易错点16 电场力、电场能的性质（解析版）-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练

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易错点 16 电场力、电场能的性质

易错总结

一、电荷、电荷守恒定律

1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。

2、元电荷：一个元电荷的电量为 1．6×10－19C，是一个电子所带的电量。

说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。

3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。

4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物

体的一部分转移到另一部分，系统的电荷总数是不变的．

二、库仑定律

1.内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方

成反比，作用力的方向在它们的连线上。

2.公式：F=kQ1Q2／r2 k＝9．0×109N·m2／C2

3．适用条件：（1）真空中；（2）点电荷．

点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就

可以把带电体视为点电荷．（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相

距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替 r）。

点电荷很相似于我们力学中的质点．

注意：①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律

② 使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸

引”的规律定性判定。

三、电势高低及电势能大小的判断方法

1．比较电势高低的方法

(1)沿电场线方向，电势越来越低．

(2)判断出 UAB 的正负，再由 UAB＝φA－φB，比较 φA、φB的大小，若 UAB>0，则 φA>φB，若 UAB<0，则 φA<φB.

2．电势能大小的比较方法

做功判断法

电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果

电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．

特别提醒　其他各种方法都是在此基础上推理出来的，最终还要回归到电场力做功与电势能的变化关系上．

四、电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹问题

1．几种常见的典型电场的等势面比较

电场等势面(实线)图样重要描述

匀强电场垂直于电场线的一簇平面

点电荷

的电场以点电荷为球心的一簇球面

等量异种

点电荷的

电场

连线的中垂线上的电势为零

等量同种

正点电荷

的电场

连线上，中点电势最低，而在

中垂线上，中点电势最高

2.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．

五、匀强电场中电势差与电场强度的关系

1．在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为 U＝Ed，其中 d为两点沿

电场线方向的距离．由公式 U＝Ed 可以得到下面两个结论：

结论 1：匀强电场中的任一线段AB 的中点 C的电势 φC＝，如图6甲所示．

结论 2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则 UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示．

2．在非匀强电场中，不能用 U＝Ed 进行计算，但可以进行定性分析，一般沿电场线方向取相同的长度

d，线段处于场强较大的区域所对应的电势差U较大．

解题方法

一、用功能关系分析带电粒子的运动

1．功能关系

(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；

(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；

(3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．

(4)所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化．

2．电场力做功的计算方法

(1)由公式 W＝Flcos α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：W＝qElcos α.

(2)由W＝qU 来计算，此公式适用于任何形式的静电场．

(3)由动能定理来计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk.

(4)由电势能的变化来计算：WAB＝EpA－EpB.

二、静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧

1．主要类型：

(1)v－t图象；(2)φ－x图象；(3)E－t图象．

2．应对策略：

(1)v－t图象：根据 v－t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与

电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化．

(2)φ－x图象：①电场强度的大小等于 φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切

线的斜率为零．②在 φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方

向．③在 φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用 WAB＝qUAB，进而分析WAB 的正负，然后作出判

断．

(3)E－t图象：根据题中给出的 E－t图象，确定E的方向，再在草纸上画出对应电场线的方向，根据 E的

大小变化，确定电场的强弱分布．

【易错跟踪训练】

易错类型 1：对物理概念理解不透彻

1．（2019·河南）关于电场的认识和理解，下列说法正确的是（）

A．沿着电场线的方向，电场强度越来越小

B．电荷在电场中某点的受力方向就是该点电场强度的方向

C．带电粒子在电场中的运动轨迹就是电场线

D．带电粒子所受电场力为零时，其电势能可能不为零

【答案】D

【详解】

A．沿电场线方向，电势越来越低，但电场强度不一定越来越小，选项 A错误；

B．正电荷在电场中的受力方向与电场强度方向相同，选项 B错误；

C．带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线不一定重合，选项 C错误；

D．电场中某点的电场强度为零，电势不一定为零，因而电场力为零时，电势能可能不为零，选项 D正确。

故选 D.

2．（2020·金昌市第一中学高三月考）下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是

A．电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零电势能位置时静电力做的功

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