高三物理一轮复习——电场能的性质的理解

高三物理一轮复习——电场能的性质的理解知识梳理

1．电势高低的四种判断方法

(1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低．

(2)依据电场力做功：根据U AB＝W AB

q，将W AB、q的正负号代入，由U AB的正负判断φA、φB

的高低．

(3)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．

(4)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低．2．电势能大小的四种判断方法

(1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大．

(2)电荷电势法：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．

(3)公式法：由E p＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行判断．

(4)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大．

例1(2019·全国卷Ⅲ·21改编)如图1，电荷量分别为q和－q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点．则()

图1

A．a点和b点的电势相等

B．a点和b点的电场强度大小相等

C．a点和b点的电场强度方向相反

D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加

答案B

解析a、b两点到两点电荷连线的距离相等，且关于两点电荷连线中点对称，可知a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，选项B正确，C错误；两个顶点a、b在两点电荷q和－q连线的垂直平分面两侧，故a点和b点电势不相等，且φb>φa，将负电荷从a点移到b 点，电场力做正功，电势能减少，选项A、D错误．

变式1(2019·浙江稽阳市联考)如图2所示，空间某处为一匀强电场E和一场源正点电荷

Q 的复合场，在以Q 点为圆心的同一圆周上，有a 、b 、c 、d 四点，其中a 、c 在同一竖直直径上，b 、d 在同一水平直径上，下列对这个复合电场的研究中正确的是( )

图2

A ．a 点的场强与c 点的相同

B ．b 点的电势可能比d 点高

C ．将一负电荷从a 点沿圆弧经b 点移到c 点，电场力先做正功后做负功

D ．负电荷在a 点的电势能等于在c 点的电势能

答案 D

解析 a 点与c 点场强方向不同，A 错误；正点电荷Q 在b 、d 两点产生的电势相同，沿匀强电场E 电场线方向电势降低，由此可知b 点电势低，B 错误；按C 选项路径移动负点电荷，电场力先做负功后做正功，C 错误；a 、c 两点的电势相同，则负电荷在a 点的电势能等于在c 点的电势能，故D 正确．

变式2 (2019·浙江浙南名校联盟期末)如图3所示，空间有一圆锥OBD ，点A 、E 分别是两母线的中点．现在顶点O 处固定一正的点电荷，下列说法中正确的是( )

图3

A ．

B 、D 两点的电场强度相同

B ．平行于底面的圆心为O 1的截面为等势面

C ．将一负的试探电荷从A 点沿直径移到E 点，试探电荷的电势能先增大后减小

D ．若O 1点的电势为φ1，O 2点的电势为φ2，则O 1、O 2中点的电势小于φ1＋φ22

答案 D

解析 点B 、D 到O 点的距离相等，根据点电荷的场强公式E ＝k Q r 2分析可知，B 、D 两点的电场强度大小相等，但方向不同，故A 错误；点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面，平行于底面的圆心为O 1的截面上各个点到O 点的距离不等，故不是等势面，故B 错误；将一负的试探电荷从A 点沿直径移到E 点，电势先升高后降低，电势能先减小后增大，

C错误；设O1、O2的中点为P，由于O1P间场强大于PO2间场强，由U＝Ed知，O1P间的

电势差大于PO2间的电势差，则有：φ1－φP>φP－φ2，则φP<φ1＋φ2

2

，故D正确．