《全国通用版2019版高考物理大一轮复习第七章静电场第20讲电场能的性质学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国通用版2019版高考物理大一轮复习第七章静电场第20讲电场能的性质学案（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 2020 讲讲 电场能的性质电场能的性质考纲要求考情分析命题趋势1.电势能2电势、电势差3匀强电场中电势差与电场强度的关系2017全国卷，202017全国卷，212017江苏卷，8高考对本节内容的考查主要是 以选择题的形式考查电势差、电势、电势能的理解和计算，有时也通过计算题考查涉及能量的力电综合问题1电势能和电势 等势面(1)静电力做功特点：静电力做功与路径无关，只与_初末位置_有关计算方法aWqEd，只适用于_匀强_电场，其中d为沿_电场方向_的距离bWABqUAB，适用于_任何_电场(2)电势能定义：电荷在电场中某点具有的势能，等于将电荷从该点移到_零势点_位置时电场力所做的功电
2、场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于_电势能增量的负值_，即WABEpAEpBEp.(3)电势2定义：电荷在电场中某点具有的_电势能_与它的_电荷量_的比值定义式：.Ep q矢标性：电势是_标量_，有正负之分，其正(负)表示该点电势比_零势点_高(低)相对性，电势具有_相对性_，同一点的电势因选取_零势点_的不同而不同，通常取无限远或地球的电势为零(4)等势面的特点同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力_不做功_.等势面一定跟电场线_垂直_，即跟场强的方向_垂直_.电场线总是从电势较_高_的等势面指向电势较_低_的等势面等差等势面越密的地方场强越大，反之越_小_.2电势差 匀强电场中电
3、势差与场强的关系(1)电势差定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，_电场力F做的功_与移动的电荷的_电荷量_的比值定义式：UAB.WAB q电势差与电势的关系，UAB_AB_，UABUBA.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_无关_，与零电势点的选取_无关_.(2)匀强电场中电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系式，UABEd，其中d为A、B两点_沿电场方向_的距离在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿_电场强度_方向每单位距离上降低的电势；注意：电场中，沿电场强度方向电势降落得最快1请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因(1)
4、电场线越密的地方电场强度越大，而等差等势面越密的地方电场强度越小( )解析 等差等势面越密的地方电场强度越大(2)负电荷在电势越高的地方具有的电势能一定越低( )(3)取无穷远处电势为零，则正电荷周围各点电势都是正值，负电荷周围各点电势都是负值( )(4)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功( )3(5)在匀强电场中电场力做功与路径无关，在非匀强电场中电场力做功与路径有关( )解析 在任何电场中电场力做功都与路径无关(6)当存在非电场力做功时，电场力对物体做功与物体电势能的变化量大小不等( )解析 电场力做功是电势能变化的量度(7)电场强度越大的地方，电势一定越高( )解析 电势高低与电场强弱
5、无关(8)顺着电场线电势一定降低，顺着电场线电场强度一定变小( )解析 顺着电场线电场强度可能变大、可能变小、可能不变，电场强度大小与电场线疏密有关，与方向无关2(多选)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是( ADAD )A电场强度的方向处处与等势面垂直B电场强度为零的地方，电势也为零C随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向解析 由等势面的特点可知，电场强度的方向处处与等势面垂直，选项 A 正确；电场强度为零，但电势不一定为零，如等量同号电荷连线的中点处，选项 B 错误；电场强度减小，电势不一定降低，如负点电荷的电场，选项 C 错误；
6、电场强度的方向是电势降落最快的方向，选项 D 正确3(多选)关于电势差的计算公式，下列说法正确的是( BCBC )A电势差的公式UAB说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动WAB q电荷的电荷量q成反比B把正电荷从A点移动到B点电场力做正功，则有UAB0C电势差的公式UAB中，UAB与移动电荷的电荷量q无关WAB qD电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时电场力所做的功一 电势高低与电势能大小的判断1电势高低的判断判断角度判断方法4依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据场源电荷的正负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，
7、靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电场力做功根据UAB，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断WAB qA、B的高低依据电势能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2电势能大小的判断判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小电场力做负功，电势能增加电荷电势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公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式正Epq，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小能量守恒法在电场中，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，反这，动能减小，电势能增加静电场中几个
8、物理概念之间的关系(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例 1(多选)如图，两电荷量分别为Q(Q0)和Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方取无穷远处的电势为零下列说法正确的是( BCBC )5Ab点电势为零，电场强度也为零B正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C将正的试探电荷从O点
9、移到a点，必须克服电场力做功D将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大解析 由两等量异种点电荷的电场线分布知：过Q和Q连线的垂直平分线Ob的等势面为零势能面，因此将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点由场力做的功相同，因此正的试探电荷电势能的变化相同，选项 D 错误；点b在零势能面上，b点电势为零，由场强的合成法则知，b点的场强不为零，方向平行x轴向右，选项 A 错误；在a点放一正的试探电荷，所受的电场力方向向右，当沿x轴正方向移动时，电场力做正功电势能减少，在O点减为零，过了O点电势能为负值，所以正的试探电荷在a点电势能大于零，反之若从O点移到a点，电场力与运动方
10、向相反，因此电场力做负功即克服电场力做功，选项B、C 正确电场中各点的电势与试探电荷无关；电荷在电场中某点的电势能与试探电荷有关；在电场中移动电荷，电场力做功和电势能的变化都与电荷有关二 等势面与粒子运动轨迹的分析1几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高2带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹
11、、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、6电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况带电粒子在电场中运动轨迹的分析思路例 2(6 分)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，点R同时在电场线b上，由此可判断( C C )A带电质点在P点的加速度比在Q点的加速度小B带电质点在P点的电势能比在Q点的大C带电质点在P点的动能大于在Q点的动能DP、R、Q三点，P点处的电势最高解析 电场线的疏密对应电场强弱，P点电场强，电场力大，加速度大，选项 A 错误；
12、Q到P电场力做正功，动能增大，电势能减小，由于质点带正电，电势降低，故选项 C 正确三 电势差与电场强度的关系1匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)UABEd，d为A、B两点沿电场方向的距离(2)沿电场强度方向电势降落得最快2E 在非匀强电场中的几点妙用U d(1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系，当电势差U一定时，电场强度E越大，则沿电场强度方向的距离d越小，即电场强度越大，等差等势面越密(2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大；E越小，U越小7匀强电场中的两点推论(1)如图甲，C点为线段AB的中点，则有C.AB 2(2)如图乙，ABCD
13、，且ABCD，则UABUCD.例 3(2017全国卷)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为 10 V、17 V、26 V下列说法正确的是( ABDABD )A电场强度的大小为 2.5 V/cmB坐标原点处的电势为 1 VC电子在a点的电势能比在b点的低 7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为 9 eV解析 ac垂直于bc，沿ca和cb两方向的场强分量大小分别为Ex2 Uca acV/cm，Ey1.5 V/cm，根据矢量合成可知E2.5 V/cm.选项 A 正确；根据在匀强电Ucb bc场中平行线上等距同向的两点间电势差相等，有0a
14、bc，得01 V，选项B 正确；由于在a、b、c三点的电势能分别为10 eV，17 eV 和26 eV，故电子在a点的电势能比在b点的高 7 eV，选项 C 错误；电子从b点运动到c点，电场力做功W(17 eV)(26 eV)9 eV，选项 D 正确四 图象在电场中的应用1vt图象根据vt图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化例 4(2018四川宜宾模拟)(多选)如图甲所示，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放后，粒子仅在电场力的作用下从
15、a运动到b过程中的vt图线如图乙所示设a、b两点的电势分别为a、b，电场强度的大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有( BDBD )8Aab BEaEbCEaWb解析 vt图象的斜率表示加速度的大小，由图乙可知，负电荷由a到b的过程中，负电荷的加速度减小，故EaEb；由图乙可知，负电荷的速度逐渐增大，负电荷的动能增大，由动能定理可知电场力对负电荷做正功，由电场力做功与电势能的关系可知，WaWb.故选项 B、D 正确，A、C 错误2x图象(1)电场强度的大小等于x图线的斜率大小，电场强度为零处，x图线存在极值，其切线的斜率为零(2)在x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向(3)在x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WABqUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断例 5(2018重庆模拟)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连钱上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则( D D )AN点的电场强度大小为零BA点的电场强度大小为零CNC间电场强度方向指向x轴正方向D将一负
