專題02 電勢能與電勢差【考點清單】（原卷版）-2024-2025學(xué)年高二物理上學(xué)期期中考點大串講（魯科版2019必修第三冊）

專題02電勢能與電勢差清單01電勢高低及電勢能大小的判斷一、靜電力做功、電勢能和電勢1．靜電力做功(1)特點：靜電力做功與無關(guān)，只與起始和終止位置有關(guān)。(2)計算方法①W＝qEd，只適用于勻強電場，其中d為沿的距離。②WAB＝qUAB，適用于。2．電勢能(1)定義：電荷在電場中也具有勢能，我們稱這種形式的能為電勢能，用符號Ep表示。(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于的減少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。(3)電勢能的相對性：電勢能是的，通常把電荷離場源電荷處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地上的電勢能規(guī)定為零。3．電勢(1)定義：電荷在電場中某一點的Ep與它的之比。(2)定義式：φ＝eq\f(Ep,q)。(3)標矢性：電勢是，有正、負之分，其正(負)表示該點電勢比(低)。(4)相對性：電勢具有，同一點的電勢因選取零電勢點的不同而不同。二、電勢和電勢能高低的判斷“四法”1．電勢高低的判斷“四法”判斷方法方法解讀電場線方向法沿電場線方向電勢逐漸場源電荷正負法取無窮遠處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負電荷周圍電勢為負值；越靠近正電荷處電勢，越靠近負電荷處電勢電勢能大小法同一正電荷的電勢能越大的位置處電勢，同一負電荷的電勢能越大的位置處電勢靜電力做功法根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)，將WAB、q的正負號代入，由UAB的判斷φA、φB的高低2．電勢能的大小判斷“四法”判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢及正負號一起代入公式EpA＝qφA計算，EpA＞0時值越大，電勢能；EpA＜0時絕對值越大，電勢能電勢高低法同一正電荷在電勢越高的地方電勢能；同一負電荷在電勢越低的地方電勢能靜電力做功法靜電力做正功，電勢能；靜電力做負功，電勢能能量守恒法在電場中，若只有靜電力做功時，電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化而且其和守恒，動能增加，電勢能；反之，動能減小，電勢能清單02電勢差與電場強度的關(guān)系一、電勢差1.定義：在電場中，兩點之間電勢的差值叫作電勢差。2.表達式：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。3.靜電力做功與電勢差的關(guān)系①公式：WAB＝或UAB＝eq\f(WAB,q)。②適用范圍：電場。4.影響因素：電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定，與移動的電荷q及靜電力做的功WAB，與零電勢點的選取。二、電勢差與電場強度的關(guān)系1.電勢差與電場強度的關(guān)系：勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿方向的距離的乘積，即U＝Ed。2.電場強度的另一種表述：電場強度在數(shù)值上等于沿方向每單位距離上降低的，即E＝eq\f(U,d)。3.公式U＝Ed的適用范圍：。4．在勻強電場中由公式U＝Ed得出的“一式二結(jié)論”5．等分法及其應(yīng)用(1)等分法：如果把某兩點間的距離等分為n段，則每段兩端點的電勢差等于原電勢差的eq\f(1,n)，采用這種等分間距求電勢問題的方法，叫作等分法。(2)“等分法”的應(yīng)用思路：清單03電場線、等勢面及運動軌跡問題一、等勢面及特點1.定義：電場中的電勢的各點組成的面。2.特點：①等勢面一定與垂直。②在同一上移動電荷時靜電力不做功。③電場線方向總是從的等勢面指向的等勢面。④等差等勢面越密的地方電場強度，反之。二、幾種典型電場的等勢面電場等勢面重要描述勻強電場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等量異種點電荷的電場連線的中垂線上電勢處處為等量同種(正)點電荷的電場兩點電荷連線上，中點的電勢最；中垂線上，中點的電勢最三、帶電粒子運動軌跡問題的分析方法1.從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲)，從而分析電場方向或電荷的正負。2.結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功正負，從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等。3.根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況。清單04電容器一、電容器和電容1．電容器(1)組成：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)，就組成一個最簡單的電容器。(2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的。(3)擊穿電壓與額定電壓①擊穿電壓：電容器兩極板間的電壓超過某一數(shù)值時，將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為電容器的擊穿電壓。②額定電壓：電容器外殼上標的工作電壓，也是電容器正常工作所能承受的最大電壓，額定電壓比擊穿電壓低。2．電容(1)定義：電容器所帶的與電容器兩極板之間的電勢差U，叫作電容器的電容。(2)定義式：C＝eq\f(Q,U)。(3)物理意義：表示電容器本領(lǐng)大小的物理量。(4)單位：法拉(F)，1F＝μF＝1×1012pF。3．平行板電容器(1)決定因素：正對面積，相對介電常數(shù)，兩板間的距離。(2)決定式：C＝。二、平行板電容器兩類動態(tài)的分析思路1．平行板電容器動態(tài)的分析思路2.平行板電容器的動態(tài)分析問題的兩種情況(1)平行板電容器充電后,保持電容器的兩極板與電池的兩極相連接:(2)平行板電容器充電后,切斷與電池的連接:清單05帶電粒子在電場中的直線運動一、電場中帶電粒子做直線運動的條件1.粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做。2.勻強電場中，粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動。二、用動力學(xué)和功能觀點分析問題1．用動力學(xué)觀點分析a＝eq\f(qE,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－v02＝2ad(勻強電場)。2．用功能觀點分析勻強電場中：W＝Eqd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02。非勻強電場中：W＝qU＝Ek2－Ek1。清單06帶電粒子在電場中的拋體運動1.求解電偏轉(zhuǎn)問題的兩種思路以示波管模型為例,帶電粒子經(jīng)加速電場U1加速,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后,需再經(jīng)歷一段勻速直線運動才會打到熒光屏上而顯示亮點P,如圖所示。(1)確定最終偏移距離OP的兩種方法方法1:方法2:(2)確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后的動能(或速度)的兩種方法2.特別提醒：（1）利用動能定理求粒子偏轉(zhuǎn)后的動能時,電場力做功W=qU=qEy,其中“U”為初末位置的電勢差,而不一定是U=U2（2）注意是否考慮重力①基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．②帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．清單07帶電粒子在力電等效場中的圓周運動1.方法概述等效思維方法是將一個復(fù)雜的物理問題,等效為一個熟知的物理模型或問題的方法。對于這類問題,若采用常規(guī)方法求解,過程復(fù)雜,運算量大。若采用等效法求解,則能避開復(fù)雜的運算,過程比較簡捷。2.方法應(yīng)用先求出重力與電場力的合力,將這個合力視為一個等效重力,將a=F合清單08帶電粒子在交變電場中的運動一、交變電場中的直線運動處理方法1.此類題型一般有三種情況:一是粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解);二是粒子做往返運動(一般分段研究);三是粒子做偏轉(zhuǎn)運動(一般根據(jù)交變電場的特點分段研究)。2.分析時從兩條思路出發(fā):一是力和運動的關(guān)系,根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析;二是功能關(guān)系。3.注重全面分析(分析受力特點和運動特點),抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征,求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。4.交變電場中的直線運動（方法實操展示）U-t圖像v-t圖像軌跡圖二、交變電場中的偏轉(zhuǎn)處理方法（帶電粒子重力不計，方法實操展示）U-t圖軌跡圖vv0v0v0v0v0v0vy-t圖ttOvyv0T/2T單向直線運動AB速度不反向ttOvyv0往返直線運動AB速度反向TT/2-v01．在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，電場力做功為W1；第二次沿路徑ACB移動該電荷，電場力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功為W3，則（）A．W1>W2>W3 B．W1＜W2＜W3C．W1=W2=W3 D．W1=W2>W32．如圖是電場中的一條電場線，、是電場線上的兩點，下列有關(guān)說法正確的是（）A．A點的電場強度一定比B點的大B．A點的電勢一定比B點的低C．將一負試探電荷由A點移動到B點，電場力做正功D．負試探電荷在B位置的電勢能比在A位置電勢能大3．某學(xué)生在研究心臟電性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)興奮在心肌傳播，在人體的體表可以測出與之對應(yīng)的電勢變化，可等效為兩等量異種電荷產(chǎn)生的電場。如圖是人體表面的瞬時電勢分布圖，圖中實線為等差等勢面，標在等勢面上的數(shù)值分別表示該等勢面的電勢，a、b、c、d為等勢面上的點，a、b為兩電荷連線上對稱的兩點，c、d為兩電荷連線中垂線上對稱的兩點，則（）A．a(chǎn)、b兩點的電場強度不相同 B．c、d兩點的電場強度相同C．a(chǎn)、b兩點的電勢差Uab=-3mV D．從c到d的直線上電場強度先變小后變大4．如圖所示，一帶負電的點電荷固定于O點，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實線分別為帶電量大小相等的帶電粒子M和N先后在電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點。不計帶電粒子的重力，下列說法正確的是（）A．M帶負電荷，N帶正電荷B．M在b點的動能小于它在a點的動能C．M在b點的電勢能等于N在d點的電勢能D．N在從c點運動到d點的過程中電勢能增加5．一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正方向運動，其電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0~x2段是關(guān)于直線x=x1對稱的曲線，x2~x3段是直線，則下列說法正確的是（）A．x1處電場強度最小，但不為零B．粒子在0~x1段做勻變速運動，x2~x3段做勻速直線運動C．若x1、x3處電勢為φ1、φ3，則φ1<φ3D．x2~x3段的電場強度不變6．一電子只在靜電力的作用下沿方向運動，其所在位置處的電勢隨變化情況如圖，已知圖線在處切線與軸平行，則（）A．電子從運動至處的過程中，速率不斷變大B．電子在處時加速度為0C．軸上到之間的電場方向均沿方向D．軸上到之間的電場場強大小處處相等7．如圖所示，在水平面內(nèi)有直角三角形ABC，∠ACB=30°，AB邊的長度為2cm，在水平面內(nèi)有一勻強電場，A點電勢為4V，B點電勢為2V，C點電勢為0。若電子電量大小為e，則下列說法正確的是（）

A．電子在A點的電勢能大于在B點的電勢能B．將電子從A移到B再移到C和直接從A移到C，電場力做功均為4eVC．電場強度的方向與AB邊的夾角為60°D．電場強度的大小為8．如圖所示，水平放置的平行板電容器A、B極板正對，A、B極板上的O、O'接點與恒壓直流電源連接，下極板B接地，開關(guān)S閉合，一帶電油滴位于電容器中的P點且恰處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是（

）A．當(dāng)開關(guān)S閉合，A極板上移一小段距離過程中，P點電勢將降低，電路中有逆時針方向的電流B．當(dāng)開關(guān)S斷開，B極板下移一小段距離過程中，帶電油滴靜止，P點電勢升高C．當(dāng)開關(guān)S閉合，將A極板向右平移一小段距離，帶電油滴將向上運動D．當(dāng)開關(guān)S斷開，B極板上移一小段距離，P點電勢將升高9．在如圖甲所示的平行板電容器A、B兩極板上加上如圖乙所示的電壓，開始B板的電勢比A板高，這時兩極板中間原來靜止的電子在靜電力作用下開始運動，設(shè)電子在運動中不與極板發(fā)生碰撞，則下述說法正確的是（不計電子重力）（

）A．電子一直向B板運動B．電子一直向A板運動C．電子先向A板運動，然后向B板運動，再返回A板做周期性來回運動D．電子先向B板運動，然后向A板運動，再返回B板做周期性來回運動10．如圖甲所示，真空中水平放置兩塊長度為的平行金屬板P、Q，兩板間距為d，兩板間加上如圖乙所示最大值為的周期性變化的電壓，在兩板左側(cè)緊靠P板處有一粒子源A，自時刻開始連續(xù)釋放初速度大小為、方向平行于金屬板的相同帶電粒子，時刻釋放的粒子恰好從Q板右側(cè)邊緣離開電場，已知電場變化周期，粒子質(zhì)量為m，不計粒子重力及相互間的作用力，則（

）A．在時刻進入的粒子離開電場時速度大小為B．粒子的電荷量為C．在時刻進入的粒子離開電場時電勢能減少了D．在時刻進入的粒子剛好從P板右側(cè)邊緣離開電場11．如圖所示，細繩拉著一帶正電小球在豎直平面內(nèi)做半徑為的圓周運動，該區(qū)域內(nèi)存在水平向右的勻強電場。A點為運動軌跡的最高點，點為運動軌跡的最低點，為水平直徑。在小球做圓周運動的過程中（）A．在A點小球的速度最小 B．在點繩子的拉力最大C．在點和點繩子的拉力大小相等 D．在點小球的機械能最小12．AB板間存在豎直方向的勻強電場，現(xiàn)沿垂直電場線方向射入三種比荷（電荷量與質(zhì)量的比）相同的帶電微粒（不計重力），a、b和c的運動軌跡如圖，其中a和b是從同一點射入的。不計空氣阻力，則可知粒子運動的全過程（）A．運動加速度B．水平速度C．飛行時間D．電勢能的減少量1．（23-24高二上·四川成都·期中）如圖，在勻強電場中有一虛線圓，ab和cd是圓的兩條直徑，其中ab與電場方向的夾角為60°，與電場方向平行，兩點的電勢差。則（）A．電場強度的大小 B．點的電勢比點的低5VC．將電子從點移到點，電場力做正功 D．電子在點的電勢能大于在點的電勢能2．（21-22高二上·北京·期中）如圖所示，平行板電容器上極板MN與下極板PQ水平放置，一帶電液滴從下極板P點射入，恰好沿直線從上極板N點射出。下列說法正確的是（）A．該電容器上極板一定帶負電B．液滴從P點到N點的過程中速度增加C．液滴從P點到N點的過程中電勢能減少D．液滴從P點以原速度射入后可能做勻減速直線運動3．（23-24高二上·遼寧·期中）在某電場中建立x坐標軸，一個質(zhì)子沿x軸正方向運動，途中經(jīng)過間距相等的A、B、C三點，該質(zhì)子的電勢能隨位置坐標x變化的關(guān)系如圖所示，若該質(zhì)子只受電場力作用。則（

）A．A點電勢高于B點電勢B．A點的電場強度小于B點的電場強度C．質(zhì)子經(jīng)過A點的速率小于經(jīng)過B點的速率D．C、B兩點電勢差等于B、A兩點電勢差4．（23-24高三上·貴州貴陽·階段練習(xí)）如圖所示，ABCD-A'B'C'D'為正方體，在其頂點A處固定一帶負電的點電荷，取無窮遠處電勢為零，下列說法正確的是（）A．B'、C兩點的電勢不相等B．A′、B、D三點的電場強度相同C．將一帶正電的試探電荷由A′點移到C′點，電場力做負功D．若在D點放一帶負電的試探電荷，則該試探電荷的電勢能為負值5．（23-24高二上·河南·期中）在某沿x軸方向的電場中，x軸上坐標原點右側(cè)部分區(qū)域的電勢與坐標x的關(guān)系圖像如圖所示，圖中的虛線是曲線在M點的切線，曲線在Q點的切線水平，下列說法正確的是（）A．0至電場強度的方向先向右后向左B．Q點的電勢大于0，電場強度不為0C．P、M兩點間的電勢差為D．M點的電場強度大小為6．（23-24高二上·廣東江門·期中）下列說法正確的是（）A．電場中某點的場強方向就是正電荷在該點所受電場力的方向B．由公式可知，電場中某點的場強與放在該點的檢驗電荷所受的電場力F的大小成正比，與檢驗電荷的電量q成反比C．由公式可知，電場中A、B兩點間電勢差與在這兩點之間移動電荷時電場力所做的功成正比，與電荷的電量q成反比D．公式中的d為勻強電場中電勢差為U的兩點間的距離7．（21-22高二上·安徽蕪湖·期中）如圖，在一塊面積很大的接地金屬平板的上方固定一個帶負電的小球，虛線是金屬平板上方電場的等勢面（相鄰等勢面間的電勢差都相等），實線是某一帶電粒子先后經(jīng)過M和N處的運動軌跡。若該帶電粒子在M和N處受到的電場力大小分別為和，相應(yīng)的電勢能分別為和，則（

）A．該粒子可能帶負電B．，C．該粒子從M運動到N的過程中，電場力對它做負功D．由于靜電感應(yīng)，在金屬平板的上表面帶負電荷8．（23-24高二上·河北石家莊·期中）如圖所示，豎直放置的平行板電容器兩板間電勢差，平面直角坐標系xOy第I象限內(nèi)分布著沿y軸正方向的勻強電場，一個帶負電的粒子從電容器左板處由靜止開始加速，穿過右板后垂直于y軸從P點處射入電場，并從x軸上的A點處射出。在過y軸上的B點處放一張與x軸平行的感光膠片，帶電粒子打到感光膠片上會使膠片曝光。已知P點的縱坐標為1m，A點的橫坐標為2m，B點的縱坐標為。帶電粒子的電荷量與質(zhì)量的比值，不考慮帶電粒子所受的重力。則下列說法錯誤的是（）A．帶電粒子從平行板電容器射出時的速度大小為B．勻強電場的電場強度大小為C．帶電粒子經(jīng)過A點時的速度大小為D．帶電粒子打在感光膠片上曝光點的橫坐標9．（2021·山東日照·二模）噴墨打印機的結(jié)構(gòu)原理如圖所示，其中墨盒可以發(fā)出半徑為m的墨汁微粒。此微粒經(jīng)過帶電室時被帶上負電，帶電的多少由計算機按字體筆畫高低位置輸入信號加以控制。帶電后的微粒以一定的初速度進入偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，打到紙上，顯示出字體。無信號輸入時，墨汁微粒不帶電，沿直線通過偏轉(zhuǎn)電場而注入回流槽流回墨盒。設(shè)偏轉(zhuǎn)極板長，兩板間的距離，偏轉(zhuǎn)板的右端到紙的距離。若一個墨汁微粒的質(zhì)量為，所帶電荷量為，以的初速度垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，打到紙上的點距原射入方向的距離是（不計空氣阻力和墨汁微粒的重力，可以認為偏轉(zhuǎn)電場只局限在平行板電容器內(nèi)部，忽略邊緣電場的不均勻性）（）A．墨汁從進入偏轉(zhuǎn)電場到打在紙上，做類平拋運動B．兩偏轉(zhuǎn)板間的電壓是C．兩偏轉(zhuǎn)板間的電壓是D．為了使紙上的字體放大10％，可以把偏轉(zhuǎn)電壓降低10％10．（22-23高二上·安徽蕪湖·期中）如圖甲所示，兩水平金屬板間距為d，板間電場強度的變化規(guī)律如圖乙所示。時刻，質(zhì)量為m重力不能忽略的帶電微粒以初速度v。沿中線射入兩板間，時間內(nèi)微粒做勻速運動，時刻微粒恰好從金屬板邊緣飛出，微粒運動過程中未與金屬板接觸，重力加速度為g。于微粒在時間內(nèi)的運動，下列說法正確的是（

）A．微粒的末速度大小為 B．微粒的末速度沿水平方向C．微粒克服電場力做功為 D．微粒的重力勢能增加了11．（23-24高二上·四川成都·期中）如圖所示，長為l、傾角為θ的光滑絕緣斜面處于電場中，一電荷量為+q（q>0）、質(zhì)量為m的帶電小球以初速度v0從斜面底端A點開始沿斜面向上運動，當(dāng)?shù)竭_斜面頂端B點時，速度仍為v0，則（）A．B