2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章電場(chǎng)2電場(chǎng)能的性質(zhì)學(xué)案

PAGE4-第2講電場(chǎng)能的性質(zhì)必備學(xué)問(wèn)一、電勢(shì)能、電勢(shì)1.靜電力做功:(1)特點(diǎn):靜電力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初、末位置有關(guān)。(2)計(jì)算方法。①W=qEd,只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),其中d為沿電場(chǎng)方向的距離。②WAB=qUAB,適用于任何電場(chǎng)。2.電勢(shì)能:(1)定義:電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能,數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功。(2)靜電力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系:靜電力做的功等于電勢(shì)能的削減量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。(3)電勢(shì)能的相對(duì)性:電勢(shì)能是相對(duì)的,通常把電荷離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零。3.電勢(shì):(1)定義:摸索電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能與它的電荷量的比值。(2)定義式:φ=Ep(3)矢標(biāo)性:電勢(shì)是標(biāo)量,有正負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)高(低)。(4)相對(duì)性:電勢(shì)具有相對(duì)性,同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取零電勢(shì)點(diǎn)的不同而不同。4.等勢(shì)面:(1)定義:電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)組成的面。(2)特點(diǎn)。①等勢(shì)面肯定與電場(chǎng)線垂直。②在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功(選填“做功”或“不做功”)。③電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。④等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大,反之越小。二、電勢(shì)差勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1.電勢(shì)差:(1)定義:電荷在電場(chǎng)中,由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí),電場(chǎng)力做的功與移動(dòng)的電荷的電荷量的比值。(2)定義式:UAB=WAB(3)電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系:UAB=φA-φB,而UBA=φB-φA。(4)影響因素:電勢(shì)差UAB由電場(chǎng)本身的性質(zhì)確定,與移動(dòng)的電荷q及電場(chǎng)力做的功WAB無(wú)關(guān),與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。2.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系:(1)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式:E=Ud,其中d為電場(chǎng)中兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向(2)公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。甲圖中,Uab<Ubc,乙圖中Uab=Ubc。甲圖中,φa、φb、φc的大小關(guān)系φa>φb>φc。乙圖中,把-q分別放在a,b,c三點(diǎn),其電勢(shì)能Epa<Epb<Epc?；A(chǔ)小題1.推斷下列題目的正誤:(1)電場(chǎng)力做功與重力做功相像,均與路徑無(wú)關(guān)。 ()(2)電勢(shì)差,有正值和負(fù)值之分,所以是矢量。 ()(3)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)肯定為零。 ()(4)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低,電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小。 ()(5)某等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向均與此處等勢(shì)面垂直。 ()提示:(1)√。電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)。(2)×。電勢(shì)差雖然有正負(fù)之分,但不是矢量。(3)×。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量,電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量,兩者之間沒(méi)有必定的關(guān)系。(4)×。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度不變。(5)√。帶電粒子沿等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力不做功,所以電場(chǎng)力的方向必與等勢(shì)面垂直,場(chǎng)強(qiáng)方向與電場(chǎng)力的方向相同或相反。2.真空中有兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷。相距r時(shí),電荷連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E、電勢(shì)為φ;相距r2時(shí),電荷連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E′、電勢(shì)為φ′。設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0,則下列推斷正確的是A.φ′=φ=0 B.φ≠0,且φ′=2φC.E′=E=0 D.E≠0,且E′=2E【解析】選A。真空中兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)處的電勢(shì)總是為零,即φ′=φ=0,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可知:E=2kqr22=8kqr2;E′=2kqr42=32kq3.(2024·南昌模擬)在雷雨天氣中,大樹(shù)就相當(dāng)于一個(gè)帶電量較大的點(diǎn)電荷,1和2是以樹(shù)為圓心的同心圓,有甲、乙、丙、丁四頭相同的牛按如圖所示位置和方向分別站在地面上,由此推斷 ()A.牛丙所處位置的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.牛乙和牛丙兩處電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.牛丁處的電勢(shì)肯定高于牛乙處的電勢(shì)D.牛甲前后腳電勢(shì)差最大,處于最危急的狀態(tài)【解析】選D。依據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQr2,可知,牛丙所處位置的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零,牛乙和牛丙兩處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,故A、B錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)是降低的,雖然牛丁與牛乙所站的位置不同,但由于點(diǎn)電荷的電性不知,因此無(wú)法判定兩者的電勢(shì)凹凸,故C錯(cuò)誤;牛乙與牛丁兩位置的前后腳與半徑垂直,而牛甲與牛丙兩位置的前后腳與半徑平行,加之越靠近點(diǎn)電荷則電勢(shì)差越大,因此牛甲前后腳電勢(shì)差最大,處于最危急的狀態(tài),故4.(教材改編題)(多選)如圖所示,關(guān)于A、B兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是 ()A.B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì),負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大B.B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì),負(fù)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能大C.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB為負(fù)D.負(fù)電荷由B移到A,靜電