《高考物理全国通用总复习教师用书配套课件6.2电场能的性质的描述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理全国通用总复习教师用书配套课件6.2电场能的性质的描述（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 电场能的性质的描述,【知识梳理】 知识点1 电势能、电势 1.静电力做功： (1)特点：静电力做功与_无关,只与_有关。 (2)计算方法。 W=qEd,只适用于_,其中d为沿_的距离。 WAB=qUAB,适用于_。,路径,初末位置,匀强电场,电场方向,任何电场,2.电势能： (1)定义：电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到_位置时静电力所做的功。 (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于_ _,即WAB=EpA-EpB=-Ep。 (3)电势能的相对性：电势能是_的,通常把电荷离场源电荷 _处的电势能规定为零,或把电荷在_表面的电势能规定为零。,零势能,电势能的
2、,减少量,相对,无穷远,大地,3.电势： (1)定义：试探电荷在电场中某点具有的_与它的_的 比值。 (2)定义式：= 。 (3)矢标性：电势是_,有正负之分,其正(负)表示该点电势比 _高(低)。 (4)相对性：电势具有_,同一点的电势因选取零电势点的不 同而不同。,电势能,电荷量,标量,零电势,相对性,4.等势面： (1)定义：电场中_的各点组成的面。 (2)特点。 等势面一定与电场线_。 在同一等势面上移动电荷时电场力_(选填“做功”或 “不做功”)。 电场线总是从_的等势面指向_的等势面。 等差等势面越密的地方电场强度_,反之_。,电势相等,垂直,不做功,电势高,电势低,越大,越小,知
3、识点2 电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.电势差： (1)定义：电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,_与 移动的电荷的_的比值。 (2)定义式：UAB= 。,电场力做的功,电荷量,(3)电势差与电势的关系：UAB=_,而UBA=_。 (4)影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及电 场力做的功WAB_,与零电势点的选取_。,A-B,B-A,无关,无关,2.匀强电场中电势差与电场强度的关系： (1)电势差与电场强度的关系式：E= ,其中d为电场中两点间 _的距离。 (2)公式只适用于_。,沿电场方向,匀强电场,【思维诊断】 (1)电场力做功与重力做功相似,均与路径
4、无关。() (2)电势差是一个矢量,有正值和负值之分。() (3)静电场中A、B两点的电势差是恒定的,所以有UAB=UBA。() (4)沿电场线方向电势越来越低,电场强度越来越小。() (5)电场力与速度方向夹角小于90时,电场力做正功。() (6)某等势面上各点的场强方向均与此处等势面垂直。(),提示：(1)。电场力做功与路径无关。 (2)。电势差虽然有正负之分,但不是矢量。 (3)。据电势差的定义可知UAB=-UBA。 (4)。在匀强电场中,电场强度不变。 (5)。根据功的定义式W=Flcos可知,此种说法正确。 (6)。带电粒子沿等势面运动时,电场力不做功,所以电场力的方向必与等势面垂直
5、,场强方向与电场力的方向相同或相反。,【小题快练】 1.根据如图所示的电场线,可以判定() A.该电场一定是匀强电场 B.A点的电势一定低于B点电势 C.负电荷放在B点电势能比A点大 D.负电荷放在B点电势能比A点小,【解析】选C。题图的电场线可能是匀强电场中的电场线,也可能是正电荷放在左端时的电场线,也可能是负电荷放在右端箭头处的电场线,还有可能是正、负电荷间的一条电场线,故该电场不一定是匀强电场。根据电场线的方向,顺着电场线的方向电势越来越低,故A点电势一定高于B点电势。把负电荷从A点移动到B点时,电场力做负功,电势能增加,故负电荷在B点电势能比A点大,应选C。,2.(多选)一个匀强电场的
6、电场线分布如图甲所示。把一个空心导体引入该匀强电场后的电场线分布如图乙所示。在电场中有A、B、C、D四个点(B、C两点在空心导体的表面上),下面说法正确的是() A.A=BB.B=CC.EA=EDD.EAED,【解析】选B、D。沿电场线方向电势逐渐降低,AB,选项A错误;空心导体是等势体,表面是等势面,B=C,选项B正确;电场线疏密表示电场强度大小,EAED,选项C错误,D正确。,3.如图为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为() A.E=100V/m,竖直向下 B.E=100V/m,竖直向上 C.E=100V/m,水平向左 D.E=100V
7、/m,水平向右,【解析】选C。电场方向与等势面垂直且指向电势降低的方向,故电场 方向水平向左;由U=Ed可得：E= V/m=100 V/m,故C正确。,4.(多选)某静电除尘器工作时内部电场线分布的俯视图如图,带负电的粉尘被吸附时由b点运动到a点,以下说法正确的是() A.该电场是匀强电场 B.a点电势高于b点电势 C.电场力对粉尘做正功 D.粉尘的电势能增大,【解析】选B、C。该电场是非匀强电场,a点电势高于b点电势,电场力对粉尘做正功,粉尘的电势能减小,选项B、C正确。,考点1 电场线、电势、电势能、等势面之间的关系 1.电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大,电场线上某
8、点的切线方向表示该点的电场强度方向。 2.电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直,并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。,3.电场强度大小与电势无直接关系：零电势可人为选取,电场强度的大小由电场本身决定,故电场强度大的地方,电势不一定高。 4.电势能与电势的关系：正电荷在电势高的地方电势能大;负电荷在电势低的地方电势能大。,5.电势能高低的四种判断方法：,【典例1】(多选) (2014新课标全国卷)如图,在正点电荷Q的电 场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的 中点,M=30。M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、P、 F表示。已知M=N,P=F,点电荷
9、Q在M、N、P三点所在平面内, 则() A.点电荷Q一定在MP的连线上 B.连接PF的线段一定在同一等势面上 C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功 D.P大于M,【破题关键】,【解析】选A、D。本题考查了电场问题。根据题意分别画出MN和FP的中垂线,由几何关系知,两中垂线交点在MP连线上,如图。 点电荷在图中的O位置,A项正确,B错误;因为是正电荷形成的电场,将正电荷从P搬运到N,电场力做正功,C项错误;因为是正电荷形成的电场,越靠近场源电荷的等势面电势越高,D项正确。,【变式训练】(多选)如图所示,虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两
10、个焦点M、N上,下列说法中正确的是() A.A、B两处电势、场强均相同 B.C、D两处电势、场强均相同 C.在虚线AB上O点的场强最大 D.带正电的试探电荷在O处的电势能大于在B处的电势能,【解析】选B、D。根据等量异种电荷电场线和 等势面分布特点,可以比较对称点A与B,C与D电 势、场强关系及O、B电势高低。根据电场线疏 密可知,在M、N之间O点场强最小;利用Ep=q知负电荷在电势高处电 势能小,可比较正电荷在O、B电势能大小。由于沿着电场线方向电势 降低,结合等量异种电荷电场线、等势面分布对称性特点可知,A、B场 强相同,A点电势高于B点电势,故A选项错误;根据等量异种电荷电场,线、等势面
11、分布对称性,C、D两处电势、场强均相同,故B正确;根据电场线疏密表示场强的大小可知,在AB之间,O点场强最小,故C选项错误;O点电势高于B点电势,由Ep=q正电荷在O处电势能大于在B处电势能,故D选项正确。,【加固训练】如图所示,a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点, abc=120。现将三个等量的正点电荷+Q固定在a、b、c三个顶点上,将一个电荷量为+q的点电荷依次放在菱形中心点O点和另一个顶点d点,两点相比() A.+q在d点所受的电场力较大 B.+q在d点所具有的电势能较大 C.d点的电场强度大于O点的电场强度 D.d点的电势低于O点的电势,【解析】选D。a、c两个顶点的点电荷在菱形中
12、心点O点产生的电场抵 消,设b、O两点之间距离为x,则固定于b顶点的点电荷在菱形中心点O 点产生的电场强度为 ;a、b、c三个顶点的点电荷在顶点d点产生 的电场强度为 方向由O指向d,显然,d点电 场强度比O点小,而F=qE,则+q在d点所受的电场力较小,选项A、C错误; 根据沿着电场线方向电势逐渐降低的规律可知,O点电势高于d点,+q在 d点所具有的电势能较小,选项B错误,选项D正确。,考点2 公式E= 的拓展应用 1.公式E= 的三点注意： (1)只适用于匀强电场。 (2)d为某两点沿电场强度方向上的距离,或两点所在等势面之间的距离。 (3)电场强度的方向是电势降低最快的方向。,2.由E=
13、 可推出的两个重要推论： 推论1：如图甲所示,匀强电场中任一线段AB的中点C的电势,等于两端 点电势的等差中项,即C=,证明：设AC=CB=d, 则A-C=Edcos,C-B=Edcos 所以有：C=,推论2：如图乙所示,若匀强电场中两线段AB=CD且ABCD, 则A-B=C-D。 证明：设AB=CD=d, 则A-B=Edcos,C-D=Edcos 所以有：A-B=C-D。,【典例2】如图所示,匀强电场中有a、b、c三点,在以它们为顶点的三 角形中,a=30,c=90。电场方向与三角形所在平面平行。已 知a、b和c点的电势分别为(2- )V、(2+ )V和2 V。该三角形的 外接圆上最低、最高
14、电势分别为() A.(2- )V、(2+ )V B.0、4 V C.(2- )V、(2+ )V D.0、2 V,【解题探究】 (1)该三角形外接圆的圆心O在哪里?其电势为多少? 提示：在ab的连线中点,其电势O= =2V。 (2)如何确定电场线的方向? 提示：在ab连线上找到c的等势点,作出等势线,即可作出电场线。,【解析】选B。在匀强电场中,沿某一方向电势是均匀变化的。由 a=(2- )V,b=(2+ )V知,在匀强电场中连线ab的中点O处电势 O= =2V,又c=2V,所以连线Oc是一条等势线,过O点作Oc的垂 线即是一条电场线,如图所示。由题知电场线与圆的交点d处电势最低, 且有 解得d
15、=0,同理知点e处电势最高,e=4V。 故B正确。,【变式训练】在匀强电场中建立一直角坐标系,如图所示。从坐标原点 沿+y轴前进0.2m到A点,电势降低了10 V,从坐标原点沿+x轴前进0.2m 到B点,电势升高了10 V,则匀强电场的场强大小和方向为() A.50 V/m,方向BA B.50 V/m,方向AB C.100 V/m,方向BA D.100 V/m,方向垂直AB斜向下,【解析】选C。如图所示,连接A、B两点并找到AB的中点C,由题意知 C=O,连接OC,则OC为等势面,由几何关系可知,lBA= lOA= lOB= 0.2 m,OC垂直于AB,AB就是匀强电场中的一条电场线,则UBA=20 V, 故E= =100V/m,方向由B指向A,故选项C正确。,【加固训练】如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0V,点A处的电势为6V,点B处的电势为3V,则电场强度的大小为() A.200V/m B.200 V/m C.100V/m D.100 V/m,【解析】选A。x轴上OA的中点C的电势为3V,则BC的连线为等势线,如 图所示,电场的方向与等势线垂直,且由电势高处指向电势低处,根据 几何关系,O点到BC的距离为d=1.5cm,所以E= V/m=200V/m, 故选项A正确。,考点3
