高考物理一輪復習第八章第2節(jié)電場能的性質(zhì)課件

第2節(jié)電場能的性質(zhì)一、電場力做功與電勢能1.電場力做功.路徑UAB·q

(1)特點：電場力做功與電荷移動的______無關(guān)，只取決于初、末位置的電勢差和被移動電荷的電荷量. (2)表達式：WAB＝(φA－φB)·q＝________.

2.電勢能. (1)定義：電荷在電場中具有的勢能，等于把它從該點移動到____________位置時靜電力所做的功. (2)矢標性：電勢能是________，但有正負之分，負值表明比零電勢能低，正值表示比零電勢能高.零勢能標量二、電勢、電勢差、等勢面1.電勢.電荷量(1)定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的________的比值，叫做這一點的電勢.φ＝Ep

q標量

(2)定義式：____________. (3)矢標性：電勢是________，其大小有正負之分，其正(負)表示該點電勢比零電勢高(低). (4)相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因__________選取的不同而不同.零勢點2.電勢差.電勢φA－φB(1)定義：電場中兩點間________的差值稱為這兩點的電勢差.(2)表達式：UAB＝____________＝WAB

.

q電場本身的性質(zhì)

(3)影響因素：電勢差UAB與電場力做功WAB

無關(guān)，與電場所帶電荷量q無關(guān)，它由________________決定，與初、末位置有關(guān)，與零勢點的選取無關(guān). (4)與場強的關(guān)系：U＝________.(適用條件：勻強電場，其中d為沿電場線方向的距離)Ed3.等勢面.電勢電場線不(1)定義：電場中________相同的各點構(gòu)成的面.(2)特點.電勢低不越大

①等勢面一定與________垂直，即跟電場強度的方向垂直. ②在同一等勢面上移動電荷時電場力________做功. ③電場線總是從電勢高的等勢面指向________的等勢面. ④在空間中兩等勢面______相交. ⑤等差等勢面越密的地方電場強度______，越疏的地方電場強度越小.【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)電場中電場強度為零的地方電勢一定為零.()(2)沿電場線方向電場強度越來越小，電勢逐漸降低.()(3)A、B兩點間的電勢差等于將正電荷從A點移到B點時靜電力所做的功.()(4)A、B兩點的電勢差是恒定的，所以UAB＝UBA.((5)電場中電勢降低的方向，就是電場強度的方向.() )答案：(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×2.(2022年廣東潮州二模)某電場區(qū)域的電場線分布如圖8-2-1，)在電場中有A、B、C、D四個點，下面說法正確的是(

圖8-2-1A.EA＞EBC.φA＜φB

B.EC＞EDD.φC＜φD

解析：根據(jù)電場線的疏密程度可得EA＜EB，EC＞ED，A錯誤，B正確.沿電場線方向電勢逐漸降低，所以φA>φB，φC>φD，C、D錯誤.答案：B

3.如圖8-2-2，在直角坐標系xOy平面內(nèi)，O(0，0)、P(a，0)兩點各放置一點電荷，其中P點的電荷量為－q，Q(0，a)點電場)強度沿x軸正方向，則下列判斷正確的是( A.O點電荷帶負電，且電荷量為qB.O點電荷帶正電，且電荷量為

qC.在x軸上P點右側(cè)某點電場強度為零圖8-2-2D.從P點沿x軸正方向電勢越來越高答案：D

4.如圖8-2-3，虛線表示真空中一固定點電荷Q的電場中的兩個等勢面，實線表示一個負點電荷(不計重力)的運動軌跡，下列說法正確的是()A.Q的電場中，A、C兩點的電場強度相同圖8-2-3B.Q的電場中，A、B、C三點的電勢高低關(guān)系為φA＝φC<φBC.負點電荷在A、B、C三點的加速度大小關(guān)系為aA＝aC<aBD.負點電荷在A、B、C三點的電勢能大小關(guān)系為EpA＝EpC>EpB答案：C判斷角度判斷方法依據(jù)電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低依據(jù)場源電荷的正負取無窮遠處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負電荷周圍電勢為負值；靠近正電荷處電勢高，靠近負電荷處電勢低熱點1電勢高低及電勢能大小的判斷[熱點歸納]1.電勢高低的判斷.判斷角度判斷方法依據(jù)電場力做功

WAB根據(jù)UAB＝，將WAB、q的正負號代入，

q由UAB的正負判斷φA、φB

的高低依據(jù)電勢能的高低正電荷在電勢較高處電勢能大，負電荷在電勢較低處電勢能大(續(xù)表)判斷角度判斷方法做功判斷法電場力做正功，電勢能減小電場力做負功，電勢能增加電荷電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大負電荷在電勢低的地方電勢能大公式法將電荷量、電勢連同正負號一起代入公式Ep＝qφ，正

Ep

的絕對值越大，電勢能越大；負

Ep

的絕對值越大，電勢能越小2.電勢能大小的判斷.判斷角度判斷方法能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時，電荷的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(續(xù)表)

【典題1】(2023

年湖北卷)在正點電荷Q產(chǎn)生的電場中有M、N兩點，其電勢分別為φM、φN，電場強度大小分別為EM、EN.下列說法正確的是()

A.若φM>φN，則M點到電荷Q的距離比N點的遠

B.若EM<EN，則M點到電荷Q的距離比N點的近

C.若把帶負電的試探電荷從M點移到N點，電場力做正功，則φM<φN

D.若把帶正電的試探電荷從M點移到N點，電場力做負功，則EM>EN

解析：若把帶負電的試探電荷從M點移到N點，電場力做正功，則是逆著電場線運動，電勢增加，有φM<φN，C正確.答案：C

【遷移拓展1】(多選，2023年山東卷)如圖8-2-4所示，正六棱柱上下底面的中心分別為O和O′，A、D兩點分別固定等量異號的點電荷，下列說法正確的是()

A.F′點與C′點的電場強度大小相等

B.B′點與E′點的電場強度方向相同

C.A′點與F′點的電勢差小于O′點與D′點的電勢差

D.將試探電荷＋q由F點沿直線移動到O點，其電勢能先增大后減小圖8-2-4

解析：六棱柱的上表面如圖D31所示.

由幾何條件可知正電荷在OF中點K的場強方向垂直O(jiān)F，則K點的合場強與OF的夾角為銳角，在F點的場強和OF的夾角為鈍角，因此將正電荷從F點移到O點過程中電場力先做負功后做正功，電勢能先增大后減小，D正確.由等量異種電荷的電勢分布可知φA′＝φ>0，φD′＝－φ<0，φO′＝0，φF′>0，因此φA′－φF′＝φ－φF′<φO′－φD′＝φ，C正確.由等量異種電荷的對稱性可知F′和C′電場強度大小相等，圖D31B′和E′電場強度方向不同，A正確，B錯誤.

答案：ACD熱點2電勢差與電場強度的關(guān)系[熱點歸納]1.在勻強電場中由公式U＝Ed得出的“一式二結(jié)論”.2.等分法及其應用.(1)等分法：如果把某兩點間的距離等分為n段，則每段兩端法，叫做等分法.(2)“等分法”求勻強電場中某點的電勢以及電場強度方向的方法.

【典題2】(2023

年江蘇鹽城三模)如圖8-2-5所示，在與紙面平行的勻強電場中有矩形區(qū)域abcd.a、b、c三點的電勢分別為0、4V、6V，ab長為2cm，bc長為cm，e、f、g、h分別是矩形abcd四條邊的中點.將點電荷＋q從b位置沿任意路徑移動到某位置電場力做功為零，則該位置是()圖8-2-5A.eB.fC.gD.h解析：連接e、d與b、g，連線與ac連線的交點為m、n，如圖D32所示.圖D32

由數(shù)學知識可知，m、n是ac的三等分點，可知n與g點的電勢與b點電勢相同都是4V，所以將點電荷＋q從b位置沿任意路徑移動到g位置電場力做功為零.

答案：C思路導引將點電荷＋q從b位置沿任意路徑移動到某位置電場力做功為零，意味著該點與b位置電勢相等，即尋找b的等勢點.【遷移拓展2】(2023年廣東梅州三模)如圖8-2-6所示，在平平面的勻強電場，且P1

、P2、P3點處的電勢分別為－2000V、1000V、－1000V.有一個重力可以忽略的帶電粒子從坐標原點以大小為v0＝1×106

m/s，方向與y軸負方向夾角為30°的速度射入第四象限，經(jīng)過t＝1×10-5

s，速度恰好平行于x軸且與x軸同向.(3)求帶電粒子的帶電性質(zhì)及比荷.(1)求P4

點的電勢.(2)求勻強電場的電場強度大小.qm圖8-2-6

解：(1)在平行于xOy平面內(nèi)有勻強電場，且P1P2

平行于P3P4，在勻強電場中，相互平行的兩線段兩端的電勢差與兩線段的長度

由以上兩式解得φ4＝－3000V.(2)據(jù)題意，P1P2

與y軸交點M(0，3m)電勢為0，點的電勢也為0，即直線MN為等勢線，設MN與y軸間的夾角為α，如圖D33所示.

圖D33＝1000V/m.因為電場的方向垂直MN，所以電場方向與x軸負方向間的夾角為30°，電場強度大小E＝

UMP2MP2cosα(3)在t時間內(nèi)粒子在y軸負方向上做勻減速運動，則有

熱點3等勢線(面)及帶電粒子的運動軌跡問題[熱點歸納]1.等勢線總是和電場線垂直，已知電場線可以畫出等勢線，已知等勢線也可以畫出電場線.電場等勢線(面)重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面2.幾種典型電場的等勢線(面)：電場等勢線(面)重要描述等量異種點電荷的電場連線的中垂線上電勢處處相等，都等于無限遠處的電勢0等量同種(正)點電荷的電場連線上，中點的電勢最低；中垂線上，中點的電勢最高(續(xù)表)3.帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法：(1)從軌跡的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的正負.(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負，從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等. (3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況.

【典題3】(2023

年四川成都模擬)如圖8-2-7所示，虛線為某電場中的三條電場線1、2、3，實線表示某帶電粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點，則下列說法中正確的是()圖8-2-7A.粒子在a點的加速度大小大于在b點的加速度大小B.粒子在a點的電勢能大于在b點的電勢能C.粒子在a點的速度大小大于在b點的速度大小D.a點的電勢高于b點的電勢

解析：根據(jù)軌跡彎曲的方向可知，質(zhì)點所受的電場力方向大致向右，假設粒子從a運動到b，電場力做正功，電勢能減小，故粒子在a點的電勢能大于b點的電勢能，而a的動能小于b點的動能，也就是說a點的速度大小小于b點的速度大小，B正確.答案：B

【遷移拓展3】(2023年河南開封一模)如圖8-2-8所示，虛線為勻強電場中的等勢線，相鄰兩條虛線間的電勢差相等，實曲線為一個帶電粒子僅在電場力作用下運動的軌跡.A、B、D為粒子的運動軌跡與等勢線的交點，C點為軌跡與該處等勢線的切點，則下列判斷正確的是()圖8-2-8A.沿軌跡從A到D，軌跡上各點的電勢先降低后升高B.沿軌跡從A到D，粒子的機械能先減小后增大C.粒子從A到C與從C到D運動的時間之比為4∶1D.粒子從A到B與從B到C電場力的沖量之比為∶1

解析：粒子從A到C，電場力與運動方向成鈍角做負功.粒子從C到D，電場力與運動方向成銳角做正功，粒子的機械能先減小后增大，B正確.答案：B電場力做功的計算電場中的功能關(guān)系(1)電場力做正功，電勢能減少，電場力做負功，電勢能增加，即：W＝－ΔEp(2)如果只有電場力做功，則動能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化，二者總和不變，即：ΔEk＝－ΔEp熱點4電場中的功能關(guān)系[熱點歸納]

【典題4】(多選，2023年江西贛州二模)如圖8-2-9所示，在傾角為θ的足夠長的絕緣固定斜面上，靜止放置有質(zhì)量分別為3