2022年高考物理復習 專題05 電場線、等勢面的分布電勢差與電場強度的關(guān)系易錯點

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1、2022年高考物理復習 專題05 電場線、等勢面的分布，電勢差與電場強度的關(guān)系易錯點 主標題：電場線、等勢面的分布，電勢差與電場強度的關(guān)系問題易錯點 副標題：剖析考點規(guī)律，明確高考考查重點，為學生備考提供簡潔有效的備考策略。 關(guān)鍵詞：電場線、等勢面、電勢差、電場強度 難度：3 重要程度：5 內(nèi)容：熟記易混易錯點。 易錯類型1：不會處理有關(guān)帶電物體在等勢面間的運動問題 帶電物體在電場中由一等勢面運動到另一等勢面，電勢發(fā)生變化，電場力對帶電物體做功，物體的電勢能發(fā)生變化，即。電場線與等勢面垂直，當帶正電的物體沿著電場線方向運動時，電勢逐漸降低，電勢差為正，即，電場力對帶電物體做

2、正功，電勢能減?。谎刂妶鼍€反方向運動時，電勢逐漸升高，電勢差為負，即，電場力對帶電物體做負功，電勢能變大；當帶電物體在一等勢面上運動時，電勢差為0，即，電場力對帶電物體不做功，電勢能不變。帶負電的物體運動情況與帶正電物體的運動情況相反?？傊?，帶電物體在等勢面間運動時，電場力對帶電物體所做的功只與兩等勢面間的電勢差和所帶電荷有關(guān)，與具體的運動路徑無關(guān)。如果忽略了這一點，就會將題目復雜化，以致解題出錯。 例1．如圖所示，圓弧虛線表示正點電荷電場的等勢面，相鄰兩等勢面間的電勢差相等。光滑絕緣直桿沿電場方向水平放置并固定不動，桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點)，滑塊通過絕緣輕彈簧與固定點O相連

3、，并以某一初速度從M點運動到N點，OM＜ON。若滑塊在M與N時彈簧的彈力大小相等，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則（ ） A．滑塊從M到N的過程中，速度可能一直增大 B．滑塊從位置1到2的過程中，電場力做的功比從位置3到4的小 C．在M、N之間的范圍內(nèi)，可能存在滑塊速度相同的兩個位置 D．在M、N之間可能存在只由電場力確定滑塊加速度大小的三個位置 【易錯】對點電荷形成的電場分布特點不清楚，認為，滑塊從位置1到2的過程中，電場力做的功比從位置3到4的小，從而錯選B；或者從題圖的信息中得出1、2間的距離小于3、4間的距離，故認為滑塊從位置1到2電場力做的功小于從位置3到4電場力做

4、的功，也會錯選B；對彈簧的狀態(tài)分析錯誤，認為滑塊在M點時，彈簧處于原長，此時滑塊的加速度由電場力決定，故認為只由電場力確定滑塊加速度大小的位置有三個，從而錯選D。 【解析】由題圖可知，并且滑塊在M與N時彈簧的彈力大小相等，所以彈簧在M點處于壓縮狀態(tài)，在N點處于伸縮狀態(tài)；根據(jù)正點電荷電場的分布特點可知，從M到N，電勢逐漸降低，電場力對滑塊做正功；由于滑塊從M到N的過程中彈簧的長度先減小后增大，彈簧的彈性勢能先增大，再減小，然后又增大。如果電場力不小于彈簧彈力在水平方向上的的分力，那么滑塊的速度可能一直增大，A正確。由于相鄰等勢面間的電勢差相等，即，根據(jù)公式可知，滑塊從1到2與從3到4電場力做功

5、相等，B錯誤。根據(jù)動能定理、電場力做功以及彈力做功可得，如果電場力做的正功與彈簧的彈力對滑塊做的負功相等，在M、N兩點動能不變，所以在M、N之間的范圍內(nèi)，可能存在滑塊速度相同的兩個位置，C正確。當彈簧與處于原長時，彈力為零，此時只由電場力確定滑塊的加速度大??；當彈簧與直桿垂直時，彈力的方向與桿垂直，此時只由電場力確定滑塊的加速度大小，D錯誤。由上述分析可知，正確答案為A、C。 【點評】正確分析帶電物體在電場中的運動情況以及做功情況是解題的關(guān)鍵。 易錯類型2：不會分析電勢的高低 電勢用來描述電場能的性質(zhì)，知道了電場中不同位置的電勢就可以求出電勢差，借此可以討論別的一系列問題。因此實際問題中

6、常需要判斷電勢的高低。電勢是標量，沒有方向，但有正負，某點電勢的高低與零電勢點的選擇有關(guān)。現(xiàn)介紹判斷電場中兩點電勢高低的一些常用方法。 1）據(jù)電勢的定義判斷 在電場中某一點電荷的電勢能跟它的電荷量q的比值，叫做這一點的電勢，即。分析時應將帶符號帶入計算。 2）據(jù)電勢差的定義判斷 電勢差。若，則；若，則；若，則。計算時應注意將表示電勢、電勢差相對大小的正負號代入公式。 3）據(jù)電場線的方向判斷 沿著電場線是電勢降低的方向。 4）據(jù)電場力做功與電勢能變化關(guān)系判斷 電場力的功與電勢能的關(guān)系，而，據(jù)具體題目綜合分析比較。常用方法：移動正電荷電場力做正功，電勢降落；移動負電荷則相反。 5

7、）根據(jù)場源電荷的電場判斷 正電荷產(chǎn)生的電場中，離它越近電勢越高；負電荷產(chǎn)生的電場中，離它越近的電勢越低。 例2．（xx?臨沂校級模擬）如圖所示，①②③是兩個等量異種點電荷形成電場中的、位于同一平面內(nèi)的三個等勢線，其中③為直線，①與②②與③的電勢差相等。一重力不計、帶負電的粒子進入電場，運動軌跡如圖中實線所示。與①②③分別交于a、b、c三點，則（　?。? A． 若粒子從a到b電場力做功大小為W1，從b到c電場力做功大小為W2，則W1＞W(wǎng)2 B． 粒子從a到b再到c，電勢能不斷減少 C． a點的電勢比b點的電勢高 D． 粒子在c點時的加速度為零 【易錯】求電場力做功，一定要用公式W=

8、qU來分析，如果僅看圖的距離長短，很容易弄錯。分析兩點的電勢高低，可以綜合使用上面列出的方法，本題有一條帶負電的粒子進入電場，只受電場力作用的運動軌跡，由其彎曲的方向可知受的電場力在曲線左方，則知電場強度的方向大致向右，于是③這條直線的左側(cè)是正電荷，a點離它近，電勢就高，如果不掌握多種判斷電勢高低的方法，很可能判定出錯。 【解析】由題，①與②、②與③的電勢差相等，根據(jù)電場力做功公式W=qU得知，粒子從a到b電場力做功與從b到c電場力做功相等，即W1=W2，故A錯誤；由于③為直線，是一條等勢線，則知兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線，根據(jù)粒子的軌跡彎曲方向可知粒子所受的電場力方向向左，則知正點電荷在左側(cè)，負點電荷在右側(cè)，粒子從a到b再到c，電勢不斷降低，負電荷的電勢能不斷增大，故B錯誤，C正確；粒子在c點時的電場力不為零，加速度不為零，故D錯誤。 點評： 本題要掌握電場力做功的公式W=qU，可判斷電場力做功的大小關(guān)系。結(jié)合軌跡的彎曲方向和等量異種電荷等勢線的分布情況，判斷電勢高低，分析電勢能的變化。