2019年高考物理一轮复习第七章静电场第2讲电场能的性质的描述学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 电场能的性质的描述 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 电势能 1静电力做功 (1)特点：静电力做功与 路径 无关，只与 初、末位置 有关。 (2)计算方法 W qEd，只适用于 匀强电场 ，其中 d 为沿 电场方向 的距离，计算时 q 不带正负号。 WAB qUAB，适用于 任何电场 ，计算时 q 要带正负号。 2电势能 (1)定义：电荷在电场中由于受到电场力的作用而具有的与其相对位置有关的能量叫做电势能，用符号 Ep表示。 (2)静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于 电势能的减少量 ，即 WAB EpA EpB。 (3)大小：电荷在

2、某点的电势能，等于 将电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功 。 特别提醒 (1)电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。 (2)电势能是相对的，与零势能位置的选取有关，但电势能的变化是绝对的，与零势能位置的选取无关。 (3)电势能是标量，有正负，无方向。电势能为正值表示电势能大于在参考点时的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点时的电势能。 (4)零势能位置的选取是任意的，但通常选取大地或无穷 远处为零势能位置。 【知识点 2】 电势 1电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的 电势能 Ep与它的电荷量 q 的比值。 (2)定义式： Epq

3、。 (3)矢标性：电势是 标量 ，有正负之分，其正 (负 )表示该点电势比 零电势 高 (低 )。 (4)相对性：电势具有 相对性 ，同一点的电势与选取 零电势点 的位置有关。一般选取无穷远处为零电势点，在实际应用中常取大地的电势为零。 2等势面 (1)定义：电场中 电势相同 的各点构成的面。 (2)四个特点 在同一 等势面 上移动电荷时电场力不做功。 等势面一定与 电场线 垂直。 电场线总是从 电势高 的等势面指向 电势低 的等势面。 等差等势面越密的地方电场强度 越大 ，反之 越小 。 特别提醒 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性、电荷量及电

4、势能均无关。 【知识点 3】 电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.电势差 【 精品教育资源文库 】 (1)定义：电场中两点间电势的差值。 (2)定义式： UAB A B。显然， UAB UBA。 (3)影响因素：电场中两点间电势差由电场本身决定，与零电势点的选取 无关 。 (4)电势差与电场力做功的关系：电荷在电场中，由一点 A 移到另一点 B 时， 电场力做的功 WAB与移动的电荷的电荷量 q 的比值等于 A、 B 两点间的电势差，即 UAB WABq ，计算时 q 要带正负号。 2匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与场强的关系式 UAB Ed，其中 d 为匀强电场中

5、 A、 B 两点 沿电场方向 的距离。 (2)电场强度的另一表达式 表达式： E UABd 。 (只适用于匀强电场 ) 意义：电场中，场强方向是 电势降低 最快的方向。在匀强电场中，场强在数值上等于沿 电场 方向 单位长度降低的电势。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 电势高低与电势能大小的判断 对比分析 1判断电势高低常用的两种方法 (1)依据电场线的方向：沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)依据 UAB WABq ：若 UAB0，则 A B，若 UAB 10 J。 (3)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，电势能减小，动能减小，电势能增大。 例

6、1 某形状不规则的导体置于静电场中，由于静电感应，在导体周围出现了如图所示的电场分布，图中虚线表示电场线，实线表示等势面， A、 B、 C 为电场中的三个点。下列说法正确的是 ( ) A A 点的电势高于 B 点的电势 【 精品教育资源文库 】 B将电子从 A 点移到 B 点，电势能减小 C A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 D将电子从 A 点移到 C 点，再从 C 点移到 B 点，电场力做功为零 (1)如何判断 A、 B 两点电势高低？ 提示： 沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)如何判断电子在 A、 B 两点电势能的大小？ 提示： 负电荷在电势越高的地方电势能越小。 尝试解答 选 A

7、。 由沿电场线方向电势降低知， A 点电势高于 B 点电势， A 正确；将电子从 A 点移到 B 点，电场力做负功，电势能增加， B 错误；由电场线疏密知 A 点的电场强度小于 B 点的电场强度， C 错误； A、 C 两点在同一等势面上，都比 B 点的电势高，将电子从 A 点移到 C 点再移到 B 点，电场力做负功， D 错误。 总结升华 电场线、电场强度、电势、电势能、等势面之间的关系 (1)电场线与电场强度的 关系：同一电场，电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。 (2)电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的

8、等势面。 (3)电场强度大小与电势无直接关系：零电势可人为选取，电场强度的大小由电场本身决定，故电场强度大的地方，电势不一定高。 (4)电势能与电势的关系：正电荷在电势高的地方电势能大；负电荷在电势低的地方电势能大。 跟踪训练 2017 福建漳州联考 如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中， 有 A、 B、 C 三点， A 点为两点电荷连线的中点， B 点为连线上距 A 点距离为 d 的一点， C 为连线中垂线距 A 点距离也为 d 的一点。下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是 ( ) A EA ECEB； A C B B EBEAEC； A C B C EA B， A C D

9、因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低 答案 B 解析 根据等量异种点电荷周围的电场线分布规律可知，电场线在 B 处密，在 C 处稀疏，故 EBEAEC，中垂线为等势面，所以 A C，沿电场线方 向电势降低，故 A B，所以有 A C B， B 正确， A、 C、 D 错误。 考点 2 根据粒子运动的轨迹、等势面进行相关问题的判断 解题技巧 【 精品教育资源文库 】 1 “ 运动与力两线法 ” 画出 “ 速度线 ”( 运动轨迹在某一位置的切线 )与 “ 力线 ”( 在同一位置垂直等势面的方向且指向轨迹的凹侧 )，从二者的夹角情况来分析带电粒子做曲线运动时电场力做功的情况。 2电荷的正负、

10、场强的方向 (或等势面电势的高低 )，是题目中相互制约的两个方面。若已知其中一个，可分析另一个。 例 2 (多选 )如图所示，虚线 a、 b、 c 表示电场中的三个等势面与纸 平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等。实线为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹， M、 N 是这条轨迹上的两点，则下面说法中正确的是 ( ) A三个等势面中， a 的电势最高 B对于 M、 N 两点，带电粒子通过 M 点时电势能较大 C对于 M、 N 两点，带电粒子通过 M 点时动能较大 D带电粒子由 M 运动到 N 时，加速度增大 (1)如何判断三个等势面电势的高低？ 提示： 画出初速度切线，根据

11、轨迹弯曲方向画出垂直等势面的力，结合电荷电性判断场强方向，沿电场线方向电势降低。 (2)如何判断 M、 N 两点电势能大 小？ 提示： 依据电场力做功和电势能关系。 尝试解答 选 CD。 由于带电粒子做曲线运动，因此所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向是由 c 指向 b 再指向 a。根据电场线的方向是电势降低的方向，故 c b a， A 错误；带正电荷粒子若从 N 点运动到 M 点，场强方向与运动方向成锐角，电场力做正功，电势能减少；若从 M 点运动到 N 点，场强方向与运动方向成钝角，电场力做负功，电势能增加，即 M 点电势能较小，故 B 错误；根据能量守恒定律

12、，电荷的动能和电势能之和保持不变，故粒子在 M 点的动能较大， C 正确；由于相 邻等势面之间电势差相等， N 点等势面较密，则 ENEM，即 qENqEM，由牛顿 第 二定律知，带电粒子从 M 点运动到 N 点时，加速度增大， D 正确。 总结升华 求解此类问题的思维模板 【 精品教育资源文库 】 跟踪训练 2017 北京房山区模拟 (多选 )如图，一点电荷固定于 O 点，两虚线圆均以 O 为圆心，两实线分别为带电粒子 M 和 N 单独在电场中运动的轨迹， a、 b、 c、 d、 e 为轨迹和虚线圆的交点。已知 M 粒子带正电荷，不计粒子重力。下列说法正确的是 ( ) A a 点电势比 d

13、 点的电势高 B M 在 b 点的动能 小于它在 a 点的动能 C N 在 d 点的电势能等于它在 e 点的电势能 D N 在从 c 点运动到 d 点的过程中克服电场力做功 答案 BC 解析 由 M 粒子的运动轨迹可知， M 粒子受到的是吸引力，故固定于 O 点的点电荷带负电，电场线从无穷远指向该点电荷，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知 a 点电势比 d 点的电势低， A 错误； a 点的电势低于 b 点的电势，而正电荷在电势高处电势能大，因此 M 在 b 点的电势能大于它在 a 点的电势能，根据能量守恒定律知，M 粒子的动能和电势能之和保持不变，则 M 在 b 点的动能小于它在 a 点的动能

14、， B 正确； e、 d 两点在同一等势面上 ，电势相等，则 N 在 d 点的电势能等于它在 e 点的电势能， C 正确； N 粒子受到了排斥力作用， N 在从 c点运动到 d 点的过程中电场力做正功， D 错误。 考点 3 匀强电场中电势差与电场强度的关系 深化理解 1匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)UAB Ed， d 为 A、 B 两点沿电场方向的距离。 【 精品教育资源文库 】 (2)沿电场强度方向电势降低得最快。 (3)在同一直线上距离相等的两点电势差相等。 2 E Ud在非匀强电场中的几点妙用 (1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系：当电势差 U 一定时，电场强度 E 越大，则沿 电场强度方向的距离 d 越小，即等差等势面越密，电场强度越大。 (2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两