高考物理復(fù)習(xí)第七章靜電場基礎(chǔ)課2電場的能的性質(zhì)市賽課公開課一等獎省名師獲獎?wù)n件

基礎(chǔ)課2電場能性質(zhì)1/67知識點一、電勢能、電勢1．電勢能 (1)電場力做功特點：

電場力做功與電荷移動_____無關(guān)，只與電荷__________

相關(guān)。 (2)電勢能 ①定義：電荷在______中含有勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點移到_______位置時電場力所做功。 ②電場力做功與電勢能改變關(guān)系：電場力做功等于__________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。路徑始、末位置電場零勢能電勢能降低許2/672．電勢 (1)定義：試探電荷在電場中某點含有___________與它____________比值。 (2)定義式：φ＝_________。 (3)矢標性：電勢是_______，有正、負之分，其正(負)表示該點電勢比_________高(低)。 (4)相對性：電勢含有________，同一點電勢因選取___________不一樣而不一樣。電勢能Ep電荷量q標量零電勢相對性零電勢點3/673．等勢面 (1)定義：電場中___________點構(gòu)成曲面。 (2)四個特點 ①等勢面一定與________垂直。 ②在____________上移動電荷時電場力不做功。 ③電場線方向總是從_______等勢面指向________等勢面。

④等差等勢面越密地方電場強度_____，反之_____。電勢相等電場線同一等勢面電勢高電勢低越大越小4/67知識點二、電勢差1．定義：電荷在電場中，由一點A移到另一點B時，___________與移動電荷________比值。2．定義式：UAB＝_________。3．電勢差與電勢關(guān)系：UAB＝_________，UAB＝－UBA。電場力做功電荷量φA－φB5/67電場線6/67[思索判斷](1)電場力做功與重力做功相同，均與路徑無關(guān)。(

)(2)電場中電場強度為零地方電勢一定為零。(

)(3)電場強度處處相同區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處相同。(

)(4)A、B兩點電勢差是恒定，所以UAB＝UBA。(

)(5)電場中，場強方向是指電勢降落最快方向。(

)(6)電勢有正負之分，所以電勢是矢量。(

)(7)電勢大小由電場性質(zhì)決定，與零電勢點選取無關(guān)。(

)(8)電勢差UAB由電場本身性質(zhì)決定，與零電勢點選取無關(guān)。(

)答案(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×

(7)×

(8)√7/67電勢能、電勢、等勢面1．電場線與等勢面關(guān)系：電場線與等勢面垂直，并從電勢較高等勢面指向電勢較低等勢面。2．電場強度大小與電勢無直接關(guān)系：零電勢可人為選取，電場強度大小由電場本身決定，故電場強度大地方，電勢不一定高。3．電勢能與電勢關(guān)系：正電荷在電勢高地方電勢能大；負電荷在電勢低地方電勢能大。8/671．[電場強度和電勢了解](·全國卷Ⅱ，19)(多項選擇)關(guān)于靜電場電場強度和電勢，以下說法正確是(

) A．電場強度方向處處與等電勢面垂直 B．電場強度為零地方，電勢也為零 C．伴隨電場強度大小逐步減小，電勢也逐步降低 D．任一點電場強度總是指向該點電勢降落最快方向9/67解析電場中場強為零位置是絕正確，而電勢為零位置是人為選??；再者場強大小表征著電勢隨空間改變率，而與電勢高低無關(guān)，故B錯誤；由沿電場線方向電勢降低，可知電勢升降取決于場強方向而與場強大小無關(guān)，故C錯誤。答案AD10/672．[等勢面了解](·全國卷Ⅲ，15)關(guān)于靜電場等勢面，以下說法正確是(

) A．兩個電勢不一樣等勢面可能相交 B．電場線與等勢面處處相互垂直 C．同一等勢面上各點電場強度一定相等 D．將一負試探電荷從電勢較高等勢面移至電勢較低等勢面，電場力做正功11/67解析若兩個不一樣等勢面相交，則在交點處存在兩個不一樣電勢數(shù)值，與事實不符，A錯；電場線一定與等勢面垂直，B對；同一等勢面上電勢相同，但電場強度不一定相同，C錯；將一負電荷從電勢較高等勢面移至電勢較低等勢面，電場力做負功，故D錯。答案B12/673．[電場強度、電勢和電勢能判斷](·海南單科，7)(多項選擇)如圖1所表示，兩電荷量分別為Q(Q＞0)和－Q點電荷對稱地放置在x軸上原點O兩側(cè)，a點位于x軸上O點與點電荷Q之間，b點位于y軸O點上方。取無窮遠處電勢為零。以下說法正確是(

)圖113/67A．b點電勢為零，電場強度也為零B．正試探電荷在a點電勢能大于零，所受電場力方向向右C．將正試探電荷從O點移到a點，必須克服電場力做功D．將同一正試探電荷先后從O、b兩點移到a點，后者電勢能改變較大14/67解析因為等量異種電荷在其連線中垂線上電場方向為平行于x軸指向負電荷，所以電場方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢線，因為中垂線延伸到無窮遠處，所以中垂線電勢為零，故b點電勢為零，不過電場強度不為零，A錯誤；等量異種電荷連線上，電場方向由正電荷指向負電荷，方向平行于x軸向右，在中點O處電勢為零，O點左側(cè)電勢為正，右側(cè)電勢為負，又知道正電荷在正電勢處電勢能為正，故B正確；O點電勢低于a點電勢，電場力做負功，所以必須克服電場力做功，C正確；O點和b點電勢相等，所以先后從O、b點移到a點，電場力做功相等，電勢能改變相同，D錯誤。答案BC15/671．電勢高低慣用兩種判斷方法 (1)依據(jù)電場線方向―→沿電場線方向電勢逐步降低。 (2)依據(jù)UAB＝φA－φB

―→UAB>0，φA>φB，UAB<0，φA<φB。方法技巧16/672．電勢能大小判斷公式法將電荷量、電勢連同正負號一起代入公式Ep＝qφ，正Ep絕對值越大，電勢能越大；負Ep絕對值越大，電勢能越小電勢法正電荷在電勢高地方電勢能大負電荷在電勢低地方電勢能大做功法電場力做正功，電勢能減小電場力做負功，電勢能增加能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時，電荷動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動能增加，電勢能減小，反之，動能減小，電勢能增加17/67帶電粒子在電場中運動軌跡問題分析方法帶電粒子在電場中運動軌跡問題分析方法(1)從軌跡彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲)，從而分析電場方向或電荷正負。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力方向，確定靜電力做功正負，從而確定電勢能、電勢和電勢差改變等。(3)依據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能改變情況。18/671．[電場線與運動軌跡](多項選擇)如圖2所表示，實線是一質(zhì)子僅在電場力作用下由a點運動到b點運動軌跡，虛線可能是電場線，也可能是等差等勢線，則以下說法中正確是(

)圖219/67A．若虛線是電場線，則質(zhì)子在a點電勢能大，動能小B．若虛線是等差等勢線，則質(zhì)子在a點電勢能大，動能小C．質(zhì)子在a點加速度一定大于在b點加速度D．a(chǎn)點電勢一定高于b點電勢20/67答案BC21/672．[等勢面與運動軌跡](·青島市質(zhì)量檢測)(多項選擇)兩個固定等量異種點電荷所形成電場等勢面如圖3中虛線所表示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點進入電場，其運動軌跡為圖中實線所表示，若粒子只受靜電力作用，則以下關(guān)于帶電粒子判斷正確是(

)圖322/67A．帶正電B．速度先變大后變小C．電勢能先變大后變小D．經(jīng)過b點和d點時速度大小相同解析由等勢線分布特點可知，形成電場正電荷在上方，負電荷在下方，又由軌跡偏轉(zhuǎn)情況可確定，運動粒子帶負電，選項A錯誤；電場力先做負功后做正功，動能先變小后變大，速度先減小后變大，電勢能先變大后變小，則選項B錯誤，C正確；因為bd兩點在同一等勢面上，則粒子在這兩點電勢能相等，動能相等，速度大小相等，選項D正確。答案CD23/673．[帶電油滴運動軌跡分析](·全國卷Ⅰ，20)(多項選擇)如圖4，一帶負電荷油滴在勻強電場中運動，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對于過軌跡最低點P豎直線對稱。忽略空氣阻力。由此可知(

)圖4A．Q點電勢比P點高B．油滴在Q點動能比它在P點大C．油滴在Q點電勢能比它在P點大D．油滴在Q點加速度大小比它在P點小24/67解析因為油滴受到電場力和重力都是恒力，所以合外力為恒力，加速度恒定不變，所以D選項錯；因為油滴軌跡相對于過P豎直線對稱且合外力總是指向軌跡彎曲內(nèi)側(cè)，所以油滴所受合外力沿豎直向上方向，所以電場力豎直向上，且qE>mg，則電場方向豎直向下，所以Q點電勢比P點高，A選項正確；當油滴從P點運動到Q點時，電場力做正功，電勢能減小，C選項錯誤；當油滴從P點運動到Q點過程中，合外力做正功，動能增加，所以Q點動能大于P點動能，B選項正確。答案AB25/67帶電粒子運動軌跡類問題解題技巧(1)判斷速度方向：帶電粒子運動軌跡上某點切線方向為該點處速度方向。(2)判斷電場力(或場強)方向：僅受電場力作用時，帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線凹側(cè)，再依據(jù)粒子正負判斷場強方向。(3)判斷電場力做功正負及電勢能增減：若電場力與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢能降低；若電場力與速度方向成鈍角，則電場力做負功，電勢能增加。方法技巧26/67電勢差與電場強度關(guān)系27/67結(jié)論2勻強電場中若兩線段AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如圖乙所表示。 甲乙28/67圖529/67答案A30/672．[等分線段法找等勢點](多項選擇)如圖所表示，A、B、C是勻強電場中平行于電場線某一平面上三個點，各點電勢分別為φA＝5V，φB＝2V，φC＝3V，H、F三等分AB，G為AC中點，在以下各示意圖中，能正確表示該電場強度方向是(

)31/67解析勻強電場中將任一線段等分，則電勢差等分，把AB等分為三段，AB間電壓為3V，則每等分電壓為1V，H點電勢為4V，F(xiàn)點電勢為3V，將FC相連，則FC為等勢線，電場線垂直于FC，從高電勢指向低電勢，C正確；把AC相連，分為兩份，AC電壓為2V，則G點電勢為4V，GH為等勢線，電場線垂直于GH，從高電勢指向低電勢，B正確。答案BC32/673．[U＝Ed在非勻強電場中應(yīng)用]如圖6所表示，在某電場中畫出了三條電場線，C點是A、B連線中點。已知A點電勢為φA＝30V，B點電勢為φB＝－20V，則以下說法正確是(

)圖633/67A．C點電勢φC＝5VB．C點電勢φC＞5VC．C點電勢φC＜5VD．負電荷在A點電勢能大于在B點電勢能解析從電場線分布情況能夠看出φA－φC＞φC－φB，所以有φC＜5V，C正確，A、B錯誤；因為負電荷在電勢高地方電勢能較小，所以D錯誤。答案C34/671．勻強電場中求解電勢(場強)兩點技巧 (1)在勻強電場中，電勢沿直線均勻改變，即直線上距離相等線段兩端電勢差值相等。 (2)等分線段找等勢點法：將電勢最高點和電勢最低點連接后依據(jù)需要平分成若干段，必能找到第三點電勢等勢點，它們連線即等勢面(或等勢線)，與其垂直線即為電場線。方法技巧35/6736/67電場中功效關(guān)系1．求電場力做功幾個方法 (1)由公式W＝Fscosα計算，此公式只適合用于勻強電場，可變形為W＝Eqscosα。 (2)由WAB＝qUAB計算，此公式適合用于任何電場。 (3)由電勢能改變計算：WAB＝EpA－EpB。 (4)由動能定理計算：W電場力＋W其它力＝ΔEk。37/672．電場中功效關(guān)系 (1)若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變。 (2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。 (3)除重力、彈簧彈力之外，其它各力對物體做功等于物體機械能改變。 (4)全部外力對物體所做功等于物體動能改變。38/67【典例】

(·四川理綜，6)(多項選擇)如圖7所表示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平。a、b是兩個完全相同帶正電小球(視為點電荷)，b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經(jīng)過P點抵達某點Q(圖中未畫出)時速度為零。則小球a(

)圖739/67A．從N到Q過程中，重力與庫侖力協(xié)力先增大后減小B．從N到P過程中，速率先增大后減小C．從N到Q過程中，電勢能一直增加D．從P到Q過程中，動能降低許小于電勢能增加量解析a從N點靜止釋放，過P點后到Q點速度為零，整個運動過程只有重力和庫侖力做功，庫侖力方向與a速度方向夾角一直大于90°，所以庫侖力整個過程做負功。小球a從N到Q過程中，庫侖力增大，庫侖力與重力夾角從90°一直減小，所以它們協(xié)力一直增大，故A錯誤；帶電小球a受力如圖所表示，在靠近40/67N點位置，協(xié)力與速度夾角小于90°，在P點協(xié)力與速度夾角大于90°，所以小球a從N到P過程中，速率應(yīng)先增大后減小，故B正確；從N到Q過程中，庫侖力一直做負功，所以電勢能一直增加，故C正確；依據(jù)能量守恒可知，P到Q過程中，動能降低許等于重力勢能和電勢能增加量之和，故D錯誤。答案

BC41/67【拓展延伸】 (1)在【典例】中小球a從N到Q過程中機械能守恒嗎？ (2)在【典例】中，若把b球固定在圓心O點(其它條件不變)，小球a從N點靜止釋放，小球a抵達何處時速度為零？在此過程中機械能守恒嗎？為何？答案

(1)機械能不守恒。(2)小球a抵達M點時速度為零，在此過程中機械能守恒，因為庫侖力、軌道支持力都不做功。42/671．[功效關(guān)系應(yīng)用](·海南單科，10)(多項選擇)如圖8，一帶正電點電荷固定于O點，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運動軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓交點。不計重力。以下說法正確是(

)圖843/67A．M帶負電荷，N帶正電荷B．M在b點動能小于它在a點動能C．N在d點電勢能等于它在e點電勢能D．N在從c點運動到d點過程中克服電場力做功44/67解析如圖所表示，M粒子軌跡向左彎曲，則帶電粒子所受電場力方向向左，可知M帶電粒子受到了引力作用，故M帶負電荷，而N粒子軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受電場力方向向下，說明N粒子受到斥力作用，故N粒子帶正電荷，故選項A正確；因為虛線是等勢面，故M粒子從a到b電場力對其做負功，故動能減小，故選項B正確；對于N粒子，因為d和e在同一等勢面上，故從d到e電場力不做功，故電勢能不變，故選項C正確；因為N粒子帶正電，故從c點運動到d點過程中，電場力做正功，故選項D錯誤。答案ABC45/67圖946/67(1)小滑塊與水平面間動摩擦因數(shù)μ；(2)O、b兩點間電勢差UOb；(3)小滑塊運動總旅程s。47/6748/67處理電場力做功問題時應(yīng)注意以下兩點(1)利用電場線特點、等勢面特點來分析電場力做功情況。(2)應(yīng)用公式WAB＝qUAB計算時，WAB、q、UAB普通都要帶正、負號計算。方法技巧49/67靜電場中“兩類”圖象問題1．E－x圖象 (1)在給定了電場E

－x圖象后，能夠由圖線確定場強改變情況，電勢改變情況，E－x圖線與x軸所圍圖形“面積”表示電勢差。在與粒子運動相結(jié)合題目中，可深入確定粒子電性、動能改變、電勢能改變等情況。 (2)在這類題目中，還能夠由E－x圖象假設(shè)某一個符合E－x圖線電場，利用這種已知電場電場線分布、等勢面分布或場源電荷來處理相關(guān)問題。50/67圖1051/67A．O點電勢最低B．x1和－x1兩點電勢相等C．電子在x1處電勢能大于在－x1處電勢能D．電子從x1處由靜止釋放后，若向O點運動，則抵達O點時速度最大

52/67解析作出電場線，依據(jù)順著電場線電勢降低，則O點電勢最高，故A錯誤；從圖線看出，電場強度關(guān)于原點O對稱，則x軸上關(guān)于O點對稱位置電勢相等，電子在x1和－x1兩點處電勢能相等，故B正確，C錯誤；電子從x1處由靜止釋放后，若向O點運動，抵達O點時電場力做功最多，故動能最大，速度最大，故D正確。答案BD53/672．φ－x圖象 (1)電場強度大小等于φ－x圖線斜率大小，電場強度為零處，φ－x圖線存在極值，其切線斜率為零。 (2)在φ－x圖象中能夠直接判斷各點電勢大小，并可依據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強度方向。 (3)在φ－x圖象中分析電荷移動時電勢能改變，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB正負，然后作出判斷。54/67圖1155/67A．該靜電場是勻強電場B．該靜電場是非勻強電場C．電子將沿x軸正方向運動，加速度逐步減小D．電子將沿x軸正方向運動，加速度逐步增大56/67答案

BC57/671．(·全國卷Ⅱ，15)如圖12，P是固定點電荷，虛線是以P為圓心兩個圓。帶電粒子Q在P電場中運動，運動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上三個點。若Q僅受P電場力作用，其在a、b、c點加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc，則(

)圖12A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vb B．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>va D．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb58/67答案D59/672．(·全國卷Ⅰ，15)如圖13直線a、b和c、d是處于勻強電場中兩組平行線，M、N、P、Q是它們交點，四點處電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點分別運動到N點和P點過程中，電場力所做負功相等。則(

)圖1360/67A．直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM＞φQB．直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM＞φNC．若電子由M點運動到Q點，電場力做正功