人教高中物理专题16 电场能的性质（解析版）.docx

专题16 电场能的性质
[题型导航]
题型一 电场能的性质的理解 1
题型二 电势差与电场强度的关系 5
题型三 电场线、等势面与运动轨迹问题 9
题型四 静电场中的图像问题 13
[考点分析]
题型一 电场能的性质的理解
1．电势高低的判断方法
(1)沿电场线方向，电势越来越低．
(2)判断出UAB的正负，再由UAB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若UAB>0，则φA>φB，若UAB<0，则φA<φB.
2．电势能大小的比较方法
做功判断法
电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．
如图所示，有一个均匀带正电的绝缘球体，球心为O1，球体内有一个球形空腔，球心为O2，M、N为两球心连线上两点，P、Q连线过球心O1且与M、N连线垂直，且M、N、P、Q四点到O1距离相等。则（　　）
A．P、Q两点电场强度相同 B．P点电场强度比N点的小
C．M点电势比N点的低 D．M点电势比P点的高
【解答】解：A、根据对称性可知，P、Q两点电场强度大小相等方向不同，故A错误；
B、将球形空腔看作填满了等量正、负电荷，且电荷量密度与球心实心部分相同。则M、N、P、Q四点的电场强度和电势均可视为完整的均匀带电球体O1与均匀带负电球体O2产生的电场强度和电势的叠加。由于P、N到O1的距离相同，所以完整的均匀带正电球体O1在P、N产生的电场强度大小相等，方向背离圆心O1，而完整的带负电球体O2在N点产生的电场强度一定大于在P点产生的电场强度，且两者方向相反，且夹角小于180°，根据电场强度的叠加法则可知P点电场强度比N点的大，故B错误；
CD、规定无穷远处为电势零点，由于M、N到O1的距离相等，所以完整的 均匀带正电球体O1在M、N产生的电势相同；由于M到O2的距离大于N到O2的距离，所以完整的均匀带负电球体O2在M产生的电势高于在N产生的电势，根据电势的叠加可知M点电势比N点的高，同理分析可知M点电势比P点的高，故C错误，D正确；
故选：D。
一带正电导体，其周围的等势面如图所示，每相邻两个等势面间的电势差相等，将一电子先后置于A、B两点，其电势能分别是EPA和EPB，所受电场力的大小分别是FA和FB，则（　　）
A．EPA＜EPB，FA＞FB B．EPA＜EPB，FA＜FB
C．EPA＞EPB，FA＞FB D．EPA＞EPB，FA＜FB
【解答】解：在正电导体周围的等势线密集的地方，电场线也密集，场强大，所以EB＞EA，F＝qE，FA＜FB；
做出过B点的电场线，交A点所在等势线于A′
φA′＝φA沿电场线电势逐渐降低，φA′＞φB，
EPA＝﹣qφA′
EPB＝﹣qφB
则：EPA＜EPB，故ACD错误，B正确；
故选：B。
如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷+Q。a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点，acef平面与电场线平行，bdef平面与电场垂直，则下列说法中正确的是（　　）
A．b、d两点的电场强度相同
B．a点的电势等于c点的电势
C．点电荷+Q在e点和f点电势能相等
D．点电荷+Q的球面上任意两点之间移动时，电场力一定做功
【解答】解：A、点电荷+Q在b点产生的电场方向为竖直向上，在d点产生的电场方向为竖直向下，且场强大小相同，匀强电场方向水平向右，根据平行四边形定则可知，两点场强大小相同，方向不同，故A错误；
B、点电荷+Q在球面上的电势相同，但是在匀强电场中，沿电场线电势降低，acef平面与电场线平行，根据电势的合成，则a点的电势高于c点的电势，故B错误；
CD、点电荷+Q在球面上的电势相同，在匀强电场中，沿电场线电势降低，但是bdef平面与电场垂直，根据电势的合成，则e点的电势等于c点的电势，则点电荷+Q在e点和f点电势能相等，则点电荷+Q从e点从球面上移动到f点电场力不做功，故D错误，C正确。
故选：C。
（多选）如图所示，在直角坐标系xOy平面内有一电荷量为+Q的点电荷，坐标轴上有A、B、C三点，OA＝OB＝BC＝L，其中A点和B点的电势相等，静电力常量为k，则下列说法正确的是（　　）
A．B点电势不一定高于C点
B．点电荷+Q 一定位于O点处
C．C点处的电场强度大小可能为kQ2L2
D．将正试探电荷从A点沿直线移动到C点，电势能一定一直减小
【解答】解：A、点电荷的等势面为以点电荷为球心的同心球面，在纸面内的等势线为同心圆；由于A、B的电势相等，