第2講　電場能的性質(zhì)

7/7第2講電場能的性質(zhì)考點(diǎn)一電勢高低及電勢能大小的判斷1.靜電力做功的特點(diǎn)靜電力做功與無關(guān)，只與電荷量和電荷移動(dòng)過程始、末位置間的電勢差有關(guān)。2.電勢能（1）定義：電荷在電場中具有的，稱為電勢能。（2）說明：電勢能具有，通常把或大地表面的電勢能規(guī)定為零。3.電勢（1）定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的與它的之比。（2）定義式：φ＝Ep（3）標(biāo)矢性：電勢是，有正、負(fù)之分，其正（負(fù)）表示該點(diǎn)電勢比高（低）。（4）相對(duì)性：電勢具有相對(duì)性，同一點(diǎn)的電勢因選取的不同而不同。4.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系（1）靜電力做的功等于電荷電勢能的，即WAB＝EpA－EpB。靜電力對(duì)電荷做多少正功，電荷電勢能就多少；電荷克服靜電力做多少功，電荷電勢能就多少。（2）電勢能的大小：由WAB＝可知，若令EpB＝0，則EpA＝WAB，即一個(gè)電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能，數(shù)值上等于將其從該點(diǎn)移到零電勢能位置過程中靜電力所做的功。1.求靜電力做功的四種方法2.電勢高低的判斷判斷依據(jù)判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值，靠近正電荷處電勢高，靠近負(fù)電荷處電勢低電場力做功根據(jù)UAB＝WABq，將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入，由UAB的正負(fù)判斷φA、φ3.電勢能大小的判斷判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢連同正、負(fù)號(hào)一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的絕對(duì)值越大，電勢能越大，負(fù)Ep的絕對(duì)值越大，電勢能越小電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大，負(fù)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(fù)功，電勢能增加能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢能減小，反之，動(dòng)能減小，電勢能增加1.【靜電力做功】（2023·湖北高考3題）在正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中有M、N兩點(diǎn)，其電勢分別為φM、φN，電場強(qiáng)度大小分別為EM、EN。下列說法正確的是（）A.若φM＞φN，則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)的遠(yuǎn)B.若EM＜EN，則M點(diǎn)到電荷Q的距離比N點(diǎn)的近C.若把帶負(fù)電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做正功，則φM＜φND.若把帶正電的試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做負(fù)功，則EM＞EN2.【電勢高低判斷】（多選）（2023·廣東高考9題）電子墨水是一種無光源顯示技術(shù)，它利用電場調(diào)控帶電顏料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色。透明面板下有一層膠囊，其中每個(gè)膠囊都是一個(gè)像素。如圖所示，膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負(fù)電的黑色微粒。當(dāng)膠囊下方的電極極性由負(fù)變正時(shí)，微粒在膠囊內(nèi)遷移（每個(gè)微粒電量保持不變），像素由黑色變成白色，下列說法正確的有（）A.像素呈黑色時(shí)，黑色微粒所在區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢B.像素呈白色時(shí)，黑色微粒所在區(qū)域的電勢低于白色微粒所在區(qū)域的電勢C.像素由黑變白的過程中，電場力對(duì)白色微粒做正功D.像素由白變黑的過程中，電場力對(duì)黑色微粒做負(fù)功3.【電勢能大小判斷】（多選）（2023·海南高考12題）如圖所示，正三角形三個(gè)頂點(diǎn)固定三個(gè)等量電荷，其中A、B帶正電，C帶負(fù)電，O、M、N為AB邊的四等分點(diǎn)，下列說法正確的是（）A.M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同 B.M、N兩點(diǎn)電勢相同C.負(fù)電荷在M點(diǎn)電勢能比在O點(diǎn)時(shí)要小 D.負(fù)電荷在N點(diǎn)電勢能比在O點(diǎn)時(shí)要大考點(diǎn)二電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1.電勢差（1）定義：在電場中，兩點(diǎn)之間電勢的差值叫作電勢差。（2）定義式：UAB＝WAB2.電勢差與電勢的關(guān)系UAB＝，UAB＝－UBA。3.勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（1）UAB＝Ed，d為A、B兩點(diǎn)沿方向的距離。（2）沿電場方向電勢降低得最快。?判斷小題1.電勢差由電場本身的性質(zhì)決定，與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)。（）2.電勢差UAB與WAB成正比，與q成反比。（）3.A、B兩點(diǎn)的電勢差與試探電荷無關(guān)，所以UAB＝UBA。（）1.在勻強(qiáng)電場中由公式U＝Ed得出的“一式二結(jié)論”2.等分法及其應(yīng)用（1）等分法如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為n段，則每段兩端點(diǎn)的電勢差等于原電勢差的1n，采用這種等分間距求電勢問題的方法，叫作（2）“等分法”的應(yīng)用思路公式E＝Ud【例1】（多選）如圖所示，在勻強(qiáng)電場中建立直角坐標(biāo)系xOy，坐標(biāo)平面與電場方向平行。坐標(biāo)系中有一個(gè)經(jīng)過O、A、B三點(diǎn)的圓，Q點(diǎn)（25cm，0）為圓心，A點(diǎn)坐標(biāo)為（32cm，24cm），A點(diǎn)電勢為64V，B點(diǎn)電勢為34V，Q點(diǎn)電勢為49V，則（）A.電場強(qiáng)度的方向?yàn)橛葾→O方向 B.電場強(qiáng)度的方向?yàn)橛葾→B方向C.電場強(qiáng)度的大小為120V/m D.電場強(qiáng)度的大小為100V/m聽課記錄公式E＝Ud在非勻【例2】在圓錐體空間的頂點(diǎn)O固定一正點(diǎn)電荷，底面圓周上有三點(diǎn)a、b、c，O'是底面圓心，OO'與底面垂直，d點(diǎn)為Oc的中點(diǎn)。在該點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的電場中，下列判斷正確的是（）A.a、b、c三點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B.O點(diǎn)與d點(diǎn)的電勢差和d點(diǎn)與c點(diǎn)電勢差的關(guān)系為UOd＝UdcC.帶正電的試探電荷沿直線從a移動(dòng)至O'過程中受到的靜電力逐漸增大，電勢能也逐漸增大D.帶負(fù)電的試探電荷沿直線從a移動(dòng)至b過程中電勢能不變聽課記錄考點(diǎn)三電場線、等勢面及運(yùn)動(dòng)軌跡問題1.等勢面及其特點(diǎn)（1）定義：電場中電勢的各點(diǎn)組成的面。（2）特點(diǎn)：①等勢面一定與垂直。②在同一上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功。③電場線方向總是從的等勢面指向的等勢面。④在同一電場中，等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度，反之。2.幾種典型電場的等勢面電場等勢面重要描述勻強(qiáng)電場垂直于電場線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面等量異種點(diǎn)電荷的電場兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上電勢處處為零等量同種（正）點(diǎn)電荷的電場兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)的電勢最低；中垂線上，中點(diǎn)的電勢最高?判斷小題1.在同一電場中，等差等勢線越密的地方，電場線越密，電場強(qiáng)度越大。（）2.電場線與等勢面互相垂直，電場線從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。（）3.無論正粒子還是負(fù)粒子，在電場中某點(diǎn)所受靜電力的方向都沿電場線在該點(diǎn)的切線方向，并且指向粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向。（）

帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡問題的分析方法（1）從軌跡的彎曲方向判斷受力方向（軌跡向合力方向彎曲），從而分析電場方向或電荷的正負(fù)。（2）結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功正負(fù)，從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等。（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。1.【對(duì)等勢面的理解】（多選）（2022·重慶高考8題）如圖為兩點(diǎn)電荷Q、Q'的電場等勢面分布示意圖，Q、Q'位于x軸上，相鄰等勢面的電勢差為3V。若x軸上的M點(diǎn)和N點(diǎn)位于0V等勢面上，P為某等勢面上一點(diǎn)，則（）A.N點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的大 B.Q為正電荷C.M點(diǎn)的電場方向沿x軸負(fù)方向 D.P點(diǎn)與M點(diǎn)的電勢差為12V2.【立體空間中的等勢面】如圖所示，兩個(gè)等量負(fù)點(diǎn)電荷固定于P、Q兩點(diǎn)，正方形abcd為垂直P、Q連線的平面，e、f分別是ad、bc的中點(diǎn)。O點(diǎn)正好是PQ和ef連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是（）A.a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同B.e、f兩點(diǎn)電勢相等C.abcd是一個(gè)等勢面D.將一正電荷由e點(diǎn)移動(dòng)到f點(diǎn)，電勢能先增加后減小3.【等勢面與軌跡問題】（多選）靜電透鏡是由帶電導(dǎo)體所產(chǎn)生的靜電場來使電子束聚焦和成像的裝置，它廣泛應(yīng)用于電子器件（如陰極射線示波管）和