（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 第41課時(shí) 電勢(shì) 電勢(shì)能 電勢(shì)差（重點(diǎn)突破課）講義（含解析）.doc
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第41課時(shí) 電勢(shì) 電勢(shì)能 電勢(shì)差(重點(diǎn)突破課) [考點(diǎn)一 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能] 本考點(diǎn)概念多且比較抽象，主要包括電場(chǎng)力做功的正負(fù)判斷、電勢(shì)能的相對(duì)性、電勢(shì)能大小的比較、電場(chǎng)中功能關(guān)系等，這些問題雖然比較基礎(chǔ)，但考生卻常常理解不透、混淆不清。 1．電場(chǎng)力做功 (1)特點(diǎn)：電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)。如圖，WAC＝WABC。 (2)計(jì)算 ①W＝qEd，適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。 ②WAB＝qUAB，適用于任何電場(chǎng)。 2．電勢(shì)能 (1)大小：等于將電荷從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)電場(chǎng)力做的功。 (2)公式：Ep＝qφ。 (3)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp，即電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能變化量的負(fù)值。 (4)電勢(shì)能的相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的，零勢(shì)能點(diǎn)選取不同，電勢(shì)能的值不同。通常選取無窮遠(yuǎn)處或大地表面電勢(shì)能為零。 [典例] 如圖所示，分別在M、N兩點(diǎn)固定放置兩個(gè)點(diǎn)電荷＋Q和－q(Q>q)，以MN連線的中點(diǎn)O為圓心的圓周上有A、B、C、D四點(diǎn)。下列說法正確的是( ) A．A點(diǎn)和B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B．C點(diǎn)和D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C．將某正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大再減小 D．將某正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)，電勢(shì)能先減小再增大 [解析] 由于Q>q，分析可得A點(diǎn)處電場(chǎng)線比B點(diǎn)處電場(chǎng)線密，故A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度，A錯(cuò)誤；電場(chǎng)關(guān)于MN對(duì)稱，則C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小，由于Q>q，兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向與兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線不平行，兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同，故C點(diǎn)和D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不相同，B錯(cuò)誤；由于Q>q，故將某正電荷從C點(diǎn)移到O點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，從O點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，C正確，D錯(cuò)誤。 [答案] C [規(guī)律方法] 電勢(shì)能大小的判斷方法 做功法 電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，做多少正功，就減少多少電勢(shì)能；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，做多少負(fù)功，就增加多少電勢(shì)能 公式法 將電荷量、電勢(shì)連同正負(fù)號(hào)一起代入公式Ep＝qφ，帶符號(hào)比較電勢(shì)能大小 正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，而負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大 守恒法 在只有電場(chǎng)力做功時(shí)，動(dòng)能和電勢(shì)能之和保持不變，動(dòng)能增加時(shí)，電勢(shì)能減小 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.直線mn是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，方向如圖所示。一帶正電的粒子只在電場(chǎng)力的作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，軌跡為一拋物線。下列說法中正確的是( ) A．粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，電場(chǎng)力一定一直做正功 B．該電場(chǎng)可能為點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) C．粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能一定大于在a點(diǎn)的動(dòng)能 D．粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中電勢(shì)能一定一直減小 解析：選C 因?yàn)檐壽E是拋物線，所以粒子受力恒定，所處電場(chǎng)是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，故不可能是點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，B錯(cuò)誤；根據(jù)粒子在做曲線運(yùn)動(dòng)過程中，受到的合力總指向軌跡凹側(cè)，并且粒子帶正電，受到的電場(chǎng)力方向和電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，可知粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡有如圖所示的1、2兩種情況，由圖線2可知電場(chǎng)力一直做正功，電勢(shì)能一直減小，動(dòng)能增大，由圖線1可知電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，總功為正功，電勢(shì)能先增大后減小，總體減小，帶電粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能一定大于在a點(diǎn)的動(dòng)能，A、D錯(cuò)誤，C正確。 2.(多選)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零，則小球a( ) A．從N到Q的過程中，重力與庫(kù)侖力的合力先增大后減小 B．從N到P的過程中，速率先增大后減小 C．從N到Q的過程中，電勢(shì)能一直增加 D．從P到Q的過程中，動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量 解析：選BC 小球a從N到Q的過程中，小球a、b的距離一直減小，庫(kù)侖力變大，小球a受重力不變，重力和庫(kù)侖力的夾角從90一直減小，故合力變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球a從N到P的過程中，速度方向與重力和庫(kù)侖力的合力方向的夾角由小于90到大于90，故庫(kù)侖力與重力的合力先做正功后做負(fù)功，小球a速率先增大后減小，選項(xiàng)B正確；小球a由N到Q的過程中，庫(kù)侖力一直做負(fù)功，電勢(shì)能一直增加，選項(xiàng)C正確；小球a從P到Q的過程中，減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和，故動(dòng)能的減少量大于電勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．(多選)(2019湖北六校聯(lián)合體聯(lián)考)一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，只受重力、電場(chǎng)力和空氣阻力三個(gè)力的作用。若小球的重力勢(shì)能增加5 J，機(jī)械能增加1.5 J，電場(chǎng)力做功2 J，則( ) A．重力做功5 J B．電勢(shì)能減少2 J C．空氣阻力做功0.5 J D．動(dòng)能減少3.5 J 解析：選BD 小球的重力勢(shì)能增加5 J，則小球克服重力做功5 J，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力對(duì)小球做功2 J，則小球的電勢(shì)能減少2 J，故B正確；小球共受到重力、電場(chǎng)力、空氣阻力三個(gè)力作用，小球的機(jī)械能增加1.5 J，則除重力以外的力做功為1.5 J，電場(chǎng)力對(duì)小球做功2 J，則知空氣阻力做功－0.5 J，即小球克服空氣阻力做功0.5 J，故C錯(cuò)誤；重力、電場(chǎng)力、空氣阻力三力做功之和為－3.5 J，根據(jù)動(dòng)能定理，小球的動(dòng)能減少3.5 J，D正確。 [考點(diǎn)二 電勢(shì)和電勢(shì)高低的判斷] 電勢(shì)是靜電場(chǎng)中比較抽象、難理解的概念，電勢(shì)的物理意義、電勢(shì)的相對(duì)性、電勢(shì)高低的判斷是高考的重點(diǎn)，也是學(xué)生常常出現(xiàn)困惑的地方。 1．定義式：φ＝。 2．矢標(biāo)性：電勢(shì)是標(biāo)量，有正負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)高(低)。 3．相對(duì)性：電勢(shì)具有相對(duì)性，同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取零電勢(shì)點(diǎn)的不同而不同。 4．沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低。 [典例] (多選)如圖所示，正方形ABCD的四個(gè)頂點(diǎn)各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，所帶電荷量分別為＋q、－q、＋q、－q，E、F、O分別為AB、BC及AC的中點(diǎn)。下列說法正確的是( ) A．E點(diǎn)電勢(shì)低于F點(diǎn)電勢(shì) B．E點(diǎn)電勢(shì)等于F點(diǎn)電勢(shì) C．E點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 D．F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 [解析] 根據(jù)對(duì)稱性可知，E、F兩點(diǎn)電勢(shì)相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；根據(jù)對(duì)稱性及電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理可知，E點(diǎn)和F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等而方向不同，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，F(xiàn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于零，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 [答案] BD [規(guī)律方法] 電勢(shì)高低的判斷依據(jù)和方法 電場(chǎng)線 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低 場(chǎng)源電荷 離正電荷越近的地方電勢(shì)越高，離負(fù)電荷越近的地方電勢(shì)越低 電勢(shì)能 正電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能越大，該點(diǎn)電勢(shì)越高，負(fù)電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能越大，該點(diǎn)電勢(shì)越低 電勢(shì)差 根據(jù)UAB＝φA－φB，UAB>0則φA高φB低，UAB<0則φB高φA低；已知WAB時(shí)，可先根據(jù)UAB＝確定UAB正負(fù) [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.如圖所示，直角坐標(biāo)系中x軸上在x＝－r處固定有帶電荷量為＋9Q的正點(diǎn)電荷，在x＝r處固定有帶電荷量為－Q的負(fù)點(diǎn)電荷，y軸上a、b兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為ya＝r和yb＝－r，c、d、e點(diǎn)都在x軸上，d點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xd＝2r，r下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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