2025版高考物理全程一轮复习第九章静电场及其应用静电场中的能量第二讲静电场中的能量学案

这是一份2025版高考物理全程一轮复习第九章静电场及其应用静电场中的能量第二讲静电场中的能量学案，共12页。学案主要包含了必备知识·自主落实，关键能力·思维进阶等内容，欢迎下载使用。
考点一 静电力做功、电势能和电势
【必备知识·自主落实】
1．静电力做功 电势能
(1)静电力做功
①特点：静电力做功与____________无关，只与________有关．
②计算：
a．W＝________，适用于________电场．
b．WAB＝________，适用于任何电场．
(2)电势能
①定义：电荷在________中具有的势能．数值上等于将电荷从该点移到________位置时电场力所做的功．
②静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.类比重力做功
③电势能的相对性：电势能是相对的，电势零点选取不同，电势能的值______________．通常选取________处或________电势能为零． 类比重力势能
2．电势 等势面
(1)电势
①定义：电荷在电场中某一点的________与它的________之比．
②定义式：φ＝________．
③矢标性：电势是________，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比________高(低)．
④相对性：电势具有相对性．同一点的电势因选取电势零点的不同而不同
(2)等势面
①定义：电场中________的各点构成的面．
②四个特点
a．等势面一定与________垂直．
b．在________上移动电荷时静电力不做功．
c．电场线方向总是从____________的等势面指向________的等势面．沿着电场线的方向，电势降低最快
d．等差等势面越密的地方电场强度________，反之________．
【关键能力·思维进阶】
1．求静电力做功的四种方法
2．判断电势能变化的方法
(1)根据静电力做功：静电力做正功，电势能减少，静电力做负功，电势能增加．
(2)根据Ep＝φq：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小．
3．判断电势高低的方法
(1)根据电场线：沿电场线的方向电势降低．
(2)根据UAB＝：判断UAB的正负，确定φA和φB的高低．
考向1 电势高低判断
例 1 (多选)[2023·广东卷]电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色．透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素．如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒．当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变)，像素由黑色变成白色．下列说法正确的有( )
A．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B．像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C．像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功
D．像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功
例 2[2023·湖北卷]在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN.下列说法正确的是( )
A．若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远
B．若EMUBC>UBD
考点三 电场中的“三线”(电场线、等势线、轨迹线)问题
【关键能力·思维进阶】
1．带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法
(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负．
(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等．
(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．
2．解决该问题的关键：抓住带电粒子做曲线运动的受力条件和受力特征，并结合静电场电场线和等势线的性质，一般从力和运动的关系、功与能的关系展开分析．
例 8 (多选)
静电透镜是由带电导体所产生的静电场来使电子束聚焦和成像的装置，它广泛应用于电子器件(如阴极射线示波管)和电子显微镜中．如图所示为某静电透镜示意图，图中虚线为等差等势面．实线为电场线，一电子束从左侧射入该区域后，沿POR轨迹运动，下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度小于P点的电场强度
B．各点电势高低为φPφC，则C点电势最低，故A错误；电子受电场力从低电势向高电势移动形成电流，则地面上电子由C向O定向移动，故B错误；为了安全，人应该单脚跳，就不会在人体形成电势差，而不能迈步走动，故C错误；离O点越近，电场强度越大，而AB＝BC，则AB段的平均场强大于BC段的平均场强，由U＝Ed，有UAB>UBC，而φD>φC，则有UBC>UBD，故D正确．故选D.
答案：D
考点三
关键能力·思维进阶
例8 解析：由题图知，O点附近的等势面比P点附近的等势面密集，则O点的电场强度大于P点的电场强度，故A错误；
根据电场线性质，沿电场线方向电势降低，则有φP