高考物理復(fù)習(xí)第七章靜電場基礎(chǔ)課2電場的能的性質(zhì)市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

基礎(chǔ)課2電場能性質(zhì)1/67知識點(diǎn)一、電勢能、電勢1．電勢能 (1)電場力做功特點(diǎn)：

電場力做功與電荷移動(dòng)_____無關(guān)，只與電荷__________

相關(guān)。 (2)電勢能 ①定義：電荷在______中含有勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到_______位置時(shí)電場力所做功。 ②電場力做功與電勢能改變關(guān)系：電場力做功等于__________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。路徑始、末位置電場零勢能電勢能降低許2/672．電勢 (1)定義：試探電荷在電場中某點(diǎn)含有___________與它____________比值。 (2)定義式：φ＝_________。 (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)。 (4)相對性：電勢含有________，同一點(diǎn)電勢因選取___________不一樣而不一樣。電勢能Ep電荷量q標(biāo)量零電勢相對性零電勢點(diǎn)3/673．等勢面 (1)定義：電場中___________點(diǎn)構(gòu)成曲面。 (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_______等勢面指向________等勢面。

④等差等勢面越密地方電場強(qiáng)度_____，反之_____。電勢相等電場線同一等勢面電勢高電勢低越大越小4/67知識點(diǎn)二、電勢差1．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________比值。2．定義式：UAB＝_________。3．電勢差與電勢關(guān)系：UAB＝_________，UAB＝－UBA。電場力做功電荷量φA－φB5/67電場線6/67[思索判斷](1)電場力做功與重力做功相同，均與路徑無關(guān)。(

)(2)電場中電場強(qiáng)度為零地方電勢一定為零。(

)(3)電場強(qiáng)度處處相同區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處相同。(

)(4)A、B兩點(diǎn)電勢差是恒定，所以UAB＝UBA。(

)(5)電場中，場強(qiáng)方向是指電勢降落最快方向。(

)(6)電勢有正負(fù)之分，所以電勢是矢量。(

)(7)電勢大小由電場性質(zhì)決定，與零電勢點(diǎn)選取無關(guān)。(

)(8)電勢差UAB由電場本身性質(zhì)決定，與零電勢點(diǎn)選取無關(guān)。(

)答案(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×

(7)×

(8)√7/67電勢能、電勢、等勢面1．電場線與等勢面關(guān)系：電場線與等勢面垂直，并從電勢較高等勢面指向電勢較低等勢面。2．電場強(qiáng)度大小與電勢無直接關(guān)系：零電勢可人為選取，電場強(qiáng)度大小由電場本身決定，故電場強(qiáng)度大地方，電勢不一定高。3．電勢能與電勢關(guān)系：正電荷在電勢高地方電勢能大；負(fù)電荷在電勢低地方電勢能大。8/671．[電場強(qiáng)度和電勢了解](·全國卷Ⅱ，19)(多項(xiàng)選擇)關(guān)于靜電場電場強(qiáng)度和電勢，以下說法正確是(

) A．電場強(qiáng)度方向處處與等電勢面垂直 B．電場強(qiáng)度為零地方，電勢也為零 C．伴隨電場強(qiáng)度大小逐步減小，電勢也逐步降低 D．任一點(diǎn)電場強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢降落最快方向9/67解析電場中場強(qiáng)為零位置是絕正確，而電勢為零位置是人為選??；再者場強(qiáng)大小表征著電勢隨空間改變率，而與電勢高低無關(guān)，故B錯(cuò)誤；由沿電場線方向電勢降低，可知電勢升降取決于場強(qiáng)方向而與場強(qiáng)大小無關(guān)，故C錯(cuò)誤。答案AD10/672．[等勢面了解](·全國卷Ⅲ，15)關(guān)于靜電場等勢面，以下說法正確是(

) A．兩個(gè)電勢不一樣等勢面可能相交 B．電場線與等勢面處處相互垂直 C．同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等 D．將一負(fù)試探電荷從電勢較高等勢面移至電勢較低等勢面，電場力做正功11/67解析若兩個(gè)不一樣等勢面相交，則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不一樣電勢數(shù)值，與事實(shí)不符，A錯(cuò)；電場線一定與等勢面垂直，B對；同一等勢面上電勢相同，但電場強(qiáng)度不一定相同，C錯(cuò)；將一負(fù)電荷從電勢較高等勢面移至電勢較低等勢面，電場力做負(fù)功，故D錯(cuò)。答案B12/673．[電場強(qiáng)度、電勢和電勢能判斷](·海南單科，7)(多項(xiàng)選擇)如圖1所表示，兩電荷量分別為Q(Q＞0)和－Q點(diǎn)電荷對稱地放置在x軸上原點(diǎn)O兩側(cè)，a點(diǎn)位于x軸上O點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q之間，b點(diǎn)位于y軸O點(diǎn)上方。取無窮遠(yuǎn)處電勢為零。以下說法正確是(

)圖113/67A．b點(diǎn)電勢為零，電場強(qiáng)度也為零B．正試探電荷在a點(diǎn)電勢能大于零，所受電場力方向向右C．將正試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn)，必須克服電場力做功D．將同一正試探電荷先后從O、b兩點(diǎn)移到a點(diǎn)，后者電勢能改變較大14/67解析因?yàn)榈攘慨惙N電荷在其連線中垂線上電場方向?yàn)槠叫杏趚軸指向負(fù)電荷，所以電場方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢線，因?yàn)橹写咕€延伸到無窮遠(yuǎn)處，所以中垂線電勢為零，故b點(diǎn)電勢為零，不過電場強(qiáng)度不為零，A錯(cuò)誤；等量異種電荷連線上，電場方向由正電荷指向負(fù)電荷，方向平行于x軸向右，在中點(diǎn)O處電勢為零，O點(diǎn)左側(cè)電勢為正，右側(cè)電勢為負(fù)，又知道正電荷在正電勢處電勢能為正，故B正確；O點(diǎn)電勢低于a點(diǎn)電勢，電場力做負(fù)功，所以必須克服電場力做功，C正確；O點(diǎn)和b點(diǎn)電勢相等，所以先后從O、b點(diǎn)移到a點(diǎn)，電場力做功相等，電勢能改變相同，D錯(cuò)誤。答案BC15/671．電勢高低慣用兩種判斷方法 (1)依據(jù)電場線方向―→沿電場線方向電勢逐步降低。 (2)依據(jù)UAB＝φA－φB

―→UAB>0，φA>φB，UAB<0，φA<φB。方法技巧16/672．電勢能大小判斷公式法將電荷量、電勢連同正負(fù)號一起代入公式Ep＝qφ，正Ep絕對值越大，電勢能越大；負(fù)Ep絕對值越大，電勢能越小電勢法正電荷在電勢高地方電勢能大負(fù)電荷在電勢低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17/67帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)軌跡問題分析方法帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)軌跡問題分析方法(1)從軌跡彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲)，從而分析電場方向或電荷正負(fù)。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力方向，確定靜電力做功正負(fù)，從而確定電勢能、電勢和電勢差改變等。(3)依據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能改變情況。18/671．[電場線與運(yùn)動(dòng)軌跡](多項(xiàng)選擇)如圖2所表示，實(shí)線是一質(zhì)子僅在電場力作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，虛線可能是電場線，也可能是等差等勢線，則以下說法中正確是(

)圖219/67A．若虛線是電場線，則質(zhì)子在a點(diǎn)電勢能大，動(dòng)能小B．若虛線是等差等勢線，則質(zhì)子在a點(diǎn)電勢能大，動(dòng)能小C．質(zhì)子在a點(diǎn)加速度一定大于在b點(diǎn)加速度D．a(chǎn)點(diǎn)電勢一定高于b點(diǎn)電勢20/67答案BC21/672．[等勢面與運(yùn)動(dòng)軌跡](·青島市質(zhì)量檢測)(多項(xiàng)選擇)兩個(gè)固定等量異種點(diǎn)電荷所形成電場等勢面如圖3中虛線所表示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)進(jìn)入電場，其運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)線所表示，若粒子只受靜電力作用，則以下關(guān)于帶電粒子判斷正確是(

)圖322/67A．帶正電B．速度先變大后變小C．電勢能先變大后變小D．經(jīng)過b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)速度大小相同解析由等勢線分布特點(diǎn)可知，形成電場正電荷在上方，負(fù)電荷在下方，又由軌跡偏轉(zhuǎn)情況可確定，運(yùn)動(dòng)粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場力先做負(fù)功后做正功，動(dòng)能先變小后變大，速度先減小后變大，電勢能先變大后變小，則選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；因?yàn)閎d兩點(diǎn)在同一等勢面上，則粒子在這兩點(diǎn)電勢能相等，動(dòng)能相等，速度大小相等，選項(xiàng)D正確。答案CD23/673．[帶電油滴運(yùn)動(dòng)軌跡分析](·全國卷Ⅰ，20)(多項(xiàng)選擇)如圖4，一帶負(fù)電荷油滴在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對于過軌跡最低點(diǎn)P豎直線對稱。忽略空氣阻力。由此可知(

)圖4A．Q點(diǎn)電勢比P點(diǎn)高B．油滴在Q點(diǎn)動(dòng)能比它在P點(diǎn)大C．油滴在Q點(diǎn)電勢能比它在P點(diǎn)大D．油滴在Q點(diǎn)加速度大小比它在P點(diǎn)小24/67解析因?yàn)橛偷问艿诫妶隽椭亓Χ际呛懔?，所以合外力為恒力，加速度恒定不變，所以D選項(xiàng)錯(cuò)；因?yàn)橛偷诬壽E相對于過P豎直線對稱且合外力總是指向軌跡彎曲內(nèi)側(cè)，所以油滴所受合外力沿豎直向上方向，所以電場力豎直向上，且qE>mg，則電場方向豎直向下，所以Q點(diǎn)電勢比P點(diǎn)高，A選項(xiàng)正確；當(dāng)油滴從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，電場力做正功，電勢能減小，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)油滴從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)過程中，合外力做正功，動(dòng)能增加，所以Q點(diǎn)動(dòng)能大于P點(diǎn)動(dòng)能，B選項(xiàng)正確。答案AB25/67帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問題解題技巧(1)判斷速度方向：帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處速度方向。(2)判斷電場力(或場強(qiáng))方向：僅受電場力作用時(shí)，帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線凹側(cè)，再依據(jù)粒子正負(fù)判斷場強(qiáng)方向。(3)判斷電場力做功正負(fù)及電勢能增減：若電場力與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢能降低；若電場力與速度方向成鈍角，則電場力做負(fù)功，電勢能增加。方法技巧26/67電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系27/67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)，如圖乙所表示。 甲乙28/67圖529/67答案A30/672．[等分線段法找等勢點(diǎn)](多項(xiàng)選擇)如圖所表示，A、B、C是勻強(qiáng)電場中平行于電場線某一平面上三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢分別為φA＝5V，φB＝2V，φC＝3V，H、F三等分AB，G為AC中點(diǎn)，在以下各示意圖中，能正確表示該電場強(qiáng)度方向是(

)31/67解析勻強(qiáng)電場中將任一線段等分，則電勢差等分，把AB等分為三段，AB間電壓為3V，則每等分電壓為1V，H點(diǎn)電勢為4V，F(xiàn)點(diǎn)電勢為3V，將FC相連，則FC為等勢線，電場線垂直于FC，從高電勢指向低電勢，C正確；把AC相連，分為兩份，AC電壓為2V，則G點(diǎn)電勢為4V，GH為等勢線，電場線垂直于GH，從高電勢指向低電勢，B正確。答案BC32/673．[U＝Ed在非勻強(qiáng)電場中應(yīng)用]如圖6所表示，在某電場中畫出了三條電場線，C點(diǎn)是A、B連線中點(diǎn)。已知A點(diǎn)電勢為φA＝30V，B點(diǎn)電勢為φB＝－20V，則以下說法正確是(

)圖633/67A．C點(diǎn)電勢φC＝5VB．C點(diǎn)電勢φC＞5VC．C點(diǎn)電勢φC＜5VD．負(fù)電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)電勢能解析從電場線分布情況能夠看出φA－φC＞φC－φB，所以有φC＜5V，C正確，A、B錯(cuò)誤；因?yàn)樨?fù)電荷在電勢高地方電勢能較小，所以D錯(cuò)誤。答案C34/671．勻強(qiáng)電場中求解電勢(場強(qiáng))兩點(diǎn)技巧 (1)在勻強(qiáng)電場中，電勢沿直線均勻改變，即直線上距離相等線段兩端電勢差值相等。 (2)等分線段找等勢點(diǎn)法：將電勢最高點(diǎn)和電勢最低點(diǎn)連接后依據(jù)需要平分成若干段，必能找到第三點(diǎn)電勢等勢點(diǎn)，它們連線即等勢面(或等勢線)，與其垂直線即為電場線。方法技巧35/6736/67電場中功效關(guān)系1．求電場力做功幾個(gè)方法 (1)由公式W＝Fscosα計(jì)算，此公式只適合用于勻強(qiáng)電場，可變形為W＝Eqscosα。 (2)由WAB＝qUAB計(jì)算，此公式適合用于任何電場。 (3)由電勢能改變計(jì)算：WAB＝EpA－EpB。 (4)由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場力＋W其它力＝ΔEk。37/672．電場中功效關(guān)系 (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、彈簧彈力之外，其它各力對物體做功等于物體機(jī)械能改變。 (4)全部外力對物體所做功等于物體動(dòng)能改變。38/67【典例】

(·四川理綜，6)(多項(xiàng)選擇)如圖7所表示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平。a、b是兩個(gè)完全相同帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)抵達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零。則小球a(

)圖739/67A．從N到Q過程中，重力與庫侖力協(xié)力先增大后減小B．從N到P過程中，速率先增大后減小C．從N到Q過程中，電勢能一直增加D．從P到Q過程中，動(dòng)能降低許小于電勢能增加量解析a從N點(diǎn)靜止釋放，過P點(diǎn)后到Q點(diǎn)速度為零，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程只有重力和庫侖力做功，庫侖力方向與a速度方向夾角一直大于90°，所以庫侖力整個(gè)過程做負(fù)功。小球a從N到Q過程中，庫侖力增大，庫侖力與重力夾角從90°一直減小，所以它們協(xié)力一直增大，故A錯(cuò)誤；帶電小球a受力如圖所表示，在靠近40/67N點(diǎn)位置，協(xié)力與速度夾角小于90°，在P點(diǎn)協(xié)力與速度夾角大于90°，所以小球a從N到P過程中，速率應(yīng)先增大后減小，故B正確；從N到Q過程中，庫侖力一直做負(fù)功，所以電勢能一直增加，故C正確；依據(jù)能量守恒可知，P到Q過程中，動(dòng)能降低許等于重力勢能和電勢能增加量之和，故D錯(cuò)誤。答案

BC41/67【拓展延伸】 (1)在【典例】中小球a從N到Q過程中機(jī)械能守恒嗎？ (2)在【典例】中，若把b球固定在圓心O點(diǎn)(其它條件不變)，小球a從N點(diǎn)靜止釋放，小球a抵達(dá)何處時(shí)速度為零？在此過程中機(jī)械能守恒嗎？為何？答案

(1)機(jī)械能不守恒。(2)小球a抵達(dá)M點(diǎn)時(shí)速度為零，在此過程中機(jī)械能守恒，因?yàn)閹靵隽?、軌道支持力都不做功?2/671．[功效關(guān)系應(yīng)用](·海南單科，10)(多項(xiàng)選擇)如圖8，一帶正電點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓交點(diǎn)。不計(jì)重力。以下說法正確是(

)圖843/67A．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷B．M在b點(diǎn)動(dòng)能小于它在a點(diǎn)動(dòng)能C．N在d點(diǎn)電勢能等于它在e點(diǎn)電勢能D．N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)過程中克服電場力做功44/67解析如圖所表示，M粒子軌跡向左彎曲，則帶電粒子所受電場力方向向左，可知M帶電粒子受到了引力作用，故M帶負(fù)電荷，而N粒子軌跡向下彎曲，則帶電粒子所受電場力方向向下，說明N粒子受到斥力作用，故N粒子帶正電荷，故選項(xiàng)A正確；因?yàn)樘摼€是等勢面，故M粒子從a到b電場力對其做負(fù)功，故動(dòng)能減小，故選項(xiàng)B正確；對于N粒子，因?yàn)閐和e在同一等勢面上，故從d到e電場力不做功，故電勢能不變，故選項(xiàng)C正確；因?yàn)镹粒子帶正電，故從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)過程中，電場力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案ABC45/67圖946/67(1)小滑塊與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)O、b兩點(diǎn)間電勢差UOb；(3)小滑塊運(yùn)動(dòng)總旅程s。47/6748/67處理電場力做功問題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)(1)利用電場線特點(diǎn)、等勢面特點(diǎn)來分析電場力做功情況。(2)應(yīng)用公式WAB＝qUAB計(jì)算時(shí)，WAB、q、UAB普通都要帶正、負(fù)號計(jì)算。方法技巧49/67靜電場中“兩類”圖象問題1．E－x圖象 (1)在給定了電場E

－x圖象后，能夠由圖線確定場強(qiáng)改變情況，電勢改變情況，E－x圖線與x軸所圍圖形“面積”表示電勢差。在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合題目中，可深入確定粒子電性、動(dòng)能改變、電勢能改變等情況。 (2)在這類題目中，還能夠由E－x圖象假設(shè)某一個(gè)符合E－x圖線電場，利用這種已知電場電場線分布、等勢面分布或場源電荷來處理相關(guān)問題。50/67圖1051/67A．O點(diǎn)電勢最低B．x1和－x1兩點(diǎn)電勢相等C．電子在x1處電勢能大于在－x1處電勢能D．電子從x1處由靜止釋放后，若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則抵達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度最大

52/67解析作出電場線，依據(jù)順著電場線電勢降低，則O點(diǎn)電勢最高，故A錯(cuò)誤；從圖線看出，電場強(qiáng)度關(guān)于原點(diǎn)O對稱，則x軸上關(guān)于O點(diǎn)對稱位置電勢相等，電子在x1和－x1兩點(diǎn)處電勢能相等，故B正確，C錯(cuò)誤；電子從x1處由靜止釋放后，若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，抵達(dá)O點(diǎn)時(shí)電場力做功最多，故動(dòng)能最大，速度最大，故D正確。答案BD53/672．φ－x圖象 (1)電場強(qiáng)度大小等于φ－x圖線斜率大小，電場強(qiáng)度為零處，φ－x圖線存在極值，其切線斜率為零。 (2)在φ－x圖象中能夠直接判斷各點(diǎn)電勢大小，并可依據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強(qiáng)度方向。 (3)在φ－x圖象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢能改變，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而分析WAB正負(fù)，然后作出判斷。54/67圖1155/67A．該靜電場是勻強(qiáng)電場B．該靜電場是非勻強(qiáng)電場C．電子將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，加速度逐步減小D．電子將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，加速度逐步增大56/67答案

BC57/671．(·全國卷Ⅱ，15)如圖12，P是固定點(diǎn)電荷，虛線是以P為圓心兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P電場中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P電場力作用，其在a、b、c點(diǎn)加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc，則(

)圖12A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vb B．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>va D．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb58/67答案D59/672．(·全國卷Ⅰ，15)如圖13直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中兩組平行線，M、N、P、Q是它們交點(diǎn)，四點(diǎn)處電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)過程中，電場力所做負(fù)功相等。則(

)圖1360/67A．直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM＞φQB．直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM＞φNC．若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做正功