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1、学 海 无 涯第二课时电场能的性质的描述第一关：基础关展望高考基 础 知 识一、电势能知识讲解（1）定义电荷在电场中具有的势能叫电势能.类似于物体在重力场中具有重力势能.用Ep表示.（2）静电力做功与电势能变化的关系电荷在电场中A点具有的电势能为A,在B点具有的电势能为B,电荷从A到B静电力做的功就等于电势能的减少量，即WAB=A-B.即静电力做正功，电荷电势能一定减少，静电力做负功，电荷电势能一定增加.（3）电势能的大小若规定电荷在B点的电势能为零，EpB=0，则EpA=WAB即电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功.说明： 上述关系既适应于匀强电场，也适应于非匀
2、强电场；既适应于正电荷，也适应于负电荷.电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能的选取无关.通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.活学活用1.如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知.下列叙述正确的是()A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服电场力做功，电势能增加C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少D.若把一负的点电荷从M点移到N点，再从N点沿不同路径
3、移回到M点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变解析：由点电荷产生的电场的特点可知：M点电势高于N点电势，即UMN0,由W=qU知：移动电荷由M到N，若为正电荷，电场力做正功；若移动的是负电荷，电场力做负功，电势能的判断可以用以下三种方法：方法一据Ep=q判断.若为正电荷，则EpMEpN，从M到N电势能降低；若为负电荷，则EpMN,故EpMEpN；对负电荷，EpM0，故ab.方法三利用电势能判断.正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能越大，而对负电荷q为负值，在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小，故a点电势高.三、电势差、等势面知识讲解1
4、.电势差（1） 定义：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B两点间的电势差，也叫电压.(2) 公式：UAB=WAB/q单位：V，是标量.2.等势面（1） 定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面.（2） 等势面和电场线的关系：电场线总是与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面；电场线越密的地方，等势面越密；沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功.活学活用3.a,b,c,d是匀强电场中的四个点.它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如
5、图所示.由此可知c点的电势为()A.4 V B.8 V C.12 V来源:学科网D.24 V解析：方法一在匀强电场中，沿任何方向电势都是均匀降落的，所以Uba=Ucd,即b-a=c-d,故c点的电势c=8 V,故B项正确.方法二利用等势面法.利用等分法在电场中找等势点，是解决此类问题的有效方法：Ubd=b-d=20 V,连接bd并将bd五等分，如右图所示.则e点电势为20 V，h点电势为8 V,由于ae在同一等势面上，又aech,故过c的等势面过h点，故c=8 V. 答案：B第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、电势高低的判定方法技法讲解1.电势顺着电场线的方向逐渐降低，“顺”的含义是初末位
6、置连线与电场线方向间的夹角小于90,所以电场线方向是电势降低最快的方向.2.通过计算电势差UAB=WAB/q，结合UAB=A-B来判断，若UAB0，则AB；若UAB=0，则A=B，若UAB0，则AB.3.由公式A=WAO/q来判断.具体步骤是把电荷q从将要比较的A、B两点分别移到零参考点，做的功分别为WAO、WBO.再由公式A=WAO/q直接判断，这种方法很麻烦，实际操作中运用得较少.4.根据场源电荷的电场来判断.在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高;在负电荷产生的电场中，情况恰好相反.5.根据电场力做功来判断.正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服
7、电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处.对于负电荷，情况恰好相反.典例剖析例1将一正点电荷从无穷远处移向M点，电场力做功为6.010-9 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功7.010-9 J，设无穷远处电势为零，则M、N两点的电势M、N有下列关系（）A.MN0B.NM0C.NM0D.MN0解析：比较电势高低，可根据电势的定义进行处理：以无穷远处为电势零点，根据的定义求出M、N两点的电势，然后进行比较.根据电势定义式答案：C二、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法技法讲解1.公式法由公式EA=qA判断，严格按电荷量q的正负、电势A的正负代入求解.则对正电荷，电势越高，
8、电荷量越大，电势能越大；对负电荷，电势越高，电荷量越大，电势能越小.2.电场线法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小3.做功判断法无论正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势来源:Zxxk.Com能较大的地方4.场源电荷法若场源电荷为正电荷，则离场源电荷越近，正电荷的电势能越大，负电荷电势能越小；若场源电荷为负电荷，则离场源电荷越近，正电荷电势能越小，负电荷电势能越大.典
9、例剖析例2一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能A、B之间的关系为（）A.EA=EBB.EAEBC.A=BD.AB解析：负电荷在电场中只受电场力作用而做匀加速直线运动，可知电场是匀强电场，故A对.由于电场力对负电荷做正功，动能增加，则电势能减小，故D对.答案：D三、带电粒子在电场中运动的综合分析技法讲解1.根据电场线的性质分析（1）电场线的疏密表示场强的大小，切线方向表示场强方向(2)正电荷受到的电场力方向与场强方向一致，负电荷则相反(3)顺着电场线方向电势降低(4)正电荷顺着
10、电场线移动电场力做正功，电势能降低；负电荷顺着电场线移动电场力做负功，电势能升高，逆着电场线移动则相反2.结合电荷的运动轨迹分析物体的运动轨迹由初速度与受力决定，所以根据带电粒子的运动轨迹可判定其运动方向和受力方向，运动方向沿轨迹的切线方向，来源:学.科.网轨迹为直线时，电场力与其他力的合力与轨迹共线，轨迹为曲线时，所受合力指向轨迹曲率圆心方向，若运动方向与受力方向间夹角小于90，则此力做正功，若粒子只受电场力作用，则根据运动方向与电场力方向间夹角可判定电场力做功的正负，进而判定电势能的高低、变化等.3.结合等势面分析同一等势面上各点电势处处相等，电荷在等势面上移动时，电来源:Z,xx,k.C
11、om场力不做功，电势能不变化；电场线垂直于等势面，由电势高的等势面指向电势低的等势面；等势面的疏密反映了场强的大小，结合等势面的这些特点，也可分析电荷在电场中运动时，各量的变化典例剖析例3图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A.带电粒子所带电荷的符号B.带电粒子在a,b两点的受力方向C.带电粒子在a,b两点的速度何处较大D.带电粒子在a,b两点的电势能何处较大解析：尽管本题不涉及计算，但对同学们的分析能力要求很高由于本题中的带电粒子没有告诉你是正还是负
12、，似乎给分析带来一定的难度，但从电场线分布看，场源电荷在左侧，从轨迹看受力指向左侧，即带电粒子与点电荷电性相反，但不能具体判断出带电粒子的电性，A错.粒子受力指向左侧，且此力为电场力与电场线共线，可判出粒子在a、b两点的受力方向沿电场线向左方，B正确若粒子从a点运动到b点，则电场力与运动方向间夹角大于90，电场力做负功，电势能升高ba，动能减少vavb，所以C、D都正确答案：CD例4如图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a,b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置
13、，其电势能变为-8 eV,它的动能应为（）A.8 eVB.13 eVC.20 eVD.34 eV解析：等势面3的电势为零，则电势能也为零.由于两相邻等势面的电势差相等，又知EkaEkb，则a点的电势能可表示为-2qU(U为相邻两等势面的电势差)，b点的电势能可表示为qU.由于总的能量守恒，则有：Eka+(-2qU)=Ekb+qU,即26-2qU=5+qU，解得qU=7 eV，则总能量为7 eV+5 eV=12 eV当电势能为-8 eV的，动能Ek=12-（-8） eV=20 eV.答案：C第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1如图所示,在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N各放一个点电荷,它们分别带等量的正负电荷.EF是AB边和CD边的中点,PQ两点在MN的
