【步步高】年高考物理大一輪 第六章 第3課時 電場的能的性質(zhì) 新人教版選修31

1、第3課時電場的能的性質(zhì)導學目標 1.會判斷電場中電勢的高低、電荷電勢能的變化.2.會計算電場力做功及分析電場中的功能關(guān)系一、電場力做功與電勢能基礎導引在圖1如圖1所示的勻強電場中，把正電荷q從A點沿路徑ACB移到 B點，與把它直接從A點沿直線AB移到B點，電場力做功相同嗎？所做的功是正功還是負功？電勢能是增加還是減少？知識梳理1電場力做功的特點(1)在電場中移動電荷時，電場力做功與_無關(guān)，只與_有關(guān)，可見電場力做功與_做功相似(2)在勻強電場中，電場力做的功W_，其中d為沿_的位移2電勢能(1)定義：電荷在電場中具有的勢能電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移到_位置時電場力所做的功(2)電場力

2、做功與電勢能變化的關(guān)系電場力做的功等于_，即WAB_.(3)電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷_的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在_表面上的電勢能規(guī)定為零二、電勢和等勢面基礎導引圖2甲、乙、丙分別是等量異種電荷、等量正電荷、正點電荷的電場線與等勢面的分布情況甲 乙丙圖2問：(1)在圖甲中，比較A、B、C三點的電勢大?。?2)在圖乙中，O點、M點電勢一樣嗎？(3)在圖丙中，A、B、C三點場強相等嗎？電勢相等嗎？知識梳理1電勢(1)定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值(2)定義式：_.(3)矢標性：電勢是標量，其大小有正負之分，其正(負)表示該點電勢比電勢零點高(低)(

3、4)相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因_的選取的不同而不同(5)沿著電場線方向電勢逐漸降低2等勢面(1)定義：電場中_的各點構(gòu)成的面(2)特點電場線跟等勢面_，即場強的方向跟等勢面_在_上移動電荷時電場力不做功電場線總是從_的等勢面指向_的等勢面等差等勢面越密的地方電場強度_；反之_：電勢、電勢能是由誰決定的？二者有何區(qū)別？有何聯(lián)系？三、電勢差基礎導引判斷下列說法正確與否：(1)電勢差與電勢一樣，是相對量，與零電勢點的選取有關(guān) ()(2)電勢差是一個矢量，有正值和負值之分 ()(3)由于電場力做功跟移動電荷的路徑無關(guān)，所以電勢差也跟移動電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點的位置有關(guān) ()(4)A、B

4、兩點的電勢差是恒定的，不隨零電勢點的不同而改變，所以UABUBA ()知識梳理1電勢差：電荷q在電場中A、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)2電勢差與電勢的關(guān)系：UAB_，電勢差是標量，可以是正值，也可以是負值，而且有UABUBA.3電勢差UAB由_決定的，與移動的電荷q、電場力做的功WAB無關(guān)，與零電勢點的選取也_4電勢差與電場強度的關(guān)系：勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿_方向的距離的乘積即UEd，也可以寫作E.考點一電勢高低及電勢能大小的判斷考點解讀1比較電勢高低的方法(1)沿電場線方向，電勢

5、越來越低(2)判斷出UAB的正負，再由UABAB，比較A、B的大小，若UAB0，則AB，若UAB0，則AFaFcC帶電粒子在三點動能EkcEkaEkbD帶電粒子在三點電勢能的大小相等 6.綜合應用動力學和功能觀點解題圖9例4如圖9所示，在絕緣水平面上，有相距為L的A、B兩點，分別固定著兩個帶電荷量均為Q的正電荷O為AB連線的中點，a、b是AB連線上兩點，其中AaBb.一質(zhì)量為m、電荷量為q的小滑塊(可視為質(zhì)點)以初動能Ek0從a點出發(fā)，沿AB直線向b運動，其中小滑塊第一次經(jīng)過O點時的動能為2Ek0，第一次到達b點時的動能恰好為零，小滑塊最終停在O點，已知靜電力常量為k.求：(1)小滑塊與水平面

6、間滑動摩擦力的大??；(2)小滑塊剛要到達b點時加速度的大小和方向；(3)小滑塊運動的總路程l路建模感悟該題是一個物體有多個運動過程的題目，對該物體運動過程的受力分析要清楚在解答該題的過程中多次運用了動能定理，這要比運用牛頓定律簡單得多，因為在該題中，庫侖力是一個變力最近幾年的高考命題，突出考查力、電兩個主干知識的同時，電場性質(zhì)與力學問題的綜合考查的幾率越來越高，特別是對電場力做功特點、動能定理、牛頓第二定律等力學問題考查分析、理解和應用能力，挖掘隱含信息能力圖10跟蹤訓練4在一個水平面上建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強電場，場強大小E6.0105 N/C，方向 與x軸正

7、方向相同在O處放一個電荷量q5.0108 C，質(zhì)量m1.0102 kg的絕緣物塊物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.20，沿x軸正方向給物塊一個初速度v02.0 m/s，如圖10所示(g取10 m/s2)試求：(1)物塊向右運動的最大距離； (2)物塊最終停止的位置A組電勢高低及電勢能大小的判斷圖111. 如圖11所示，A、B兩點分別放置電荷量為2Q和Q的點電荷，在AB連線的中垂線上有C、D兩點現(xiàn)將一帶正電的試探電荷，從C點沿中垂線移到D點在移動過程中，下列判斷正確的是 ()A該試探電荷受到的電場力逐漸增大B該試探電荷具有的電勢能不變C電場力一定對該試探電荷做正功D該試探電荷具有的電勢能減小圖122

8、如圖12所示，真空中有兩個等量異種點電荷A、B，M、N、O是AB連線的垂線上的點，且AOBO.一帶負電的試探電荷僅受電場力作用，運動軌跡如圖中實線所示，設M、N兩點的場強大小分別為EM、EN，電勢分別為M、N.下列判斷中正確的是()AB點電荷一定帶正電BEM小于ENCM大于ND此試探電荷在M處的電勢能小于在N處的電勢能B組帶電粒子在電場中的曲線運動3某帶電粒子僅在電場力作用下由A點運動到B點，電場線的分布情況、粒子在A點的初速度方向及運動軌跡如圖13所示，可以判 斷 ()圖13A粒子在A點的加速度大于它在B點的加速度B粒子在A點的動能小于它在B點的動能C粒子在A點的電勢能小于在B點的電勢能DA

9、點的電勢低于B點的電勢圖144. 一個電子只在電場力作用下從a點運動到b點，軌跡如圖14中虛線所示，圖中的一組等距平行實線表示的可能是電場線也可能是等差等勢面，則以下說法正確的是 ()A無論圖中的實線是電場線還是等勢面，a點的場強都比b 點的場強小B無論圖中的實線是電場線還是等勢面，a點的電勢都比b點的電勢高C無論圖中的實線是電場線還是等勢面，電子在a點的電勢能都比在b點的電勢能小D如果圖中的實線是等勢面，電子在a點的速率一定大于在b點的速率C組功能關(guān)系在電場中的應用圖155. 如圖15所示，在絕緣的斜面上方，存在著勻強電場，電場方向平行于斜面向上，斜面上的帶電金屬塊在平行于斜面的力F作用下沿

10、 斜面移動已知金屬塊在移動的過程中，力F做功32 J，金屬塊克服電場力做功8 J，金屬塊克服摩擦力做功16 J，重力勢能增加18 J，則在此過程中金屬塊的 ()A動能減少10 J B電勢能增加24 JC機械能減少24 J D內(nèi)能增加16 J課時規(guī)范訓練(限時：45分鐘)一、選擇題1(2010全國卷16)關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是 ()A電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低B電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關(guān)C在正電荷或負電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向D將正點電荷從場強為零的點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零2某靜電場的電場線分布如圖1所示

11、，一負點電荷只在電場力作用下先后經(jīng)過場中的M、N兩點，過N點的虛線是電場中的一條等勢線，則 ()AM點的電場強度小于N點電場強度圖1BM點的電勢低于N點的電勢C負點電荷在M點的電勢能小于在N點的電勢能D負點電荷在M點的動能小于在N點的動能圖23如圖2所示，在粗糙絕緣的水平地面上放置一帶正電的物體甲，現(xiàn)將另一個也帶正電的物體乙沿著以甲為圓心的豎直平面內(nèi)的圓弧由M點移動到N點，若此過程中甲始終保持靜止，甲、乙兩物體可視為質(zhì)點，則下列說法正確的是 ()A乙的電勢能先增大后減小B甲對地面的壓力先增大后減小C甲受到地面的摩擦力不變D甲受到地面的摩擦力先增大后減小圖34如圖3所示，光滑絕緣斜面的底端固定著

12、一個帶正電的小物塊P，將另一個帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運動設斜面足夠長，則在Q向上運動過程中 ()A物塊Q的動能一直增大B物塊P、Q之間的電勢能一直增大C物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和一直增大D物塊Q的機械能一直增大圖45如圖4所示，MN是一負點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線一個帶正電的粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示下列結(jié)論正確的是 ()A帶電粒子從a到b過程中動能逐漸減小B負點電荷一定位于M點左側(cè)C帶電粒子在a點時具有的電勢能大于在b點時具有的電勢能D帶電粒子在a點的加速度小于在b點的加速度6 x軸上有兩點電荷Q1和Q2，Q1和Q2的位

13、置坐標分別為x1、x2.Q1和Q2之間各點對應的電勢高低如圖5中曲線所示，從 圖中可看出 ()圖5AQ1的電荷量一定小于Q2的電荷量BQ1和Q2一定是同種電荷，但不一定是正電荷C電勢最低處P點的電場強度為零D將一負點電荷由xP點的左側(cè)移至右側(cè)，電場力先做正功后做負功7如圖6所示，在O點處放置一點電荷Q，a、b、c、d、e、f為以O點為球心的球面上的點，aecf平面與bedf平面垂直，則下 列說法中正確的是 ()Ab、d兩點的電場強度相同圖6Ba、f兩點的電勢相等C點電荷q在球面上任意兩點之間移動時，電場力要做功D圖中Oa兩點之間的電勢差與Ob兩點之間的電勢差不同8(2011江蘇8)粒子從A點射

14、入電場，從B點射出，電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖7所示，圖中左側(cè)前三個等勢面 彼此平行，不計粒子的重力下列說法正確的有 ()圖7A粒子帶負電荷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9如圖8所示，在粗糙程度相同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的電場中沿斜面運動到N點靜止，則從M到N的過程中()圖8AM點的電勢一定高于N點的電勢B小物塊的電勢能可能增加C小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功D小物塊和點電荷Q一定是同種電荷圖910.如圖9所示，勻強電場中三點A、B、C是一個三角形的三個頂點，ABCCAB

15、30，BC2 m，已知電場線平行于ABC所在的平面，一個帶電荷量q2106 C的點電荷由A移到B的過程中，電勢能增加了1.2105 J，由B移到C的過程中電場力做功6106 J，下列說法正確的是 ()AB、C兩點的電勢差UBC3 VBA點的電勢低于B點的電勢C負電荷由C點移到A點的過程中，電勢能增加D該電場的場強為1 V/m二、非選擇題11一長為L的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖10所示的水平向右的勻強電場中開始時，將線與小球拉成水平，然圖10后釋放，小球由靜止開始向下擺動，當細線轉(zhuǎn)過60角時，小球到達B點速度恰好為零試求：(1)A、B兩點的電勢差UAB；(2)

16、勻強電場的場強大??；(3)小球到達B點時，細線對小球的拉力大小12如圖11所示，固定在水平地面上的絕緣平板置于勻強電場中，電場方向與平板平行在絕緣平板上，放置一個帶負電的物體圖11(可視為質(zhì)點)，物體與平板間的動摩擦因數(shù)為0.5.現(xiàn)讓物體以10 m/s的初速度平行于電場方向運動，物體沿電場方向運動的最遠距離為4 m已知物體所受電場力大于其最大靜摩擦力，平板足夠大，規(guī)定物體在出發(fā)點時的電勢能為零，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)物體所受電場力與其所受重力的比值；(2)物體在離出發(fā)點多遠處動能與電勢能相等復習講義基礎再現(xiàn)一、基礎導引相同正功減少知識梳理1.(1)路徑初末位置重力(2)Eqd電場線方向2.(1)零勢能(2)電勢能的減少量EpAEpB(3)無限遠處大地二、基礎導引(1)ABC，且A0，B0，CM(3)場強的大小EAEBEC，方向不同；電勢ABC知識梳理1.(2)(4)零勢點2(1)電勢相等(2)垂直垂直等勢面電勢高電勢低越大越小思考：(1)電勢是描述電場本身的能的性質(zhì)的物理量，由電場本身