2014年《步步高》高三物理一輪復(fù)習(xí)課件(江蘇專用)選修3-1-第六章-第2講-電場的能的性質(zhì)

第2講電場的能的性質(zhì)(單選)在電場中，下列說法正確的是 (

)．A．某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，該點(diǎn)的電勢一定高B．某點(diǎn)的電勢高，試探電荷在該點(diǎn)的電勢能一定大C．某點(diǎn)的場強(qiáng)為零，試探電荷在該點(diǎn)的電勢能一定為零D．某點(diǎn)的電勢為零，試探電荷在該點(diǎn)的電勢能一定為零電勢能、電勢等勢面Ⅰ(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】解析電勢雖然由電場本身決定，但它的大小與場強(qiáng)無因果關(guān)系，A錯(cuò)；電勢高低由電場決定，而電勢能的大小由電場和電荷共同決定，負(fù)電荷在電勢較高處的電勢能較小，故B錯(cuò)；場強(qiáng)為零的點(diǎn)，電勢和電勢能都不一定為零，故C錯(cuò)；由電勢的定義式可知，電勢為零和電勢能為零是同一個(gè)點(diǎn)，D正確．答案

D(1)電場力做功①特點(diǎn)：電場力做功與_____無關(guān)，只與___________有關(guān)．②計(jì)算方法a．W＝qEd，只適用于勻強(qiáng)電場，其中d為沿_________的距離．b．WAB＝qUAB，適用于_________．(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(diǎn)移到_______位置時(shí)電場力所做的功．【知識(shí)存盤】1．電勢能路徑初、末位置電場方向任何電場電場零勢能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.(1)定義：試探電荷在電場中某點(diǎn)具有的__________與它的_________的比值．(2)定義式：φ＝___．2．電勢電勢能的減少量電勢能Ep電荷量q(3)矢標(biāo)性：電勢是_____，有正負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢比_______高(低)．標(biāo)量零電勢(4)相對(duì)性：電勢具有_______，同一點(diǎn)的電勢因選取__________的不同而不同．(1)定義：電場中_________的各點(diǎn)組成的面．(2)四個(gè)特點(diǎn)①等勢面一定與_______垂直．②在___________上移動(dòng)電荷時(shí)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(qiáng)度_____，反之_____．3．等勢面相對(duì)性零電電勢相等電場線同一等勢面電勢高電勢低越大越小勢點(diǎn)(多選)下列說法正確的是 (

)．A．A、B兩點(diǎn)的電勢差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)靜

電力所做的功B．電勢差是一個(gè)標(biāo)量，但是有正值和負(fù)值之分C．由于靜電力做功跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，所以電勢差

也跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點(diǎn)的位置有關(guān)D．A、B兩點(diǎn)的電勢差是恒定的，所以UAB＝UBA電勢差Ⅱ(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】解析

答案

BC1．定義：電荷在電場中，由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)，___________與移動(dòng)電荷的_______的比值．2．定義式：UAB＝______．【知識(shí)存盤】電場力做功電荷量3．電勢差與電勢的關(guān)系：UAB＝_______，UAB＝－UBA.4．影響因素：電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定，與移動(dòng)的電荷q及電場力做的功WAB_____，與零電勢點(diǎn)的選取_____．φA－φB無關(guān)無關(guān)(單選)如圖6－2－1所示是某電場中的一組等勢面，若A、B、C、D相鄰兩點(diǎn)間距離均為2cm，A和P點(diǎn)間的距離為1.5cm，則該電場的場強(qiáng)E和P點(diǎn)的電勢φP分別為 (

)．勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系Ⅰ

(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】圖6－2－1答案

B【知識(shí)存盤】電場線2．公式U＝Ed的適用范圍：勻強(qiáng)電場．1．電場線與電場強(qiáng)度的關(guān)系：電場線越密的地方表示電場強(qiáng)度越大，電場線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向．2．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．3．電場強(qiáng)度數(shù)值與電勢數(shù)值無直接關(guān)系：電場強(qiáng)度大(或小)的地方電勢不一定大(或小)，零電勢可人為選取，而電場強(qiáng)度是否為零則由電場本身決定．考點(diǎn)一電場線、電場強(qiáng)度、電勢、等勢面之間的關(guān)系【典例1】(單選)(2012·福建卷，15)如圖6－2－2所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線為等勢線．取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場力做的功相等，則下列說法正確的是 (

)．圖6－2－2A．A點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)電勢B．A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等C．q1的電荷量小于q2的電荷量D．q1在A點(diǎn)的電勢能小于q2在B點(diǎn)的電勢能答案

C【變式跟蹤1】(單選)如圖6－2－3所示的直線是真空中某電場的一條電場線，A、B是這條直線上的兩點(diǎn)．一帶負(fù)電的粒子以速度vA經(jīng)過A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后，粒子以速度vB經(jīng)過B點(diǎn)，且vB與vA方向相反，不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是 (

)．圖6－2－3A．A點(diǎn)的場強(qiáng)小于B點(diǎn)的場強(qiáng)B．A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢C．粒子在A點(diǎn)的速度小于在B點(diǎn)的速度D．粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能解析如果電場為勻強(qiáng)電場并且場強(qiáng)方向向右，也可出現(xiàn)題干所述情況，A錯(cuò)誤；帶負(fù)電的粒子先向右減速后向左加速，其受力向左，電場線方向向右，故A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢，B正確；帶負(fù)電的粒子受到向左的力，由A到B電場力做負(fù)功，動(dòng)能減小，速度減小，粒子在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度，粒子在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能，C、D錯(cuò)誤．答案

B1．幾種常見的典型電場的等勢面比較以題說法電場等勢面(實(shí)線)圖樣重要描述勻強(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)電荷的電場連線的中垂面上的電勢為零等量同種正點(diǎn)電荷的電場連線上，中點(diǎn)電勢最低，而在中垂線上，中點(diǎn)電勢最高(1)做功判斷法―→電場力做正功，電勢能減?。浑妶隽ψ鲐?fù)功，電勢能增加(2)公式法―→由Ep＝qφp，將q、φp的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式，Ep的正值越大電勢能越大，Ep的負(fù)值越小，電勢能越大(3)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，電勢能增加3．電勢能增、減的判斷方法(4)電荷電勢法―→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解決一些不熟悉的、情境較復(fù)雜的關(guān)于電勢、電場強(qiáng)度等判定的題目時(shí)，可抓住以下常見電場的電場線和等勢面分布情況，并注意電場線、等勢面對(duì)稱性的應(yīng)用．如①孤立點(diǎn)電荷的電場線和等勢面；②等量同(異)種電荷的電場線和等勢面(注意連線上、中垂線上的特點(diǎn))；③帶電平行板間的電場線和等勢面．4．電場的對(duì)稱性1．若只有電場力做功―→電勢能與動(dòng)能之和保持不變；2．若只有電場力和重力做功―→電勢能、重力勢能、動(dòng)能之和保持不變；3．除重力之外，其他各力對(duì)物體做的功―→等于物體機(jī)械能的變化．4．所有力對(duì)物體所做的功―→等于物體動(dòng)能的變化．考點(diǎn)二電場中的功能關(guān)系【典例2】(多選)如圖6－2－4所示為一勻強(qiáng)電場，某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)．在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0J，電場力做的功為1.5J．則下列說法正確的是

(

)．圖6－2－4A．粒子帶負(fù)電B．粒子在A點(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)少1.5JC．粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5JD．粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5J解析從粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以看出，粒子所受的電場力方向與場強(qiáng)方向相同，粒子帶正電，A錯(cuò)誤；粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場力做功1.5J，說明電勢能減少1.5J，B錯(cuò)誤；對(duì)粒子應(yīng)用動(dòng)能定理得：W電＋W重＝EkB－EkA，代入數(shù)據(jù)解得EkB－EkA＝1.5J－2.0J＝－0.5J，C正確；粒子機(jī)械能的變化量等于除重力外其他力做的功，電場力做功1.5J，則粒子的機(jī)械能增加1.5J，D正確．答案CD【變式跟蹤2】(多選)如圖6－2－5所示為空間某一電場的電場線，

a、b兩點(diǎn)為其中一條豎直向下的電場線上的兩點(diǎn)，該兩點(diǎn)的高度差為h，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球從a點(diǎn)靜止釋放后沿電場線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)圖6－2－5答案

BD以題說法1．電場力做功的計(jì)算方法(1)功的定義法：由公式W＝Flcosθ計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，可變形為W＝qElcosθ.(2)電勢差法：WAB＝qUAB.(3)電勢能變化法：WAB＝EpA－EpB.(4)動(dòng)能定理法：W靜電力＋W其他力＝ΔEk.2．電場中的能量問題(1)如果只有電場力做功，則動(dòng)能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能(Ek)和電勢能(Ep)的總和守恒，即：①ΔEp＝－ΔEk.②電場力做正功，電勢能減少，動(dòng)能增加．③電場力做負(fù)功，電勢能增加，動(dòng)能減少．(2)除電場力之外其他力做正功，動(dòng)能和電勢能之和變大；除電場力之外其他力做負(fù)功，動(dòng)能和電勢能之和變小．(3)如果只有電場力和重力做功，則電勢能和機(jī)械能之和保持不變．【典例3】(單選)(2012·安徽卷，18)如圖6－2－6所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢為0V，點(diǎn)A處的電勢為6V，點(diǎn)B處的電勢為3V，則電場強(qiáng)度的大小為 (

)．考點(diǎn)三圖6－2－6解析在勻強(qiáng)電場中，沿某一方向電勢降落，則在這一方向上電勢均勻降落，故OA的中點(diǎn)C的電勢φC＝3V(如圖答案

AA．50V/m，方向B―→AB．50V/m，方向A―→BC．100V/m，方向B―→AD．100V/m，方向垂直AB斜向下圖6－2－7解析如圖所示，連接A、B兩點(diǎn)并找到AB的中點(diǎn)C由題意知φC＝φO，連接OC，則OC為等勢面答案

C借題發(fā)揮圖6－2－8圖6－2－9結(jié)論2勻強(qiáng)電場中若兩線段AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如圖6－2－9所示．當(dāng)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條與電場線、等勢線都不重合的曲線時(shí)，這種現(xiàn)象簡稱為“拐彎現(xiàn)象”，其實(shí)質(zhì)為“運(yùn)動(dòng)與力”的關(guān)系．這類問題一般綜合性較強(qiáng)，運(yùn)用“牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功和能”的知識(shí)分析(1)“運(yùn)動(dòng)與力兩線法”——畫出“速度線”(運(yùn)動(dòng)軌跡在初始位置的切線)與“力線”(在初始位置電場線的切線方向，指向軌跡的凹側(cè))從二者的夾角情況來分析電荷做曲線運(yùn)動(dòng)的情況．疑難突破4電場中的“拐彎現(xiàn)象”1．“拐彎現(xiàn)象”2．突破策略(2)“三不知時(shí)要假設(shè)”——電荷的正負(fù)、場強(qiáng)的方向或等勢面電勢的高低、電荷運(yùn)動(dòng)的方向，是題目中相互制約的三個(gè)方面

.若已知其中的任一個(gè)，可順次向下分析判定各待求量；若三個(gè)都不知(三不知)，則要用“假設(shè)法”分別討論各種情況．有時(shí)各種情景的討論結(jié)果是歸一的．(1)誤認(rèn)為電場線方向就是電荷受到電場力作用的方向．(2)誤認(rèn)為電場線是電荷在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡．(3)誤認(rèn)為未畫出電場線的地方，場強(qiáng)為零．(4)錯(cuò)誤地根據(jù)電場線方向來判斷電場強(qiáng)度大小，應(yīng)根據(jù)電場線的疏密來判斷電場強(qiáng)度的大?。?．易出錯(cuò)點(diǎn)(多選)(2011·江蘇卷，8)一粒子從A點(diǎn)射入電場，從B點(diǎn)射出，電場的等勢面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6－2－10所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢面彼此平行，不計(jì)粒子的重力．下列說法正確的有 (

)．A．粒子帶負(fù)電荷B．粒子的加速度先不變，后變小C．粒子的速度不斷增大D．粒子的電勢能先減小，后增大圖6－2－10典例審題流程答案

AB【預(yù)測】(單選)如圖6－2－11所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷連線上有D、E、F三點(diǎn)，且DE＝EF.K、M、L分別為過D、E、F三點(diǎn)的等勢面．一不計(jì)重力的帶負(fù)電粒子，從a點(diǎn)射入電場，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，以|Wab|表示該粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)圖6－2－11電場力做功的數(shù)值，以|Wbc|表示該粒子從b點(diǎn)到c點(diǎn)電場力做功的數(shù)值，則 (

)．A．|Wab|＝|Wbc|B．|Wab|<|Wbc|C．粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)，動(dòng)能減少D．a(chǎn)點(diǎn)的電勢較b點(diǎn)的電勢低解析由等量異種點(diǎn)電荷的電場線特點(diǎn)可知靠近電荷處電場強(qiáng)度大，類比公式U＝Ed知|Uab|>|Ubc|，而W＝qU，所以|Wab|>|Wbc|，則A、B均錯(cuò)誤；從帶負(fù)電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知該粒子從a點(diǎn)到c點(diǎn)受到大體向左的作用力，故左側(cè)為正電荷，從左向右電勢降低，則D錯(cuò)誤；粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增加，動(dòng)能減少，則C正確．答案

C一、電勢高低及電勢能大小的判斷1．(單選)如圖6－2－12所示，豎直平面內(nèi)的同心圓是一點(diǎn)電荷在真空中形成電場的一簇等勢線，一帶正電的小球從A點(diǎn)靜止釋放，沿直線到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為零，以下說法正確的是

(

)．圖6－2－12A．此點(diǎn)電荷為負(fù)電荷B．場強(qiáng)EA>EB>ECC．電勢φA>φB>φCD．小球在A點(diǎn)的電勢能小于在C點(diǎn)的電勢能解析小球從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為零，說明電場方向由C點(diǎn)指向A點(diǎn)，此點(diǎn)電荷為正電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從題圖可以看出C點(diǎn)的電場線的密度大于A點(diǎn)，故C點(diǎn)的場強(qiáng)大于A點(diǎn)的場強(qiáng)，且EC>EB>EA，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；沿電場線的方向電勢逐漸降低，C點(diǎn)的電勢高于A點(diǎn)的電勢，φC>φB>φA，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增加，小球在A點(diǎn)的電勢能小于在C點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)D正確．答案D2．(多選)如圖6－2－13所示，實(shí)線為某孤立點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的幾條電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)．若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場力的作用，下列說法中正確的是 (

)．圖6－2－13A．該電場是由負(fù)點(diǎn)電荷所激發(fā)的電場B．電場中a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高C．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度比在b點(diǎn)的加速度大D．帶電粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能比在b點(diǎn)的動(dòng)能大答案

CD3．(單選)(2012·重慶卷，20)空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，其中P點(diǎn)處于正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場的等勢面分布如圖6－2－14所示，a、b、c、d為電場中的4個(gè)點(diǎn)，則 (

)．圖6－2－14A．P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C．c點(diǎn)的電勢低于d點(diǎn)的電勢D．負(fù)電荷從a到c，電勢能減少解析由題中所給的等勢面分布圖是對(duì)稱的及電場線與等勢面垂直可得，P、Q兩點(diǎn)應(yīng)為等量的異種電荷，A錯(cuò)；a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，但方向不同，故B錯(cuò)；因P處為正電荷，因此c