（浙江选考）2019版高考物理大一轮复习第六章静电场第2讲电场能的性质学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 电场能的性质 考试标准 知识内容 必考要求 加试要求 说明 电势能和电势 b c 1.不要求用等势面去推断电场的强弱和方向 2.不要求知道电场强度的方向就是电势降低最快的方向 3.不要求计算感应电荷的场强和静电力 4.不要求应用 “ 处于静电平衡的导体是等势体 ” 的知识解决有关问题 . 电势差 b c 电势差与电场强度的关系 c 静电现象的应用 b 一、电场力做功与电势能 1电场力做功 (1)特点：电场力做功和路径无关，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 电场线 方向的位移 WAB qUAB，适用

2、于 任何形式的电场 2电势能 (1)定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到 零势能位置 时所做的功 (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 ， WAB EpA EpB. (3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷 无穷远处 的电势能规定为零，或把电荷在 地球 表面的电势能规定为零 二、电势与等势面 1电势 (1)定义式： Ep q . (2)标矢性：电 势是 标量 ，其大小有 正负之分 ，其正 (负 )表示该点电势比 电势零点高 (低 ) 【 精品教育资源文库 】 (3)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因电势零点选取的不

3、同而 不同 2等势面的特点 (1)等势面一定与 电场线垂直 ，即跟场强的方向 垂直 (2)在同一 等势面上 移动电荷时电场力不做功 (3)电场线总是从 电势高 的等势面指向 电势低 的等势面 自测 1 如图 1 所示，将一带正电的点电荷沿电场线方向从 A 点移动到 B 点，下列说法正确的是 ( ) 图 1 A静电力做正功，电势能增加 B静电力做负功，电势能增加 C静电力做正功，电势能减少 D静电力做负功，电势能减少 答案 C 自测 2 关于静电场，下列说法正确的是 ( ) A电势等于零的物体一定不带电 B电场强度为零的点，电势一定为零 C同一电场线上的各点，电势一定相等 D负电荷沿电场线方向移

4、动时，电势能一定增加 答案 D 解析 电势是相对量，其大小与零电势点的选取有关，沿同一电场线方向上的各点电势逐渐降低，故 A、 B、 C 均错误；负电荷所受电场力方向与电场线方向相反，故沿电场线方向移动负电荷时电场力做负功，电势能增加， D 正确 三、电势差 1定义式 UAB WAB q . 2电势差与电势的关系 UAB A B. 3影响因素 【 精品教育资源文库 】 电势差 UAB由 电场本身的性质 决定，与移动的电荷 q 及电场力做的功 WAB无关，与电势零点的选取 无关 4匀强电场中电势差与电场强度的关系 电势差与场强的关系式： U Ed，其中 d 为电场中两点间 沿电场线方向 的距离

5、 自测 3 对公式 E UABd 的理解，下列说法正确的是 ( ) A此公式适用于计算任何电场中 A、 B 两点间的电势差 B A 点和 B 点间距离越大，则这两点的电势差越大 C匀强电场中 A、 B 两点沿电场线的距离越大， 则电场强度越小 D公式中的 d 是匀强电场中 A、 B 所在的两等势面之间的距离 答案 D 命题点一 电势能和电势 电势差 1电势能增、减的判断方法 (1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加 (2)公式法：由 Ep q 将 q、 的大小、正负号一起代入公式， Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越小，电势能越大 (3)能量守恒法：在电场中，

6、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 2电势高低常用的两种判断方法 (1)依据电场线的方 向：沿电场线方向电势逐渐降低 (2)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低 例 1 (2016 浙江 4 月学考 13) 如图 2 所示，真空中有两个点电荷 Q1 9.010 8 C 和Q2 1.010 8 C，分别固定在 x 坐标轴上，其中 Q1位于 x 0 处， Q2位于 x 6 cm 处在 x轴上 ( ) 图 2 A场强为 0 的点有两处 B在 x 6 cm 区域，电势沿 x 轴正方向降低 C质子从 x 1 cm

7、运动到 x 5 cm 处，电势能升高 D在 0 x 6 cm 和 x 9 cm 的区域，场 强沿 x 轴正方向 【 精品教育资源文库 】 答案 D 解析 因为 Q1 0， Q2 0，且 Q1 |Q2|，所以 x 0 区域不会出现合场强为 0 的点； 0 x 6 cm 区域合场强沿 x 轴正方向，场强都不为零， x 6 cm 区域有一位置合场强为零，由 kQ1x2 k Q2?x 6?2得 x 9 cm，则 6 cm x 9 cm 区域合场强沿 x 轴负方向， x 9 cm 区域合场强沿 x 轴正方向，故 A 错， D 对；沿电场方向电势降低， B 错；质子带正电，在电势高处电势能大， C 错

8、变式 1 (2016 温州市质检 )电场中有 A、 B 两点， 一个点电荷在 A 点的电势能为 1.210 8 J，在 B 点的电势能为 0.8010 8 J已知 A、 B 两点在同一条电场线上，如图 3 所示，该点电荷的电荷量的绝对值为 1.010 9 C，那么 ( ) 图 3 A该电荷为负电荷 B该电荷为正电荷 C A、 B 两点的电势差 UAB 4.0 V D把该电荷从 A 移到 B，静电力做功为 WAB 2.510 10 J 答案 A 解析 在 A 点的电势能大于在 B 点的电势能，从 A 到 B 静电力做正功，所以该电荷一定为负电荷，故选项 A正确， B错误；静电力做功 WAB Ep

9、A EpB 1.210 8 J 0.8010 8 J 4.010 9 J，选项 D 错误；由 UAB WABq 得 UAB 4.010 9 1.010 9 V 4.0 V，所以选项 C 错误 变式 2 (2017 金华十校联考 )如图 4 所示， P、 Q 是两个电荷量相等的异种电荷，其中电荷P 带正电，在其电场中有 a、 b、 c 三点， a、 b、 c 三点位于平行 P、 Q 连线的直线上， b 点在 P、Q 连线的中垂线上， ab bc.下列说法正确的是 ( ) 图 4 A a、 c 两点电势相等 B电子在 a 点的电势能小于 在 c 点的电势能 C a、 c 两点电场强度相同 D电子沿

10、 abc 连线从 a 点移到 c 点过程电场力做正功 答案 B 【 精品教育资源文库 】 解析 由等量异种电荷电场分布可知 a b c， a、 c 两点电场强度大小相等但方向不同，故 A、 C 错误；由 Ep q ，电子在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能，故 B 正确；电子沿 abc连线从 a 到 c 过程电场力做负功，故 D 错误 【 精品教育资源文库 】 变式 3 (2017 绍兴第一中学期末 )一带电小球在从空中的 P 点运动到 Q 点的过程中，重力做功 6 J，克服电场力做功 1 J，克服空气阻力做功 2 J，则下列说法正确的是 ( ) A在 P 点 的动能比在 Q 点大 3

11、 J B在 P 点的重力势能比在 Q 点小 6 J C在 P 点的电势能比在 Q 点大 1 J D在 P 点的机械能比在 Q 点大 3 J 答案 D 解析 合力做功等于动能的变化量，合力做功等于各个力做功的代数和，总功为 3 J，故动能增加 3 J，即小球在 P 点的动能比在 Q 点小 3 J， A 错误；重力做功等于重力势能的减少量，重力做功 6 J，重力势能减小 6 J，所以 P 点重力势能比 Q 点大 6 J， B 错误；电场力做功等于电势能的减少量，克服电场力做功 1 J，电势能增加 1 J，所以 P 点电势能比 Q 点小 1 J，C 错误；除重力外的各个 力做的总功等于机械能的变化量

12、，除重力外，克服电场力做功 1 J，克服空气阻力做功 2 J，故机械能减小 3 J，所以 P 点机械能比 Q 点大 3 J， D 正确 命题点二 电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 1等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线 2几种典型电场的等势线 (面 ) 电场 等势线 (面 ) 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上电势处处为零 等量同种 (正 )点电荷的电场 连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高 3.某点速度方向即为该点轨迹的切线方向 4从轨迹的弯曲方向判断受力

13、方向 (轨迹向合外力方向弯曲 )，从而分析电场方向或电荷的正【 精品教育资源文库 】 负 5结合轨迹、速度方向与电场力的方向，确定电场力做功的正负，从而确定电势能、电势的变化和电势差 6根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况 例 2 如图 5 所示， P 是固定的点电荷，虚线是以 P 为圆心的两个圆带电粒子 Q 在 P 的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内， a、 b、 c 为轨迹上的三个点若 Q 仅受 P 的电场力作用，其 在 a、 b、 c 点的加速度大小分别为 aa、 ab、 ac，速度大小分别为 va、 vb、 vc，则 ( ) 图 5 A aaabac， vavcvb B

14、 aaabac， vbvcva C abacaa， vbvcva D abacaa， vavcvb 答案 D 解析 由库仑定律 F kq1q2r2 可知，粒子在 a、 b、 c 三点受到的电场力的大小关系为 FbFcFa，由 a Fm，可知 abacaa.根据粒子的轨迹可知，粒子 Q 与场源电荷 P 的电性相同，二者之间存在 斥力，若粒子由 c b a 运动，整个过程中，电场力先做负功再做正功，且 Wba|Wcb|，结合动能定理可知， vavcvb，同理，若粒子由 a b c 运动，也可得 va vc vb，故选项 D 正确 变式 4 关于静电场的等势面，下列说法正确的是 ( ) A两个电势不同的等势面可能相交 B电场线与等势面处处相互垂直 C同一等势面上各点电场强度一定相等 D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功 答案 B 解析 若两个电势不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实 不符， A错；电场线一定与等势面垂直， B 对；同一等势面上的电势