2022年高考物理復(fù)習(xí) 專題05 電場線、等勢面的分布電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系易錯(cuò)點(diǎn)

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1、2022年高考物理復(fù)習(xí) 專題05 電場線、等勢面的分布，電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系易錯(cuò)點(diǎn) 主標(biāo)題：電場線、等勢面的分布，電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系問題易錯(cuò)點(diǎn) 副標(biāo)題：剖析考點(diǎn)規(guī)律，明確高考考查重點(diǎn)，為學(xué)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(qiáng)度 難度：3 重要程度：5 內(nèi)容：熟記易混易錯(cuò)點(diǎn)。 易錯(cuò)類型1：不會(huì)處理有關(guān)帶電物體在等勢面間的運(yùn)動(dòng)問題 帶電物體在電場中由一等勢面運(yùn)動(dòng)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(dāng)帶正電的物體沿著電場線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢逐漸降低，電勢差為正，即，電場力對帶電物體做

2、正功，電勢能減小；沿著電場線反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢逐漸升高，電勢差為負(fù)，即，電場力對帶電物體做負(fù)功，電勢能變大；當(dāng)帶電物體在一等勢面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢差為0，即，電場力對帶電物體不做功，電勢能不變。帶負(fù)電的物體運(yùn)動(dòng)情況與帶正電物體的運(yùn)動(dòng)情況相反?？傊?，帶電物體在等勢面間運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。如果忽略了這一點(diǎn)，就會(huì)將題目復(fù)雜化，以致解題出錯(cuò)。 例1．如圖所示，圓弧虛線表示正點(diǎn)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(dòng)，桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，滑塊通過絕緣輕彈簧與固定點(diǎn)O相連

3、，并以某一初速度從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，OM＜ON。若滑塊在M與N時(shí)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(gè)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(gè)位置 【易錯(cuò)】對點(diǎn)電荷形成的電場分布特點(diǎn)不清楚，認(rèn)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(cuò)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(rèn)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(huì)錯(cuò)選B；對彈簧的狀態(tài)分析錯(cuò)誤，認(rèn)為滑塊在M點(diǎn)時(shí)，彈簧處于原長，此時(shí)滑塊的加速度由電場力決定，故認(rèn)為只由電場力確定滑塊加速度大小的位置有三個(gè)，從而錯(cuò)選D。 【解析】由題圖可知，并且滑塊在M與N時(shí)彈簧的彈力大小相等，所以彈簧在M點(diǎn)處于壓縮狀態(tài)，在N點(diǎn)處于伸縮狀態(tài)；根據(jù)正點(diǎn)電荷電場的分布特點(diǎn)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(cuò)誤。根據(jù)動(dòng)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(fù)功相等，在M、N兩點(diǎn)動(dòng)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(gè)位置，C正確。當(dāng)彈簧與處于原長時(shí)，彈力為零，此時(shí)只由電場力確定滑塊的加速度大??；當(dāng)彈簧與直桿垂直時(shí)，彈力的方向與桿垂直，此時(shí)只由電場力確定滑塊的加速度大小，D錯(cuò)誤。由上述分析可知，正確答案為A、C。 【點(diǎn)評】正確分析帶電物體在電場中的運(yùn)動(dòng)情況以及做功情況是解題的關(guān)鍵。 易錯(cuò)類型2：不會(huì)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(shí)際問題中

6、常需要判斷電勢的高低。電勢是標(biāo)量，沒有方向，但有正負(fù)，某點(diǎn)電勢的高低與零電勢點(diǎn)的選擇有關(guān)。現(xiàn)介紹判斷電場中兩點(diǎn)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(diǎn)電荷的電勢能跟它的電荷量q的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢，即。分析時(shí)應(yīng)將帶符號(hào)帶入計(jì)算。 2）據(jù)電勢差的定義判斷 電勢差。若，則；若，則；若，則。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意將表示電勢、電勢差相對大小的正負(fù)號(hào)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(dòng)正電荷電場力做正功，電勢降落；移動(dòng)負(fù)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(fù)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(jí)模擬）如圖所示，①②③是兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷形成電場中的、位于同一平面內(nèi)的三個(gè)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(jì)、帶負(fù)電的粒子進(jìn)入電場，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示。與①②③分別交于a、b、c三點(diǎn)，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(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高 D． 粒子在c點(diǎn)時(shí)的加速度為零 【易錯(cuò)】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(cuò)。分析兩點(diǎn)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(fù)電的粒子進(jìn)入電場，只受電場力作用的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(diǎn)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(cuò)。 【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(cuò)誤；由于③為直線，是一條等勢線，則知兩個(gè)等量異種點(diǎn)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(diǎn)電荷在左側(cè)，負(fù)點(diǎn)電荷在右側(cè)，粒子從a到b再到c，電勢不斷降低，負(fù)電荷的電勢能不斷增大，故B錯(cuò)誤，C正確；粒子在c點(diǎn)時(shí)的電場力不為零，加速度不為零，故D錯(cuò)誤。 點(diǎn)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。