高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）版課件第七章靜電場(chǎng)基礎(chǔ)課2

基礎(chǔ)課2電場(chǎng)的能的性質(zhì)電勢(shì)能、電勢(shì)1.電勢(shì)能 (1)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)

電場(chǎng)力做功與______無(wú)關(guān)，只與____________有關(guān)。 (2)電勢(shì)能 ①定義：電荷在______中具有的勢(shì)能，數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到_________位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功。 ②電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：電場(chǎng)力做的功等于___________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。知識(shí)排查路徑初、末位置電場(chǎng)零勢(shì)能電勢(shì)能的減少量2.電勢(shì) (1)定義：試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的__________與它的__________的比值。(3)矢標(biāo)性：電勢(shì)是______，有正、負(fù)，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比_______高(低)。(4)相對(duì)性：電勢(shì)具有________，同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取_________的不同而不同。電勢(shì)能Ep電荷量q標(biāo)量零電勢(shì)相對(duì)性零電勢(shì)點(diǎn)3.等勢(shì)面 (1)定義：電場(chǎng)中_________的各點(diǎn)組成的面。 (2)四個(gè)特點(diǎn) ①等勢(shì)面一定與________垂直。 ②在_____________上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。 ③電場(chǎng)線方向總是從________的等勢(shì)面指向________的等勢(shì)面。 ④等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度_______，反之_______。電勢(shì)相等電場(chǎng)線同一等勢(shì)面電勢(shì)高電勢(shì)低越大越小電勢(shì)差1.定義：電荷在電場(chǎng)中，由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)，______________與移動(dòng)電荷的________的比值。3.電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：UAB＝_________，UAB＝－UBA。電場(chǎng)力做功電荷量φA－φB2.公式U＝Ed的適用范圍：勻強(qiáng)電場(chǎng)。勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電場(chǎng)線小題速練1.思考判斷 (1)電場(chǎng)力做功與重力做功相似，均與路徑無(wú)關(guān)。(

) (2)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)一定為零。(

) (3)電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同的區(qū)域內(nèi)，電勢(shì)一定也處處相同。(

) (4)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的，所以UAB＝UBA。(

) (5)電場(chǎng)中電勢(shì)降低的方向，就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(

) (6)電勢(shì)有正負(fù)之分，因此電勢(shì)是矢量。(

) (7)電勢(shì)的大小由電場(chǎng)的性質(zhì)決定，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。(

) (8)電勢(shì)差UAB由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。(

)

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

(8)√2.[人教版選修3－1P19插圖引申]某導(dǎo)體周圍等勢(shì)面和電場(chǎng)線(帶有箭頭為電場(chǎng)線)分布如圖1所示，已知兩個(gè)相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，則(

)圖1A.a點(diǎn)和d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定相同B.a點(diǎn)的電勢(shì)一定低于b點(diǎn)的電勢(shì)C.將負(fù)電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D.將正電荷從c點(diǎn)沿虛線移到e點(diǎn)，電勢(shì)能先減小后增大解析

a點(diǎn)和d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知選項(xiàng)B正確；負(fù)電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；正電荷從c點(diǎn)沿虛線移到e點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

B3.[人教版選修3－1P20第7題改編]某電場(chǎng)的等勢(shì)線分布如圖2所示，關(guān)于該電場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是(

)圖2A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿該點(diǎn)的切線方向B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.將電子從A點(diǎn)移到C點(diǎn)其電勢(shì)能減少4eVD.將檢驗(yàn)電荷q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)外力一定做正功解析

電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；等勢(shì)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)大，A處電場(chǎng)強(qiáng)度大于C處，選項(xiàng)B正確；將電子從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功4eV，電勢(shì)能增加4eV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題意未知檢驗(yàn)電荷的電性，無(wú)法判斷電場(chǎng)力方向，故無(wú)法分析外力做功情況，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

B電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面1.電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系：電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。2.電場(chǎng)強(qiáng)度大小與電勢(shì)無(wú)直接關(guān)系：零電勢(shì)可任意選取，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小由電場(chǎng)本身決定，故電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方，電勢(shì)不一定高。3.電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系：正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大；負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大?！纠?】

(2016·全國(guó)卷Ⅲ，15)關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說(shuō)法正確的是(

) A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交 B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直 C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功解析若兩個(gè)不同的等勢(shì)面相交，則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不同電勢(shì)數(shù)值，與事實(shí)不符，A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直，B正確；同一等勢(shì)面上的電勢(shì)相同，但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同，C錯(cuò)誤；將一負(fù)電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。答案B【例2】

(多選)如圖3所示，兩電荷量分別為Q(Q＞0)和－Q的點(diǎn)電荷對(duì)稱地放置在x軸上原點(diǎn)O的兩側(cè)，a點(diǎn)位于x軸上O點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q之間，b點(diǎn)位于y軸O點(diǎn)上方。取無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。下列說(shuō)法正確的是(

)A.b點(diǎn)電勢(shì)為零，電場(chǎng)強(qiáng)度也為零B.正的試探電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于零，所受電場(chǎng)力方向向右C.將正的試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn)，必須克服電場(chǎng)力做功D.將同一正的試探電荷先后從O、b兩點(diǎn)移到a點(diǎn)，后者電勢(shì)能的變化較大圖3解析因?yàn)榈攘慨惙N電荷在其連線的中垂線上的電場(chǎng)方向?yàn)槠叫杏趚軸指向負(fù)電荷，所以電場(chǎng)方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢(shì)線，因?yàn)橹写咕€延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處，所以中垂線的電勢(shì)為零，故b點(diǎn)的電勢(shì)為零，但是電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，A錯(cuò)誤；等量異種電荷連線上，電場(chǎng)方向由正電荷指向負(fù)電荷，方向平行于x軸向右，在中點(diǎn)O處電勢(shì)為零，O點(diǎn)左側(cè)電勢(shì)為正，右側(cè)電勢(shì)為負(fù)，又知道正電荷在正電勢(shì)處電勢(shì)能為正，故B正確；O點(diǎn)的電勢(shì)低于a點(diǎn)的電勢(shì)，電場(chǎng)力做負(fù)功，所以必須克服電場(chǎng)力做功，C正確；O點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以先后從O、b點(diǎn)移到a點(diǎn)，電場(chǎng)力做功相等，電勢(shì)能變化相同，D錯(cuò)誤。答案BC1.電勢(shì)高低常用的兩種判斷方法 (1)依據(jù)電場(chǎng)線的方向―→沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。 (2)依據(jù)UAB＝φA－φB

―→UAB>0，φA>φB，UAB<0，φA<φB。2.電勢(shì)能大小的判斷公式法將電荷量、電勢(shì)連同正負(fù)號(hào)一起代入公式Ep＝qφ，正Ep越大，電勢(shì)能越大；負(fù)Ep的絕對(duì)值越大，電勢(shì)能越小，即正負(fù)表示大小電勢(shì)法正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大做功法電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加能量守恒法在電場(chǎng)中，若只有電場(chǎng)力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，反之，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)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(chǎng)方向或電荷的正負(fù)。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(fù)，從而確定電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的變化等。3.根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況?！纠?】

(2017·無(wú)錫模擬)如圖4所示，示波管的聚焦電場(chǎng)是由電極A1、A2、A3、A4形成的，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，x軸為該電場(chǎng)的中心軸線。一個(gè)電子從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場(chǎng)，曲線PQR是它的運(yùn)動(dòng)軌跡，則(

)A.電場(chǎng)中Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于R點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.電場(chǎng)中P點(diǎn)的電勢(shì)比Q點(diǎn)的電勢(shì)低C.電子從P運(yùn)動(dòng)到R的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)它先做正功后做負(fù)功D.若電子沿著x軸正方向以某一速度進(jìn)入該電場(chǎng)，電子有可能做曲線運(yùn)動(dòng)圖4解析

由電場(chǎng)線分布的疏密程度可知，電場(chǎng)中Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于R點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)方向電勢(shì)越來(lái)越低，選項(xiàng)B正確；電子從P運(yùn)動(dòng)到R的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)它一直做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若電子沿著x軸正方向以某一速度進(jìn)入該電場(chǎng)，電子一定做直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

B【例4】

(2016·海南卷)(多選)如圖5，一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是(

)A.M帶負(fù)電荷，N帶正電荷B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能C.N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功圖5解析如圖所示，M粒子的軌跡向左彎曲，則帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向向左，可知M帶電粒子受到了引力作用，故M帶負(fù)電荷，而N粒子的軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向向下，說(shuō)明N粒子受到斥力作用，故N粒子帶正電荷，故選項(xiàng)A正確；由于虛線是等勢(shì)面，故M粒子從a到b電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功，故動(dòng)能減小，故選項(xiàng)B正確；對(duì)于N粒子，由于d和e在同一等勢(shì)面上，故從d到e電場(chǎng)力不做功，故電勢(shì)能不變，故選項(xiàng)C正確；由于N粒子帶正電，故從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案ABC帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問(wèn)題的解題技巧(1)判斷速度方向：帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向。(2)判斷電場(chǎng)力(或場(chǎng)強(qiáng))的方向：僅受電場(chǎng)力作用時(shí)，帶電粒子所受電場(chǎng)力方向指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場(chǎng)強(qiáng)的方向。(3)判斷電場(chǎng)力做功的正負(fù)及電勢(shì)能的增減：若電場(chǎng)力與速度方向成銳角，則電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少；若電場(chǎng)力與速度方向成鈍角，則電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。電場(chǎng)中的功能關(guān)系電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法電場(chǎng)中的功能關(guān)系(1)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，即W＝－ΔEp。(2)如果只有電場(chǎng)力做功，則動(dòng)能和電勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能(Ek)和電勢(shì)能(Ep)的總和不變，即ΔEk＝－ΔEp?！纠?】

(2017·江蘇省南通市、泰州市、揚(yáng)州市高三第三次模擬考試)(多選)如圖6所示，豎直平面內(nèi)有半徑為R的半圓形光滑絕緣軌道ABC，A、C兩點(diǎn)為軌道的最高點(diǎn)，B點(diǎn)為最低點(diǎn)，圓心處固定一電荷量為＋q1的點(diǎn)電荷。將另一質(zhì)量為m、電荷量為＋q2的帶電小球從軌道A處無(wú)初速度釋放，已知重力加速度為g，則(

)圖6答案

ABD【例6】

(2017·南師附中)(多選)如圖7所示，固定在水平面上的絕緣粗糙斜面處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m的帶負(fù)電物體從斜面頂端由靜止釋放，若物體沿斜面滑行一段距離速度達(dá)到v，則在此過(guò)程中(

)A.物體減少的電勢(shì)能與重力勢(shì)能的總和等于物體增加的動(dòng)能B.物體減少的機(jī)械能等于物體增加的電勢(shì)能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量總和C.物體機(jī)械能的增量、電勢(shì)能的增量與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量的代數(shù)和為零D.物體受到的合力所做的功等于物體增加的動(dòng)能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量總和圖7解析

由能量守恒可知，物體減少的電勢(shì)能與重力勢(shì)能的總和等于物體增加的動(dòng)能與克服摩擦力所做的功，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知，物體減少的機(jī)械能等于物體增加的電勢(shì)能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量總和，故選項(xiàng)B正確；由能量守恒定律可知，物體機(jī)械能的增量、電勢(shì)能的增量與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量的代數(shù)和為零，故選項(xiàng)C正確；由動(dòng)能定理可知，物體受到的合力所做的功等于物體增加的動(dòng)能，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

BC與靜電場(chǎng)有關(guān)的STSE問(wèn)題——拓展思維能力的培養(yǎng)

電學(xué)內(nèi)容在高考中所占份額較大，涉及到的規(guī)律及應(yīng)用較多，從近年高考命題情況看，以考查學(xué)生的各種能力涉及STSE問(wèn)題層出不窮?！镜淅?/p>

(2017·江蘇省揚(yáng)州市高三第一次模擬考試)如圖8所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場(chǎng)，實(shí)線和虛線分別表示電場(chǎng)線和等勢(shì)線。a、b為電場(chǎng)中兩點(diǎn)，則(

)A.a點(diǎn)電勢(shì)較高B.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)較大C.電子在b點(diǎn)電勢(shì)能較大D.電子從a運(yùn)動(dòng)到b電場(chǎng)力做正功圖8解析

沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；把電子從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案

D【變式訓(xùn)練】

(2017·江蘇省南京市、鹽城市、連云港市高三第二次模擬)如圖9所示是高壓電場(chǎng)干燥中藥技術(shù)基本原理圖，在大導(dǎo)體板MN上鋪一薄層中藥材，針狀電極O和平板電極MN接高壓直流電源，其間產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)。水分子是極性分子，可以看成棒狀帶電體，一端帶正電，另一端帶等量負(fù)電；水分子在電場(chǎng)力的作用下會(huì)加速?gòu)闹兴幉闹蟹蛛x出去，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下飛離電場(chǎng)區(qū)域從而加速干燥。圖中虛線ABCD是某一水分子從A處由靜止開(kāi)始的運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說(shuō)法正確的是(

)A.A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于D處B.B處的電勢(shì)高于C處C.水分子做勻變速運(yùn)動(dòng)D.水分子由A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中電勢(shì)能減少圖9解析

電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，A處的場(chǎng)強(qiáng)小于D處的場(chǎng)強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D正確；帶電粒子由A運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中，不能判斷出水分子兩端的電場(chǎng)力的合力為定值，所以不能判斷出加速度一定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸減小，B處的電勢(shì)小于C處的電勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。答案

D1.(2017·江蘇省南通市、泰州市高三第一次模擬考試)如圖10所示，在O點(diǎn)放置點(diǎn)電荷－q，電荷周圍A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為rA、rB，rA<rB。A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EA、EB，電勢(shì)分別為φA、φB，則(

)A.EA>EB B.EA＝EB C.φA>φB D.φA＝φB解析

畫(huà)出負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)線，越靠近負(fù)電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電勢(shì)越低，故EA>EB，φA<φB，選項(xiàng)A正確。答案

A圖102.(2017·江蘇南京、鹽城高三模擬)金屬板和板前一正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線分布如圖11所示，A、B兩點(diǎn)到正電荷的距離相等，C點(diǎn)靠近正電荷，則(

)A.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等

B.C點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)的低C.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等

D.C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大圖11解析

沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，由圖看出，B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)高，C點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)高，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由圖看出，B點(diǎn)處電場(chǎng)線比A點(diǎn)處電場(chǎng)線密，C點(diǎn)處電場(chǎng)線比B點(diǎn)處電場(chǎng)線密，則B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案

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