课时24　静电场中的能量 复习学案（含答案）2024年江苏省普通高中学业水平合格性物理考试

课时24　静电场中的能量
1.电势能　电势　电势差
（1）电势能：
①电荷在电场中具有　　　　，称为电势能，用　　　　表示.
②静电力做功的多少与路径　　　　（选填“有关”或“无关”），只与电荷在电场中的　　　　有关.
③静电力做正功，电势能　　　　；静电力做负功，电势能　　　　.
（2）电势：
①电荷在电场中某一点的　　　　与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势，用　　　　表示.
②表达式：φ＝.
③单位：　　　　.
④高低判断：沿着电场线方向电势越来越　　　　.
2.电势差与电场强度的关系
（1）电势差：
①在电场中，两点之间　　　　的差值叫作电势差.
②表达式：UAB＝φA－φB.
（2）电势差与电场强度的关系：匀强电场中，U＝Ed或E＝，其中d是指　　　　　　.
3.电容器　电容
（1）两个　　　　又相隔很近的导体可以组成一个电容器.
（2）电容器的电容的定义式：C＝.
（3）单位：　　　　.
（4）平行板电容器的电容：平行板电容器的电容大小与极板的　　　　、　　　　以及　　　　有关.
4.带电粒子在匀强电场中的运动
（1）带电粒子以速度v0平行于电场线方向飞入匀强电场时，带电粒子受到电场力作用而做　　　　运动.
（2）带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做　　　　运动.
1.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功不同.（　　）
2.电荷在电势高处具有的电势能一定大.（　　）
3.电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程.（　　）
4.带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加.（　　）
1.静电力做功与电势能
（1）静电力做功的特点：静电力做功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷的具体运动路径无关，这与重力做功的特点相似.
（2）电势能：电势能是标量，有正负但没有方向.电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置.
（3）静电力做功与电势能变化的关系：静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加.在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小.
【例1】（2024届徐州合格性考试模拟）如图所示，在电场中沿电场线移动一个带正电的点电荷，移动过程中（　　）
A.电荷所受电场力做正功，电荷的电势能增加
B.电荷所受电场力做正功，电荷的电势能减少
C.电荷所受电场力做负功，电荷的电势能增加
D.电荷所受电场力做负功，电荷的电势能减少
2.电势
沿着电场线方向电势越来越低.
【例2】（2024届徐州合格性考试模拟）电荷量为－q的电荷在电场中某点具有的电势能为Ep，则该点的电势为（　　）
A.　　B.－　　C.　　D.－
【例3】（2024届南京合格性考试模拟）如图所示，在正点电荷形成的电场中有a、b、c三点，它们到该点电荷的距离分别为Ra、Rb和Rc，且Ra＜Rb＜Rc.分别用Ea、Eb、Ec表示a、b、c三点的电场强度的大小，φa、φb、φc表示a、b、c三点的电势，则（　　）
A.Ea＞Eb＞Ec　　B.φa＜φb＜φc　　C.φb＞φa＞φc　　D.Ea＝Eb＝Ec
3.电容器　电容
电容用C表示，C＝，C与Q、U无关；电容越大，储存电荷的本领越大.平行板电容器的电容与极板间距离、极板间正对面积和极板间电介质有关，表达式为C＝.当电介质与极板间距离不变时，极板的正对面积越大，电容越大；当电介质与极板间的正对面积不变时，板间距离越小，电容越大.
【例4】（2024届南京合格性考试模拟）如图所示，开关S由1改接2后，电容器的（　　）
A.电容为零　　B.电容变大　　
C.存储的电能减少　　D.电荷量可能不变
4.带电微粒在匀强电场中的运动
带电微粒进入电场后，忽略重力，粒子只受电场力.若初速度方向与电场线方向平行，带电粒子做匀变速直线运动；若初速度方向与电场线方向垂直，带电粒子运动情况类似于平抛运动，做匀变速曲线运动.
【例5】（2023届扬州合格性考试模拟）如图所示，一个带电粒子先后以速度v和2v垂直于电场方向从某点射入平行板M、N间的匀强电场，并射出电场.不计重力，则前后两次带电粒子在电场中运动的时间之比t1∶t2为（　　）
A.1∶1　　B.1∶2　　C.2∶1　　D.1∶3
1.（2024届江苏合格性考试模拟）电容器是一种重要的电学元件.任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器，它能储存电荷.可用如图所示的电路对电容器充电.电容表征了电容器储存电荷的特性，在国际单位制中，电容的单位是（　　）
A.伏特（V）　　B.安培（A）　　C.法拉（F）　　D.欧姆（Ω）
2.（2024届沛县合格性考试模拟）如图所示，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，则（　　）
A.Ea＜Eb＜Ec　　B.Ea＝Eb＝Ec　　C.φa＞φb＞φc　　　D.φa＝φb＝φc
3.（2024届盐城合格性考试模拟）电场中某区域的电场线分布如图所示，a、b、c是电场中的三个点.带正电的检验电荷置于这三点时电势能分别为、、，则（　　）
A.＞＞　　B.＜＜　　
C.＝＝　　D.＞＝
4.（2024届镇江合格性考试模拟）电场中A、B两点间的电势差为U，一个电荷量为q的点电荷从A点移动到B点，则电场力所做的功为（　　）
A.qU　　B.　　C.　　D.
5.（2024届徐州合格性考试模拟）心室纤颤是一种可能危及生命的疾病，心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一.它通过电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，刺激患者的心脏，使其恢复正常跳动.某次治疗时，心脏除颤器内的电容器充电至9 000 V电压，若其电容为1.5×10－5F，则该电容器储存的电荷量为（　　）
A.0.135 C　　B.1.5×104 C　　C.6×10－2 C　　D.6×108 C
6.（2024届沛县合格性考试模拟）如图所示，正电子垂直电场方向入射到匀强电场中，不计粒子重力，正电子做（　　）
A.匀速直线运动　　　B.匀加速直线运动
C.向下偏转的曲线运动　　D.向上偏转的曲线运动
课时24　静电场中的能量
【一过考点】
1.（1）势能　Ep　无关　始、末位置　减少　增加　（2）电势能　φ　伏特　低
2.（1）电势　沿电场方向的距离
3.（1）彼此绝缘　（3）法拉　（4）正对面积　极板间距离　电介质
4.（1）匀变速直线　（2）匀变速曲线
【二过易错】
1.×　2.×　3.√　4.×
【三过典题】
【例1】B　【解析】带正电的点电荷在电场中受到的电场力与电场方向相同，从题图中看出，力与位移的夹角为锐角，所以电场力做正功，电势能减少，B正确.
【例2】D　【解析】根据电势的定义式φ＝判断，因为电荷是负电荷，所以该点电势为－，D正确.
【例3】A　【解析】比较电场强度大小看电场线的疏密，比较电势的高低看电场线的方向，因为沿电场线的方向电势逐渐减小，A正确.
【例4】C　【解析】开关S由1改接2后，电容器放电，存储的电能减少，极板上的电荷量减少；电容器的电容由电容器的内部结构决定，与充放电过程无关，电容不为零且保持不变，C正确.
【例5】C　【解析】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向上的位移相等，带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，由x＝v0t得t＝，则知t1∶t2＝2v∶v＝2∶1，C正确.
【四过集训】
1.C　2.C　3.A　4.A　5.A　
6.D　【解析】正电子垂直电场方向入射到匀强电场中，受到向上的电场力，电场力为恒力，所以正电子做类平抛运动，向上偏转，D正确.