2011年高考物理二輪復(fù)習(xí) 電場能的性質(zhì) 新人教版

1、電場能的性質(zhì)【知識梳理】1電場力做功與電勢能 電荷在電場中移動時，電場力做功只與電荷的_有關(guān)，與電荷經(jīng)過的_無關(guān)。電場力做功的計算公式： W = _；在勻強(qiáng)電場中，電場力做的功W = _，其中d為沿電場線方向的位移。 電場力對電荷做正功，電勢能_；電場力對電荷做負(fù)功，電勢能_。電場力做功等于電勢能變化的負(fù)值，即WAB = EpAEpB。 電荷在某點具有的電勢能，等于把它從該點移動到_位置時電場力所做的功。電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零2電勢 定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢，用表示.在數(shù)值

2、上等于單位正電荷由該點移到零電勢點時_，電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。 公式： = _（與試探電荷無關(guān)）；單位：伏特（V） 電勢與電場線的關(guān)系：沿電場線方向電勢_（電場線指向電勢_的方向）。 零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇（大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）。3等勢面 定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面。 等勢面的特點： 等勢面一定和電場線_； 等勢面上各點電勢相等，在等勢面上移動電荷電場力_功； 電場線總是由電勢_的等勢面指向電勢_的等勢面； 電場線越密的地方，等差等勢面越_。4電勢差與電場強(qiáng)度 電勢差：電荷q在電場中A

3、、B兩點間移動時，電場力所做的功WAB，跟它的電荷量q的比值，叫做A、B間的電勢差，也叫電壓。公式：UAB = _；單位：伏（V）。 電勢差與電勢的關(guān)系：UAB = _，電勢差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值， 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場中兩點間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點沿電場線方向的距離的乘積；即U = _，也可以寫作E = _（如圖所示）。 電勢具有相對性，而電勢差與零電勢點的選取無關(guān)，電勢差具有絕對性.【考點辨析】考點1電場中的功能關(guān)系：對電場力做功的理解可類比重力做功.電場力做正功，電勢能減?。浑妶隽ψ鲐?fù)功，電勢能增加.1功能關(guān)系 若只有電場力做功，_與_之和保持不變； 若只有

4、電場力和重力做功，_與_之和保持不變； 除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體_的變化。2電場力做功的特點：電場力對某電荷做的功與_無關(guān)，只與_的電勢差有關(guān)。3電場力做功的計算方法 由公式W = Fscos計算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，可變形為W = qEsE，式中sE為電荷初末位置在電場方向上的距離。 由電場力做功與電勢能變化關(guān)系計算，WAB = EAB = qUAB，對任何電場都適用。當(dāng)U AB > 0，q > 0或UAB < 0，q < 0時，W > 0；否則W < 0。 由動能定理計算：W電場力 + W其他力 = Ek.考點2電勢高低和電勢能大小、

5、正負(fù)的判斷方法1根據(jù)場源電荷判斷：離場源正電荷越近，電勢越_，正檢驗電荷的電勢能（為正值）越_，負(fù)檢驗電荷的電勢能（為負(fù)值）越_；離場源負(fù)電荷越近，電勢越_，正檢驗電荷的電勢能（為負(fù)值）越_，負(fù)檢驗電荷的電勢能（為正值）越_。2根據(jù)電場線判斷：順著電場線的方向，電勢逐漸_，檢驗正電荷（或負(fù)電荷）的電勢能逐漸_（_）；逆著電場線的方向，電勢逐漸_，檢驗正電荷（或負(fù)電荷）的電勢能逐漸_（_）。3根據(jù)電場力做功判斷：電場力對正電荷做正功時，正電荷由_電勢（電勢能_）的點移向_電勢（電勢能_）的點；電場力對負(fù)電荷做正功時，負(fù)電荷由_電勢（電勢能_）的點移向_電勢（電勢能_）的點.考點3電場強(qiáng)度、電勢、

6、電勢差、電勢能的比較（注：電勢、電勢差、電勢能、電場力的功、電荷量等物理量均為標(biāo)量，它們正負(fù)意義不全相同，要注意比較區(qū)別，而矢量的正負(fù)表示方向）電場強(qiáng)度電勢電勢差電勢能意義描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)描述電場做功的本領(lǐng)描述電荷在電場中的能量，電荷做功的本領(lǐng)定義若B點電勢為0，則A = UAB = A 0Ep = q矢標(biāo)性矢量：方向為正電荷的受力方向標(biāo)量：有正負(fù)，正負(fù)只表示大小標(biāo)量:有正負(fù)，正負(fù)只是比較電勢的高低正電荷在正電勢位置有正電勢能，簡化為：正正得正，負(fù)正得負(fù)，負(fù)負(fù)得正決定因素由電場本身決定,與試探電荷無關(guān)由電場本身決定，大小與參考點的選取有關(guān)，具有相對性由電場本身的兩點間差異決

7、定，與參考點的選取無關(guān)由電荷量和該點電勢二者決定，與參考點的選取有關(guān)相互關(guān)系場強(qiáng)為零的地方電勢不一定為零電勢為零的地方場強(qiáng)不一定為零零場強(qiáng)區(qū)域兩點電勢差一定為零，電勢差為零的區(qū)域場強(qiáng)不一定為零場強(qiáng)為零，電勢能不一定為零，電勢為零，電勢能一定為零聯(lián)系勻強(qiáng)電場中U = Ed（d為A、B間沿場強(qiáng)方向上的距離）；電勢沿場強(qiáng)方向降低最快；UAB = A B ； 考點4典型電場等勢面的比較電場等勢面（實線）重要描述電場等勢面（實線）重要描述勻強(qiáng)電場垂直于電場線的一簇平面等量異種電荷的電場連線中垂線上的電勢為零點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量同種電荷的電場連線上，中點電勢最低，而在中垂線上，中點電勢

8、最高【典題例題】例1 由如圖所示的電場線可判定 （ ）A該電場一定是勻強(qiáng)電場BA點的電勢一定低于B點的電勢C負(fù)電荷放在B點的電勢能比放在A點的電勢能大D負(fù)電荷放在B點所受電場力方向向右例2有一帶電荷量為q = 3×10-6 C的點電荷，從電場中的A點移到B點時克服電場力做功6×10 -4 J，從B點移到C點時電場力做功9×10-4 J。試求： AB、BC、CA間的電勢差各為多少？ 以B點為零勢點，則A、C兩點的電勢各為多少？ 比較電荷在A、C兩點的電勢能的高低。例3如圖所示，勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點.在以它們?yōu)轫旤c的三角形中，a30°、c90°

9、;，電場方向與三角形所在平面平行.已知a、b和c點的電勢分別為V、V和2 V。該三角形的外接圓上最低、最高電勢分別為 （ ）AV、V B0 V、4 VCV、V D0 V、3 V例4如圖所示，a、b、c是勻強(qiáng)電場中的等腰三角形的三個頂點，已知a、b、c三點的電勢分別為a = 8 V，b = 4 V，c = 2 V，已知ab = 10cm，ac = 5cm，ac和ab夾角為60°，試確定場強(qiáng)的方向和大小。例5如圖所示，在粗糙的斜面上固定一點電荷Q，在M點無初速度地釋放帶有恒定電荷的小物塊，小物塊在Q的電場中沿斜面運(yùn)動到N點靜止，則從M到N的過程中 （ ）A小物塊所受的電場力減小B小物塊的

10、電勢能可能增加C小物塊電勢能變化量的大小一定小于克服摩擦力做的功DM點的電勢一定高于N點的電勢例6如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且相鄰兩等勢線間的電勢差相等.一正電子在等勢線U3上時，具有動能20 J，它在運(yùn)動到等勢線U1上時，速度為零.令U2 = 0，那么，當(dāng)該電荷的電勢能為4 J 時，其動能大小為 （ ）A16 J B10 J C6 J D 4 J例7如圖所示，MN為水平放置的金屬板，板中央有一個小孔O，板下存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E.AB是一根長為l、質(zhì)量為m的均勻帶正電的絕緣細(xì)桿.現(xiàn)將桿下端置于O處，然后將桿由靜止釋放，桿運(yùn)動過程中始終保持豎直.當(dāng)桿下落 l/3時速度

11、達(dá)到最大，求： 細(xì)桿帶電荷量； 桿下落的最大速度； 若桿沒有全部進(jìn)入電場時速度減小為零，求此時桿下落的位移。例8如圖，直角三角形的斜邊AC（足夠長）傾角為30°，底邊BC長為2L，處在水平位置，斜邊AC是光滑絕緣的，在底邊BC的中點處O放置一個負(fù)點電荷，其電荷量為Q.有一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的小球，從斜面頂端A點處沿斜邊由靜止滑下，滑到斜邊上的垂足D時，速度為V，加速度為a.求它剛剛滑到C點時的速度大小和加速度大小。參考答案：【知識梳理】1始末位置、路徑、qU、qEd、減少、增加、零勢能面2電場力所做的功、Ep/q、降低、降低、3垂直、不做、高、低、密4WAB/q、A B、

12、Ed、U/d、【考點辨析】考點11電勢能、動能、電勢能、機(jī)械能（重力勢能與動能之和）、機(jī)械能2路徑、初末位置考點21高、大、小、低、小、大2降低、減?。ㄔ黾樱⑸?、增加（減?。?高（大）、低（?。?、低（大）、高（?。镜湫屠}】例1 C；由圖可知，該電場線為直線，在我們常接觸的電場中，勻強(qiáng)電場的電場線為直線，但點電荷的電場線也是直線，故選項A錯誤.電勢的高低可根據(jù)電場線由高電勢指向低電勢判斷，則A>B，故選項B錯誤.由于A>B，故正電荷在A點的電勢能大，而負(fù)電荷在B點的電勢能大，因此選項C正確.負(fù)電荷在電場中所受電場力的方向與該點場強(qiáng)的方向相反，故選項D錯誤。例2 負(fù)點電荷從A點

13、移到B點克服電場力做功，即WAB=6×10-4 JAB 間的電勢差 UAB = WAB/q = 200V；BC間的電勢差 UBC = WBC/q = 300V；CA間的電勢差 UCA = UCB + UBA = UBC + (UAB) = 100 V。 因B點的電勢為零，由UAB = A B 得 A點的電勢A = UAB = 200 V；由UBC = B C得 C點的電勢C = UBC = 300 V. 電荷從A到C電場力做的功 WAC = WAB + WBC = 3×10-4 J 電勢能減小，電荷在A點的電勢能高。例3 B；如圖所示，根據(jù)勻強(qiáng)電場的電場線與等勢面是平行等間

14、距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢均勻降落，取ab的中點O，即為三角形的外接圓的圓心，且該點電勢為2 V，故Oc為等勢面，MN為電場線，方向沿MN方向.，故UON=2 V，N點電勢為零，為最低電勢點，同理M點電勢為4 V，為最高電勢點例4 因為Uab=ab=12 V，所以ab的中點d的電勢為d=2V，過a點作等勢線cd的垂線ae，ae為一條電場線，如圖所示. 有得.例5 AC；Q為點電荷，由于M點距點電荷Q的距離比N點距點電荷Q的距離小，所以小物塊在N點受到的電場力小于在M點受到的電場力，選項A正確.由小物塊的初、末狀態(tài)可知，小物塊從M到N的過程先加速再減速，而重力和摩擦力均為恒力，所以電荷間的庫侖力為斥力，電場力做正功，電勢能減小，選項B錯誤.由功能關(guān)系可知，克服摩擦力做的功等于電勢能的減少量和重力勢能的減少量之和，故選項C正確.因不知Q和物塊的電性，無法判斷電勢高低，選項D錯誤.例6 C；正電荷從等勢線U3運(yùn)動到等勢線U1上時，克服電場力做功，電勢能增加了20 J，由U12=U23知U1=U3，則點電荷在等勢線U1處電勢能為10 J，在U3處電勢能為10 J，正電子的總能量E10 J.當(dāng)電勢能為4 J時，動能應(yīng)為6 J，選項C正確.例7 （1）