《（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关）第七章 静电场 第2单元 电场能的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关）第七章 静电场 第2单元 电场能的性质（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 单元 电场能的性质 电场力做功与电势能 想一想 如图 7 2 1 所示，电荷沿直线 折线 、曲线 动，静电力做的功为多少？静电力做功与路径是否有关？若 B 点为零势能点，则 q 在 A 点的电势能为多少？ 图 7 2 1 提示： 静电力做功为 W 与路径无关，电势能为 E p 记一记 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 q E d ，只适用于匀强电场，其中 d 为沿 的距离。 用于 。 2 电势能 (1) 定义：电荷在 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
2、于 ，即 路径 零势能 初末位置 任何电场 电场 电势能的减少量 电场方向 试一试 1. 如图 7 2 2 所示，在电场强度为 E 2 103V/m 的匀强电场中有三点 A 、 M 和 B ， 3 c m ， 4 c m ， 5 c m ，且平行于电场线。把一电荷量 q 2 10 9C 的正电荷从 点，再从 M 点移动到 A 点，电场力做功为 ( ) 图 7 2 2 A 10 7 J B 10 7 J C 10 7 J D 10 7 J 解析： 从 B 点移动到 M 点，在电场力的方向上没有位移，故电场力做功为零，从 M 点移动到 A 点电场力做功 W M c 80 10 7J ，故 D 正确
3、。 答案： D 电势和等势面 某静电场的电场线分布如图 7 2 3 所示，试比较图中 P 、Q 两点的电场强度的大小，及电势的高低。 图 7 2 3 提示： 根据电场线的疏密可判断 P 点场强大于 Q 点场强；由于沿着电场线的方向电势逐渐降低。 P 点电势高于 Q 点电势。 记一记 1 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 的不同而不同。 电势能 E p 电荷量 q E p /q 标量 零电势 相对
4、性 零电势点 2 等势面 ( 1) 定义：电场中 的各点组成的面。 ( 2) 四个特点 等势面一定与 垂直。 在 上移动电荷时电场力不做功。 电场线方向总是从 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 电场线 同一等势面 电势高 电势低 越大 越小 试一试 2 多选 如图 7 2 4 所示，虚线 a 、 b 、 c 表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等。实线 为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹 ，M ， N 是这条轨迹上的两点，则下列说法中正确的是 ( ) 图 7 2 4 A 三个等势面中， a 的电势最高
5、B 对于 M ， N 两点，带电粒子通过 M 点时电势能较大 C 对于 M ， N 两点，带电粒子通过 M 点时动能较大 D 带电粒子由 M 运动到 N 时，加速度增大 解析 ： 由于带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向是由 c 指向 b 再指向 a 。根据电场线 的方向指向电势降低的方向，故 c b a，选项 A 错。正电荷在电势高处电势能大， M 点的电势比 N 点电势低，故在 M 点电势能小， B 错。根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和保持不变，故粒子在 M 点的动能较大，选项 于相邻等势面之间电势差相等，因 N 点等势面较密，则
6、牛顿第二定律知，带电粒子从 M 点运动到 N 点时，加速度增大，选项 D 正确。 答案 ： 电势差，匀强电场中电势差与电场强度的关系 想一想 如图 7 2 5 所示，在 xO y 平面内有一个以 O 为圆心、半径R 0.1 m 的圆， P 为圆周上的一点， O 、 P 两点连线与 x 轴正方向的夹角为 。若空间存在沿 y 轴负方向的匀强电场，场强大小 E 100 V/m ，则如何表示 O 、 P 两点的电势差？ 图 7 2 5 提示： U d 为两点沿电场线方向的距离。过 P 作直 x 轴交 x 于 M ，则 d OP ，又沿电场线方向电势逐渐降低，所以 U E 10si n ，故 U 10
7、V 。 记一记 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： 。 ( 3) 电势差与电势的关系： ， ( 4) 影响因素：电势差 移动的电荷 q 及电场力做的功 零电势点的选取 。 电场力做的功 W 电荷量 q W q A B 无关 无关 2 匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1) 电势差与场强的关系式： 其中 d 为电场中两点间 的距离。 (2) 电场强度的方向和大小：电场中，场强方向是指 最快的方向。在匀强电场中，场强在数值上等于沿 方向每单位距离上降低的电势。 沿电场方向 电势降低 电场 试一试 3 多选 如图
8、 7 2 6 所示 ， 一电场的电场线分布关于 y 轴 ( 沿竖直方向 ) 对称 ， O ， M ， N 是 y 轴上的三个点 ， 且 y 轴的右侧 ， 则 ( ) 图 7 2 6 A M 点的电势比 P 点的电势高 B 将负电荷由 O 点移动到 P 点，电场力做正功 C M ， N 两点间的电势差大于 O ， M 两点间的电势差 D 在 O 点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿 y 轴做直线运动 解析： 由题图和几何关系可知 M 和 P 两点不处在同一等势面上，而且有 M P， A 对；将负电荷由 O 点移到 P 点要克服电场力做功，即电场力做负功， B 错；由 E M 两点之间的电势差应大于
9、 M 、 N 两点间的电势差， C 错；从 O 点释放带正电粒子后，该粒子所受电场力的方向始终沿 带电粒子将沿 y 轴做直线运动， D 对。 答案 ： 电势高低及电势能大小的判断方法 1. 电势高低的判断 依据电场力做功 沿电场线方向电势逐渐降低 依据电场线方向 判断方法 判断角度 根据 U W 将 W q 的正负号代入，由 U 正负判断 A ， B 的高低 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大 依据电势 能的高低 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 依据场源电 荷的正负 判断方法 判断角度 2 电势能大小的
10、判断 在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加 能量守恒法 由 q， 负号一起代入公式，势能越大； 势能越大 公式法 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 电荷电势法 电场力做正功，电势能减小； 电场力做负功，电势能增加 做功判断法 判断方法 判断角度 例 1 ( 2012 福建高考 ) 如图 7 2 7 所示，在点电荷 Q 产生的电场中，将两个带正电的试探电荷 q 1 ， q 2 分别置于 A ， B 两点，虚线为等势线。取无穷远处为零电势点，若将 q 1 ， q 2 移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，
11、则下列说法正确的是 ( ) 图 7 2 7 A A 点电势大于 B 点电势 B A ， B 两点的电场强度相等 C q 1 的电荷量小于 q 2 的电荷量 D q 1 在 A 点的电势能小于 q 2 在 B 点的电势能 审题指导 第一步：抓关键点 由此可知电势的正负，及 A， 无穷远处为零势点 由此可判断电势能的增量相等 克服电场力做功相等 由电荷带正电结合外力做功可判定场源电荷的电性 正试探电荷 获取信息 关键点 第二步：找突破口 ( 1) 由正试探电荷移到无穷远克服电场力做功可知电源的电性，由孤立点电荷电场线的分布情况，可比较 A ， B 两点电势高低，场强大小。 ( 2) 由克服电场力做
12、功相等且无穷远处为零势点知 B 两点的电势能相等，由 解析 由题意知点电荷 Q 带负电，所以有 A B 0 ， 得| | | |， 移动两试探电荷克服电场力做功相等 ， 有 | |， 所以 选项 A 错误 ， C 正确。因为 E 点离 Q 近 ， 所以 选项 B 错误。根据电场力做功与电势能变化的关系， 点的电势能等于 点的电势能，选项 D 错误。 答案 C 电场中的功能关系的应用 (1) 电场力做功的特点：电场力做功取决于初、末位置的电势差，与路径无关。在等势面上移动电荷，电场力不做功。 (2) 如果只有电场力做功，则动能和电势能相互转化，动能 ( 和电势能 ( 的总和守恒，即： 电场力做正功，电势能减小，动能增加； 电场力做负功，电势能增加，动能减小。 (3) 除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大；除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和变小 (4) 如果只有电场力和重力做
