高考物理二轮复习专题三电场与磁场第一讲电场的基本性质课件（38页PPT）

(共38张PPT)
专题三　电场与磁场
第一讲　电场的基本性质
要点1　静电力的性质
1．知能网络
要点2　电场能的性质
1．知能网络
2．拓展规律
(1)静电力做功的求解方法
①由功的定义式W＝Fl cos α求解。
②利用结论“静电力做的功等于电荷电势能增量的负值”求解，即W＝
－ΔEp。
③利用WAB＝qUAB求解。
(2)电场中的功能关系
①若只有静电力做功，电势能与动能之和保持不变。
②若只有静电力和重力做功，电势能、重力势能和动能三者之和保持不变。
要点3　平行板电容器及其电场
1．知能网络
热点题型1　电场的性质
2．判断电势能大小的思路
(1)根据Ep＝qφ判断。
(2)根据ΔEp＝－W电，由静电力做功判断。
[例1] (对电场的分析)(2025·全国卷)匀强电场中，一带正电的点电荷仅在电场力的作用下以某一初速度开始运动，则运动过程中，其 (　　)
A．所处位置的电势一定不断降低
B．所处位置的电势一定不断升高
C．轨迹可能是与电场线平行的直线
D．轨迹可能是与电场线垂直的直线
C
解析：
若初速度方向与电场力方向相反(如初速度向左，电场力向右)，电荷会先减速至零再反向加速。在减速阶段，电荷沿电场线反方向运动，电势升高。因此电势不一定一直降低，故A错误；若初速度方向与电场力方向相同(如初速度向右，电场力向右)，电荷将一直加速，电势不断降低，因此电势不一定升高，故B错误；若初速度方向与电场力方向共线(同向或反向)，电荷将做匀变速直线运动，轨迹与电场线平行，故C正确；若轨迹与电场线垂直，则电荷初速度方向与电场力方向垂直。但电场力大小方向恒定，此时电荷将做类平抛运动，轨迹是曲线，故D错误。
[例2] (电容器)(2024·辽宁卷)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度Cm的关系曲线如图甲所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源、电流表等构成如图乙所示的电路。闭合开关S后，若降低溶液浓度，则 (　　)
A．电容器的电容减小
B．电容器所带的电荷量增大
C．电容器两极板之间的电势差增大
D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N
B
解析：
练1 (电场强度)(多选)(2025·湖北卷)如图所示，在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形，顶点到O点的距离为R。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷，且电荷量为3q的电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k，则O点处的电场强度 (　　)
A．方向沿x轴负方向
B．方向与x轴负方向成18°夹角斜向下
AD
解析：
练2 (电场强度和功)(2025·云南卷)某介电电泳实验使用非匀强电场，该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为－2 V、－1 V、1 V、2 V的等势线上，则 (　　)
A．a、b、c、d中a点电场强度最小
B．a、b、c、d中d点电场强度最大
C．一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV
D．一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV
C
解析：
等差等势面越密集的位置电场强度越大，题图中a处最密集，c处最稀疏，则a处电场强度最大，c处电场强度最小，A、B错误；一个电子从b点移到c点，Ubc＝－2 V，由W＝qU可知，Wbc＝－eUbc＝2 eV，C正确；一个电子从a点移到d点，Uad＝－4 V，由W＝qU可知，Wad＝－eUad＝4 eV；由W电＝－ΔEp可知，ΔEp＝－4 eV，即电势能减小4 eV，D错误。
热点题型2　电场中的力与运动
[例3] (电场线、等势线与轨迹线)(多选)(2023·全国乙卷)在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷静电力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP>OM，OM＝ON，则小球(　　)
A．在运动过程中，电势能先增加后减少
B．在P点的电势能大于在N点的电势能
C．在M点的机械能等于在N点的机械能
D．从M点运动到N点的过程中，静电力始终不做功
BC
解析：
画出O点处点电荷过M、N两点的等势面，如图所示，由图可知带负电的小球在运动过程中静电力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，A错误；沿电场线方向电势降低，则φN>φP，根据电势能计算式Ep＝qφ，结合小球带负
电可知EpN解析：
和，则小球在M、N两点上的机械能相等，C正确；由图可知小球从M点运动到N点的过程中静电力先做正功后做负功，D错误。
判断电场中“三线”综合问题的思维程序
[例4] (加速和偏转)(2025·甘肃卷)离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备，其工作原理如图1所示。从离子源S释放的正离子(初速度视为零)经电压为U1的电场加速后，沿OO′方向射入电压为U2的电场(OO′为平行于两极板的中轴线)。极板长度为l、间距为d，U2-t关系如图2所示。长度为a的样品垂直放置在距U2极板L处，样品中心位于O′点。假设单个离子在通过U2区域的极短时间内，电压U2可视为不变，当U2＝±Um时。离子恰好从两极板的边缘射出。不计重力及离子之间的相互作用。下列说法正确的是 (　　)
B
解析：
解析：
练3 (平衡)(经典高考题)密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U，则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为 (　　)
A．q，r　　　　　　　　　 B．2q，r
C．2q，2r D．4q，2r
D
解析：
练4 (圆周运动)(2023·浙江6月选考)某个带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐向电场。粒子从M点射入，沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线(等势线)运动，并从虚线上的N点射出，虚线处电场强度大小分别为E1和E2，则R1、R2和E1、E2应满足 (　　)
A
解析：
“关联思维法”解决电场中的图像问题
“关联思维法”是指通过发现事物之间的相互关系，从而形成一种具有逻辑性的思维方式。它是人类思维的一种重要方式，可以帮助我们更好地理解复杂的现象和事物，并从中发现规律和趋势。
[例] (2025·湖北武汉测试)x轴上关于原点O对称的P、Q两点各有一个点电荷，x轴上各点电场强度E随坐标x的变化曲线如图所示，规定沿x轴正向为场强的正方向，A、B为P、Q中垂线上关于O点对称的两个点(A、B未在图中标出)，则下列描述正确的是 (　　)
A．两个点电荷为等量异种电荷
B．沿x轴从P点到Q点的电势先降低后升高
C．沿着中垂线从A点到B点的电势先降低后升高
D．沿着中垂线从A点到B点的电场强度一定先减小后增大
B
解析：
根据x轴上各点电场强度E随坐标x的变化曲线可知，两个点电荷为等量正电荷，A错误；如图所示，沿x轴从P点到Q点的电势先降低后升高，B正确；由两等量正电荷的电场电势分布情况可知，沿着中垂线从A点到B点的电势先升高后降低，电场强度可能先减小后增大，也可能先增大再减小，再增大再减小，C、D错误。
电场中图像问题的几个“关联思维”
图像类型 关联的规律与物理量
φ-x图像 (1)由Ep＝φq可知从φ-x图像可分析电荷移动时电势能的变化。
(2)由E＝ 可知φ-x图线切线的斜率表示电场强度E
E-x图像 由U＝Ed可知图线与x轴围成的“面积”表示电势差
图像类型 关联的规律与物理量
Ep -x图像 (1)由W＝qEx＝－ΔEp可知图像的切线斜率等于静电力qE。
(2)由静电力qE进一步判断场强、加速度等随位移的变化情况。
(3)由Ep的变化判断动能Ek的变化情况
[真题提升1] (2023·上海卷)空间中有一电场，电势分布如图所示，现放入一个负点电荷，随后向右移动此电荷，下列电荷电势能随位置变化的图像正确的是 (　　)
C
解析：
由电势能的表达式Ep＝φq得，向右移动负点电荷，电势能为负值并且逐渐增大，C正确。
[真题提升2] (2025·海南卷)某静电场电势φ在x轴上分布如图所示，图线关于φ轴对称，M、P、N是x轴上的三点，OM＝ON；有一电子从M点静止释放，仅受x方向的电场力作用，则下列说法正确的是 (　　)
A．P点电场强度方向沿x负方向
B．M点的电场强度小于N点的电场强度
C．电子在P点的动能小于在N点的动能
D．电子在M点的电势能大于在P点的电势能
D
解析：
由图可知在x轴正半轴沿＋x方向电势降低，则电场强度方向沿x轴正方向，故A错误；φ -x图像斜率表示电场强度，由图可知M点的电场强度大小等于N点的电场强度，方向相反，故B错误；电子在电势低处电势能大，故电子在P点的电势能小于在N点的电势能，根据能量守恒可知，电子在P点的动能大于在N点的动能，故C错误；电子在电势低处电势能大，故电子在M点的电势能大于在P点的电势能，故D正确。