第2講電場能的性質情境導思為了避免雷擊損壞建筑,我們常在建筑頂部安裝避雷針,如圖所示,雷雨天帶有負電的烏云飄過一棟建筑物上空時,在避雷針周圍形成電場,電場的等差等勢面a、b、c、d分布情況如圖所示,在等勢面中有A、B、C三點。(1)避雷針附近的電場是勻強電場嗎?A、B兩點電場強度哪個大?(2)a、b、c、d等勢面中的電勢哪個最低?(3)現有一帶負電的雨點從烏云中下落,電勢能如何變化?知識構建小題試做1.(多選)關于靜電場,下列結論普遍成立的是(

)[A]電場強度大的地方電勢高,電場強度小的地方電勢低[B]電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關[C]在負點電荷產生的靜電場中,場強方向都指向電勢降低最快的方向[D]沿電場線方向移動時,電勢一定降低CD小題試做2.(多選)避雷針上方有雷雨云時,避雷針附近的電場線分布如圖所示。圖中中央的豎直黑線AB代表了避雷針,CD為水平地面。MN是電場線上兩個點,則(

)CD考點一描述電場能的性質的物理量1.求靜電力做功的四種方法2.電勢能大小的判斷3.幾種常見的電場的等勢面的特點電場等勢面(虛線)圖樣特點勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場兩電荷連線的中垂面為等勢面等量正點電荷的電場在電荷連線上,中點電勢最低;在中垂線上,中點電勢最高[例1]【對相關物理量的理解】(2024·湖北卷,8)(多選)關于電荷和靜電場,下列說法正確的是(

)[A]一個與外界沒有電荷交換的系統,電荷的代數和保持不變[B]電場線與等勢面垂直,且由電勢低的等勢面指向電勢高的等勢面[C]點電荷僅在電場力作用下從靜止釋放,該點電荷的電勢能將減小[D]點電荷僅在電場力作用下從靜止釋放,將從高電勢的地方向低電勢的地方運動AC【解析】根據電荷守恒定律可知一個與外界沒有電荷交換的系統,這個系統的電荷總量是不變的,故A正確;根據電場線和等勢面的關系可知電場線與等勢面垂直,且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,故B錯誤;點電荷僅在電場力作用下從靜止釋放,電場力做正功,電勢能減小,其中正電荷將從電勢高的地方向電勢低的地方運動,負電荷將從電勢低的地方向電勢高的地方運動,故C正確,D錯誤。[例2]【相關物理量的分析】(2024·廣東卷,8)(多選)污水中的污泥絮體經處理后帶負電,可利用電泳技術對其進行沉淀去污,基本原理如圖所示,涂有絕緣層的金屬圓盤和金屬棒分別接電源正、負極,金屬圓盤置于底部,金屬棒插入污水中,形成如圖所示的電場分布,其中實線為電場線,虛線為等勢面。M點和N點在同一電場線上,M點和P點在同一等勢面上。下列說法正確的有(

)[A]M點的電勢比N點的低[B]N點的電場強度比P點的大[C]污泥絮體從M點移到N點,電場力對其做正功[D]污泥絮體在N點的電勢能比其在P點的大AC【解析】根據沿著電場線方向電勢降低可知M點的電勢比N點的低,故A正確;根據電場線的疏密程度可知N點的電場強度比P點的小,故B錯誤;污泥絮體帶負電,從M點移到N點,電場力對其做正功,電勢能減小,故C正確;M點和P點在同一等勢面上,則污泥絮體在M點的電勢能與在P點的電勢能相等,結合C項分析可知污泥絮體在P點的電勢能比其在N點的大,故D錯誤。B考點二電勢差與電場強度的關系1.勻強電場中電勢差與電場強度的關系(1)UAB=Ed,d為A、B兩點沿電場方向的距離。(2)沿電場強度方向電勢降落得最快。2.勻強電場中電勢關系的兩個重要結論(2)在勻強電場中,沿任意方向相互平行且相等的線段兩端點的電勢差相等。C方法點撥(2)結合電場線疏密判斷電勢差大小:在非勻強電場中,距離d相等的兩點間電場線分布越密,平均電場強度E越大,根據U=Ed知電勢差U越大,反之則電勢差U越小。BC[例6]【等分法求解勻強電場的電場強度】(2024·江蘇無錫期末)一勻強電場的方向平行于xOy平面,平面內a、b、c三點的位置如圖所示,三點的電勢分別為10V、10V、22V。下列說法正確的是(

)[A]電場強度的大小為2V/cm[B]坐標原點處的電勢為-1V[C]電子在a點的電勢能比在c點的低12eV[D]電子從b點運動到c點,靜電力做功為12eVD規律方法等分法確定電場線及電勢高低的解題思路考點三電場線、等勢線(面)與粒子的運動軌跡問題帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法[例7](2024·甘肅卷,9)(多選)某帶電體產生電場的等勢面分布如圖中實線所示,虛線是一帶電粒子僅在此電場作用下的運動軌跡,M、N分別是運動軌跡與等勢面b、a的交點。下列說法正確的是(

)[A]粒子帶負電荷[B]M點的電場強度比N點的小[C]粒子在運動軌跡上存在動能最小的點[D]粒子在M點的電勢能大于在N點的電勢能BCD【解析】根據粒子所受靜電力指向曲線軌跡的凹側,電場線的方向由高電勢指向低電勢,可知帶電粒子帶正電荷,故A錯誤;因為M點的電勢大于N點的電勢,故粒子在M點的電勢能大于在N點的電勢能,故D正確;由于帶電粒子僅在電場作用下運動,電勢能與動能總和不變,故可知當電勢能最大時動能最小,故粒子在運動軌跡上到達最大電勢處時動能最小,故C正確;等差等勢面越密集的地方電場強度越大,故M點的電場強度比N點的小,故B正確。(滿分:42分)課時作業1.(4分)關于靜電場,下列說法正確的是(

)[A]將負電荷由電勢低的地方移到電勢高的地方,電勢能一定增加[B]無論是正電荷還是負電荷,從電場中某點移到無窮遠處時,靜電力做的正功越多,電荷在該點的電勢能越大[C]在同一個等勢面上的各點,電場強度的大小必然是相等的[D]電勢降低的方向就是電場強度的方向對點1.描述電場能的性質的物理量基礎對點練B【解析】將負電荷由電勢低的地方移到電勢高的地方,電勢能一定減少,選項A錯誤;無論是正電荷還是負電荷,從電場中某點移到無窮遠處時,靜電力做的正功越多,電荷在該點的電勢能越大,選項B正確;在同一個等勢面上的各點,電場強度的大小不一定相等,例如等量異種點電荷連線的中垂線上各點,選項C錯誤;沿電場強度的方向電勢一定降低,但是電勢降低的方向不一定是電場強度的方向,選項D錯誤。C3.(6分)(2024·山西太原模擬)(多選)中國象棋的棋盤呈長方形,由九條豎線和十條橫線相交組成,共有九十個交叉點,開局時紅方和黑方各子的位置如圖所示,現將電荷量為+q(q>0)和-q(q>0)的兩個點電荷分別固定在黑方的“將”位置和紅方的“帥”位置,兩點電荷在棋盤網格線所在的平面內,則(

)[A]棋盤左側紅方“炮”所在位置與棋盤右側黑方“砲”所在位置的電場強度相同[B]棋盤右側紅方“俥”所在位置與棋盤左側黑方“車”所在位置的電勢相同[C]一電子沿直線從紅方正中間“兵”所在位置運動到黑方正中間“卒”所在位置,此過程中靜電力一直做正功[D]電子在棋盤左側紅方“傌”所在位置的電勢能小于在棋盤右側黑方“馬”所在位置的電勢能AC對點2.電勢差與電場強度的關系4.(4分)(2022·福建卷,3)平時我們所處的地球表面,實際上存在場強大小為100V/m的電場,可將其視為勻強電場,在地面立一金屬桿后空間中的等勢面如圖所示。空間中存在a、b、c三點,其中a點位于金屬桿正上方,b、c等高。則下列說法正確的是(

)[A]b、c兩點的電勢差Ubc=0[B]a點場強大小大于100V/m[C]a點場強方向水平向右[D]a點的電勢低于c點BD6.(4分)(2024·河南鄭州一模)2023年3月,中國科學家通過冷凍電鏡技術解析了晶態冰中蛋白質三維結構,電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關鍵部分,其中一種電子透鏡的電場分布如圖所示,虛線為等勢面,相鄰等勢面間電勢差相等,一電子僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中實線所示,a、b是軌跡上的兩點,下列說法正確的是(

)[A]電子在b點受到的電場力方向豎直向下[B]電子在a點的加速度小于在b點的加速度[C]a點的電勢高于b點的電勢[D]電子在a點的電勢能小于在b點的電勢能B對點3.電場線、等勢線(面)與粒子的運動軌跡問題A

綜合提升練8.(6分)(2025·云南高考適應性考試)(多選)空間中有方向與紙面平行的勻強電場,其中紙面內P、Q和R三點分別是等邊三角形abc三邊