高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實驗課）版課件第七章靜電場基礎(chǔ)課2

基礎(chǔ)課2電場的能的性質(zhì)電勢能、電勢1.電勢能 (1)電場力做功的特點

電場力做功與______無關(guān)，只與____________有關(guān)。 (2)電勢能 ①定義：電荷在______中具有的勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點移到_________位置時電場力所做的功。 ②電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：電場力做的功等于___________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。知識排查路徑初、末位置電場零勢能電勢能的減少量2.電勢 (1)定義：試探電荷在電場中某點具有的__________與它的__________的比值。(3)矢標性：電勢是______，有正、負，其正(負)表示該點電勢比_______高(低)。(4)相對性：電勢具有________，同一點的電勢因選取_________的不同而不同。電勢能Ep電荷量q標量零電勢相對性零電勢點3.等勢面 (1)定義：電場中_________的各點組成的面。 (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________的等勢面指向________的等勢面。 ④等差等勢面越密的地方電場強度_______，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，______________與移動電荷的________的比值。3.電勢差與電勢的關(guān)系：UAB＝_________，UAB＝－UBA。電場力做功電荷量φA－φB2.公式U＝Ed的適用范圍：勻強電場。勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系電場線小題速練1.思考判斷 (1)電場力做功與重力做功相似，均與路徑無關(guān)。(

) (2)電場中電場強度為零的地方電勢一定為零。(

) (3)電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處相同。(

) (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。(

) (6)電勢有正負之分，因此電勢是矢量。(

) (7)電勢的大小由電場的性質(zhì)決定，與零電勢點的選取無關(guān)。(

) (8)電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定，與零電勢點的選取無關(guān)。(

)

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

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

)圖1A.a點和d點的電場強度一定相同B.a點的電勢一定低于b點的電勢C.將負電荷從c點移到d點，電場力做正功D.將正電荷從c點沿虛線移到e點，電勢能先減小后增大解析

a點和d點的電場強度方向不同，選項A錯誤；由沿著電場線方向電勢降低，可知選項B正確；負電荷從c點移到d點，電場力不做功，選項C錯誤；正電荷從c點沿虛線移到e點，電勢能先增大后減小，選項D錯誤。答案

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

)圖2A.A點的電場強度方向沿該點的切線方向B.A點的電場強度大于C點的電場強度C.將電子從A點移到C點其電勢能減少4eVD.將檢驗電荷q從A點移到B點外力一定做正功解析

電場線與等勢面垂直，選項A錯誤；等勢線密的地方場強大，A處電場強度大于C處，選項B正確；將電子從A點移到C點，電場力做負功4eV，電勢能增加4eV，選項C錯誤；由題意未知檢驗電荷的電性，無法判斷電場力方向，故無法分析外力做功情況，選項D錯誤。答案

B電勢能、電勢、等勢面1.電場線與等勢面的關(guān)系：電場線與等勢面垂直，并從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。2.電場強度大小與電勢無直接關(guān)系：零電勢可任意選取，電場強度的大小由電場本身決定，故電場強度大的地方，電勢不一定高。3.電勢能與電勢的關(guān)系：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。【例1】

(2016·全國卷Ⅲ，15)關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是(

) A.兩個電勢不同的等勢面可能相交 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.將一負的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做正功解析若兩個不同的等勢面相交，則在交點處存在兩個不同電勢數(shù)值，與事實不符，A錯誤；電場線一定與等勢面垂直，B正確；同一等勢面上的電勢相同，但電場強度不一定相同，C錯誤；將一負電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做負功，故D錯誤。答案B【例2】

(多選)如圖3所示，兩電荷量分別為Q(Q＞0)和－Q的點電荷對稱地放置在x軸上原點O的兩側(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。取無窮遠處的電勢為零。下列說法正確的是(

)A.b點電勢為零，電場強度也為零B.正的試探電荷在a點的電勢能大于零，所受電場力方向向右C.將正的試探電荷從O點移到a點，必須克服電場力做功D.將同一正的試探電荷先后從O、b兩點移到a點，后者電勢能的變化較大圖3解析因為等量異種電荷在其連線的中垂線上的電場方向為平行于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，所以中垂線的電勢為零，故b點的電勢為零，但是電場強度不為零，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點的電勢低于a點的電勢，電場力做負功，所以必須克服電場力做功，C正確；O點和b點的電勢相等，所以先后從O、b點移到a點，電場力做功相等，電勢能變化相同，D錯誤。答案BC1.電勢高低常用的兩種判斷方法 (1)依據(jù)電場線的方向―→沿電場線方向電勢逐漸降低。 (2)依據(jù)UAB＝φA－φB

―→UAB>0，φA>φB，UAB<0，φA<φB。2.電勢能大小的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越大，電勢能越大；負Ep的絕對值越大，電勢能越小，即正負表示大小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?！纠?】

(2017·無錫模擬)如圖4所示，示波管的聚焦電場是由電極A1、A2、A3、A4形成的，實線為電場線，虛線為等勢線，x軸為該電場的中心軸線。一個電子從左側(cè)進入聚焦電場，曲線PQR是它的運動軌跡，則(

)A.電場中Q點的電場強度小于R點的電場強度B.電場中P點的電勢比Q點的電勢低C.電子從P運動到R的過程中，電場力對它先做正功后做負功D.若電子沿著x軸正方向以某一速度進入該電場，電子有可能做曲線運動圖4解析

由電場線分布的疏密程度可知，電場中Q點的電場強度大于R點的電場強度，選項A錯誤；沿電場方向電勢越來越低，選項B正確；電子從P運動到R的過程中，電場力對它一直做正功，選項C錯誤；若電子沿著x軸正方向以某一速度進入該電場，電子一定做直線運動，選項D錯誤。答案

B【例4】

(2016·海南卷)(多選)如圖5，一帶正電的點電荷固定于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先后在電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點。不計重力。下列說法正確的是(

)A.M帶負電荷，N帶正電荷B.M在b點的動能小于它在a點的動能C.N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能D.N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功圖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粒子的軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受的電場力方向向下，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；由于虛線是等勢面，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，由于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；由于N粒子帶正電，故從c點運動到d點的過程中，電場力做正功，故選項D錯誤。答案ABC帶電粒子運動軌跡類問題的解題技巧(1)判斷速度方向：帶電粒子運動軌跡上某點的切線方向為該點處的速度方向。(2)判斷電場力(或場強)的方向：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的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負判斷場強的方向。(3)判斷電場力做功的正負及電勢能的增減：若電場力與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢能減少；若電場力與速度方向成鈍角，則電場力做負功，電勢能增加。電場中的功能關(guān)系電場力做功的計算方法電場中的功能關(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，動能(Ek)和電勢能(Ep)的總和不變，即ΔEk＝－ΔEp?！纠?】

(2017·江蘇省南通市、泰州市、揚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兩點為軌道的最高點，B點為最低點，圓心處固定一電荷量為＋q1的點電荷。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電場E中，現(xiàn)將一個質(zhì)量為m的帶負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到v，則在此過程中(

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

BC與靜電場有關(guān)的STSE問題——拓展思維能力的培養(yǎng)

電學內(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，以考查學生的各種能力涉及STSE問題層出不窮?！镜淅?/p>

(2017·江蘇省揚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，實線和虛線分別表示電場線和等勢線。a、b為電場中兩點，則(

)A.a點電勢較高B.b點場強較大C.電子在b點電勢能較大D.電子從a運動到b電場力做正功圖8解析

沿著電場線電勢降低，a點電勢比b點低，選項A錯誤；電場線的疏密程度表示場強大小，選項B錯誤；把電子從a點移到b點，電場力做正功，電勢能減小，選項C錯誤，D正確。答案

D【變式訓練】

(2017·江蘇省南京市、鹽城市、連云港市高三第二次模擬)如圖9所示是高壓電場干燥中藥技術(shù)基本原理圖，在大導體板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)生較強的電場。水分子是極性分子，可以看成棒狀帶電體，一端帶正電，另一端帶等量負電；水分子在電場力的作用下會加速從中藥材中分離出去，在鼓風機的作用下飛離電場區(qū)域從而加速干燥。圖中虛線ABCD是某一水分子從A處由靜止開始的運動軌跡。下列說法正確的是(

)A.A處的電場強度大于D處B.B處的電勢高于C處C.水分子做勻變速運動D.水分子由A運動到C的過程中電勢能減少圖9解析

電場線的疏密表示場強的大小，A處的場強小于D處的場強，選項A錯誤；電場力做正功，則電勢能減小，選項D正確；帶電粒子由A運動到D的過程中，不能判斷出水分子兩端的電場力的合力為定值，所以不能判斷出加速度一定，選項C錯誤；沿著電場線的方向電勢逐漸減小，B處的電勢小于C處的電勢，選項B錯誤。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點放置點電荷－q，電荷周圍A、B兩點到O點的距離分別為rA、rB，rA<rB。A、B兩點電場強度大小分別為EA、EB，電勢分別為φA、φB，則(

)A.EA>EB B.EA＝EB C.φA>φB D.φA＝φB解析

畫出負電荷周圍的電場線，越靠近負電荷，電場強度越大，電勢越低，故EA>EB，φA<φB，選項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電荷形成的電場線分布如圖11所示，A、B兩點到正電荷的距離相等，C點靠近正電荷，則(

)A.A、B兩點的電勢相等

B.C點的電勢比A點的低C.A、B兩點的電場強度相等

D.C點的電場強度比B點的大圖11解析

沿著電場線電勢逐漸降低，由圖看出，B點電勢比A點電勢高，C點的電勢比A點電勢高，故選項A、B錯誤；由圖看出，B點處電場線比A點處電場線密，C點處電場線比B點處電場線密，則B點的場強大于A點的場強，C點的場強大于B點的場強，故選項C錯誤，D正確。答案

D3