁃x图像存在极值,其切线的斜率为零,则对应位置处电场强度为零。
(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。
关键点拨
2.E⁃x图像问题的分析技巧
(1)判定场强E的方向:E>0表示场强沿正方向,E<0表示场强沿负方向。
(2)在E⁃x图像上,图线与x轴所围成的面积表示两点间电势差,如图所示。
3.Ep⁃x图像问题的分析技巧
(1)根据电势能的变化可以判断静电力做功的正负。
(2)根据W=Fx=Ep0-Ep,整理得Ep=Ep0-Fx,图像Ep⁃x的斜率大小为静电力大小。
课时跟踪检测
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1.(2025·河北高考)《汉书》记载“姑句家矛端生火”,表明古人很早就发现了尖端放电现象。若带电长矛尖端附近某条电场线如图,则a、b、c、d四点中电势最高的是 ( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
√
解析:根据沿电场线方向电势逐渐降低,可知电势最高的是d点,故选D。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
2.(2025·全国卷)匀强电场中,一带正电的点电荷仅在电场力的作用下以某一初速度开始运动,则运动过程中,其 ( )
A.所处位置的电势一定不断降低
B.所处位置的电势一定不断升高
C.轨迹可能是与电场线平行的直线
D.轨迹可能是与电场线垂直的直线
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:在匀强电场中,带正电的点电荷所受电场力恒定,方向与电场线方向一致。若初速度方向与电场力方向相反,电荷会先减速至零再反向加速,在减速阶段,电荷沿电场线反方向运动,电势升高,因此电势不一定一直降低,故A错误;若初速度方向与电场力方向相同,电荷将一直加速,电势不断降低,故B错误;若初速度方向与电场力方向共线,电荷将做匀变速直线运动,轨迹与电场线平行,故C正确;若初速度方向与电场力方向垂直,电荷将做类平抛运动,轨迹是曲线,故D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
3.光伏电站的核心部件由半导体材料制成,一半导体
材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示,
取O点的电势为零,则该电场中N点到P点的电势φ随位置x变化的图像可能为 ( )
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:由E⁃x图像可知从N点到P点电场强度先增大后减小且方向相同,根据E==可知,φ⁃x图像的斜率表示电场强度,可知φ⁃x图像的斜率从N点到P点先变大后变小,O点电场强度最大,则φ⁃x图像在O点的斜率最大,故选C。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
4.(2025·云南高考)某介电电泳实验使用非匀强电场,该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为-2 V、-1 V、1 V、2 V的等势线上,则 ( )
A.a、b、c、d中a点电场强度最小
B.a、b、c、d中d点电场强度最大
C.一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV
D.一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:根据等势面越密集电场强度越大,可知a、b、c、d中a点电场强度最大,故A、B错误;一个电子从b点移动到c点电场力做功为Wbc=-eUbc=2 eV,故C正确;一个电子从a点移动到d点电场力做功为Wad=-eUad=4 eV,电场力做正功,则电势能减小,可知一个电子从a点移动到d点电势能减小了4 eV,故D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
5.(2025·广州期末)高铁站内两段水平钢轨连接处设置有8 mm厚的机械绝缘节,其起着电气绝缘和机械连接的作用,拉开后各部分如图甲所示。某次列车经过绝缘节时,钢轨A、B之间产生了约为60 V的电势差,此时绝缘节顶部空间的等势面分布如图乙所示,其中c点位于绝缘节正上方,下列说法正确的是( )
A.a点的电势低于b点
B.负电荷在a点电势能比在c点大
C.c点场强方向沿着x轴正方向
D.绝缘节顶部的场强约为7.5×103 V/m
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:由题图乙可知,a点的电势与b点相等,故A错误;由题图乙可知,a点电势比c点高,则负电荷在a点电势能比在c点小,故B错误;c点场强方向与等势线垂直并指向低电势处,则c点场强方向沿着x轴负方向,故C错误;绝缘节顶部的场强约为E===7.5×103 V/m,故D正确。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
6.空间中存在方向平行于x轴的电场,其电势φ随x的变化关系如图所示。一带电粒子沿x轴正方向、以速度大小v0由O点射出,粒子运动到c点时的速度恰好为0,已知粒子仅受静电力作用。下列说法正确的是 ( )
A.电场强度大小恒定,且沿x轴负方向
B.从a点到b点,粒子的电势能增加
C.粒子在b点的速度大小为v0
D.粒子将在O、c两点间一直做往返运动
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:φ⁃x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,由题图可知电场强度大小恒定,沿电场强度方向电势降低,故电场强度沿x轴正方向,A错误;电场强度沿x轴正方向,带电粒子从O点开始做匀减速运动至c点,可知带电粒子所受静电力沿x轴负方向,所以粒子带负电,负电荷所处位置的电势越小,其电势能越大,粒子从a点到b点,电势减小,则电势能增加,B正确;
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
从O到c,由动能定理有-4φ1q=0-m,从O到b,由动能定理有-2φ1q
=m-m,联立解得vb=v0,C错误;粒子从O点开始做匀减速运动至c点,然后由c点沿x轴负方向做匀加速直线运动,到O点时速度不为0,不会在O、c两点间做往返运动,D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
7.(2025·合肥模拟)如图为围棋棋盘的简化模型,匀强电场平行于该棋盘,每个小格均为正方形,边长L=2 cm。O、a、b、c点为棋盘上四个点,带电荷量q=-1.5×10-4 C的棋子在b点时电势能为Ep=1.5×10-2 J。棋子由a点分别移到b点和c点,电场力做功均为W=-4.5×10-2 J。下列说法正确的是( )
A.电场强度大小为50 V/m
B.电场强度方向由O点指向a点
C.棋子在棋盘上由O点移到b点电势能减少1.5×10-2 J
D.O点的电势为0
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:棋子由a点分别移到b点和c点,电场力做功相同,则b、c两点电势相同,为φb=φc==-100 V,可知Uab=Uac==300 V,则φa=200 V,电场线与等势面垂直,因此电场方向与bc连线垂直,沿aO连线,由a指向O,故B错误;由几何关系可知O点到bc连线的距离等于aO距离的一半,因此O点电势为0,故D正确;UaO=φa-φO=200 V,由几何知识可知daO=4 cm,则电场强度E== V/cm=50 V/cm,故A错误;
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
棋子在棋盘上由O点移到b点,电场力做功为WOb=UObq=-1.5×10-2 J,根据功能关系可知,棋子在棋盘上由O点移到b点,电势能增加了1.5×10-2 J,故C错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
√
8.(2025·白银三模)一种电子透镜的部分电场分布如图所示,虚线为等差等势面。电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示,a、b、c是轨迹上的三个点,取c点电势为0,电子从a点运动到b点电势能变化了10 eV,则 ( )
A.a点电势为-15 V
B.电子在b点的电势能为-5 eV
C.b点的电场强度比c点的大
D.电子的运动轨迹与其中的一条电场线重合
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:根据电场线的方向与等势面垂直,可知题图中电场线的方向大体沿左上—右下方向,电子从a到c的过程中,运动轨迹向上弯曲,说明电子受到的电场力的方向指向左上方,则电子从a到c的过程中受到的电场力的方向与电场线方向之间的夹角为钝角,电场力做负功,所以电子从a点运动到b点电势能增大10 eV,电子带负电,则b点的电势比a点的电势低10 V,结合题图可知相邻两等势面间的电势差为5 V,取c点电势为0,则a点的电势为φa=15 V,故A错误;
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
取c点电势为0,相邻两等势面间的电势差为5 V,可知b点电势为5 V,则电子在b点的电势能为Ep=-eφb=-e×5 V=-5 eV,故B正确;根据等势面越密的地方,电场强度越大,可知b点的电场强度小于c点的电场强度,故C错误;电场线的方向与等势面垂直,由题图可知电子运动的轨迹与等势面不垂直,则电子的运动轨迹不可能与其中的一条电场线重合,故D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
9.如图所示,电荷量绝对值均为q的两个等量异种点电荷分别位于M、N两点,P、Q是MN连线上的两点,且MP=PQ=QN=L。静电力常量为k。下列说法正确的是 ( )
A.P点电势与Q点电势相等
B.P、Q两点电场强度相同,大小均为
C.将电子从P点移动到Q点,电子的电势能增加
D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P、Q两点间电势差不变
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:由等量异种点电荷的电场线分布特点可知,P、Q两点电场强度大小相等,方向均由M指向N,根据沿电场线方向电势逐渐降低,可知P点电势高于Q点电势,由电场叠加原理可得P点电场强度大小为E1=+=,A、B错误;根据Ep=qφ可知,将电子从P点移动到Q点,电子的电势能增加,C正确;若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,则P、Q两点电场强度变为原来的2倍,而PQ间距不变,根据U=Ed可知,P、Q两点间电势差变大,D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
10.(2025·湖南怀化三模)如图所示,ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面,等势面与水平方向的夹角θ=37°,一带正电小球经过等势面A上的a点时,速度方向水平,小球沿直线运动,经过等势面D上的d点时速度恰好为零,已知小球质量为m=0.05 kg、带电荷量q=0.05 C,ad间
的距离为0.15 m,重力加速度g=10m/s2,sin 37°=,
cos 37°=,则下列说法正确的是( )
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
A.匀强电场的电场强度大小为7.5 N/C
B.小球在a点的速度大小为1.5 m/s
C.A和B两等势面的电势差UAB=0.375 V
D.若小球从d点沿da方向水平射入,则小球的运动轨迹为曲线
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:根据题意,对小球受力分析,如图所示,有qEcos θ=mg,解得E=12.5 N/C,选项A错误;根据牛顿第二定律有mgtan θ=ma,解得小球的加速度大小为a=7.5 m/s2,根据2ax=,解得小球在a点的速度大小为v0=1.5 m/s,选项B正确;小球在运动过程中,重力不做功,由动能定理有3UABq=0-m,解得UAB=-0.375 V,选项C错误;若小球从d点水平射入,小球受到的电场力和重力的合力的方向水平向左,小球做匀加速直线运动,选项D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
11.如图所示,在坐标轴Ox上,电荷量为-Q的点电荷a固定在x=0处,电荷量为+4Q的点电荷b固定在x=-r处。现有一电荷量为-q的点电荷c,在+x轴上从靠近x=0处由静止释放,不考虑重力及点电荷c对原电场的影响,取无穷远处电势能为零,在点电荷c的整个运动过程中,其瞬时速度v随时间t、电势能Ep随位置x变化的关系图像如图所示,其中可能正确的是 ( )
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:设在O点右侧距离O点x0处的P点场强为零,则k=k,解得x0=r,则在0<x<r范围内,场强沿x轴负方向,在x>r范围内,场强沿x轴正方向,沿电场线方向电势逐渐降低,取无穷远处电势为零,可知P点电势最高且大于零,当电荷量为-q的点电荷c,在+x轴上从靠近x=0处由静止释放时,先受到沿x轴正方向逐渐减小的电场力,做加速度减小的加速运动,电场力做正功,电势能减小,在x=r处加速度为零,速度最大,电势能最小且小于零;在x>r范围内,点电荷c受到的电场力沿x轴负方向,
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
因无穷远处的场强也为零,可知点电荷c所受电场力先增大后减小,加速度先增大后减小,则点电荷c做加速度先增大后减小的变减速运动,电场力做负功,电势能增加,故B正确,A、C、D错误。
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
12.(4分)(2024·福建高考)如图,圆心为O点、半径为R的圆周上有A、B、C、D、E、F、G、H八个等分点,G点固定有一带电量为-Q(Q>0)的点电荷,其余各点均固定有带电量为+Q的点电荷。已知静电力常量为k,则O点的电场强度大小为_______。M、N分别为OC、OG的中点,则M点的电势_____(填“大于”“等于”或“小于”)N点的电势;将一带电量为+q(q>0)的点电荷从M点沿图中 弧线移动到N点,电场力对该点电荷
所做的总功_______(填“大于零”“等于零”或“小于零”)。
大于
大于零
1
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
解析:根据对称性可知,A点和E点、B点和F点、D点和H点处的点电荷在O点处产生的电场强度的矢量和均为0,所以O点的电场强度等于C点和G点处的点电荷在O点处产生的电场强度的矢量和,由电场叠加原理可得,O点的电场强度大小为EO=+=。M点更靠近C点的+Q,N点更靠近G点的-Q,则M点电势大于N点的电势。将带电量为+q的点电荷从M沿移动到N点,电场力做功W=+qUMN=+q·(φM-φN)>0。
本课结束
更多精彩内容请登录:www.zghkt.cn
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。