《2015高三人教版物理总复习配套文档：第6章 第3课时 电场能的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015高三人教版物理总复习配套文档：第6章 第3课时 电场能的性质（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 3 课时课时 电场能的性质电场能的性质考纲解读 1.掌握电势、电势能、电势差的概念.2.理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系.3.会分析电场中电势的变化，并能利用功能关系分析电荷电势能的变化1电场力做功与电势能变化的关系如图 1 所示，a、b 为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是( )图 1A把正电荷从 a 移到 b，电场力做正功，电荷的电势能减小B把负电荷从 a 移到 b，电场力做负功，电荷的电势能增加C把负电荷从 a 移到 b，电场力做正功，电荷的电势能增加D不论正电荷还是负电荷，从 a 到 b 电势能都逐渐降低答案 AB解析 把正电荷从 a 移到 b，由于电场
2、力方向和位移方向同向，电场力做正功，电荷的电势能减小，A 对；把负电荷从 a 移到 b，电场力做负功，电荷的电势能增加，B对，C、D 错2对电势和场强关系的理解在静电场中，下列说法正确的是( )A电场强度为零的地方，电势一定为零；电势为零的地方，电场强度也一定为零B电场强度大的地方，电势一定高；电场强度小的地方，电势一定低C电场线与等势面可以垂直，也可以不垂直D电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面答案 D3对电势差概念的理解关于电势差的计算公式，下列说法正确的是( )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WABq移动电荷的电荷量 q 成反比B把正
3、电荷从 A 点移到 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WABqD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答案 BC解析 电场中两点间的电势差是一个定值，不会随着电场力做的功 WAB和移动电荷的电荷量 q 的变化而变化，故 A 错，C 对；又由 UAB知，电场力做正功，q 为正WABq电荷，则电势差为正，即 B 正确；电场中 A、B 两点间的电势差 UAB在数值上等于把单位正电荷从 A 点移动到 B 点时电场力所做的功，故 D 错误4电场力做功与重力做功的比较下列说法中错误的是(
4、)A重力做功与路径无关，与移动物体的初末位置的竖直高度差有关，即 WABmghABB电场力做功与路径无关，与移动电荷的初末位置的电势差有关，即 WABqUABC重力对物体做正功，其重力势能减少，做负功，其重力势能增加D电场力对正电荷做正功，其电势能减少，对负电荷做正功，其电势能增加答案 D解析 电场力做功的特点与重力做功的特点相同，且有电场力对电荷做的功等于其电势能的减少量做正功，电势能减少，做负功，电势能增加，选项 D 错误一、电场力做功与电势能1电场力做功的特点(1)在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似(2)在匀强电场中，电场力做的功 W
5、Eqd，其中 d 为沿电场线方向的位移2电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功(2)电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量，即 WABEpAEpB.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，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零二、电势1电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值(2)定义式：.Epq(3)标矢性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取的不同而不
6、同(5)沿着电场线方向电势逐渐降低2等势面(1)定义：电场中电势相等的各点构成的面(2)特点电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直在等势面上移动电荷时电场力不做功电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小任意两等势面不相交三、电势差1电势差：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 间的电势差，也叫电压公式：UAB.WABq2电势差与电势的关系：UABAB，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有 UABUBA.3电势差 UAB由电场中 A、B 两点的位置决定，与移动的电荷 q
7、、电场力做的功 WAB无关，与零电势点的选取也无关4电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积即 UEd，也可以写作 E .Ud考点一 电势高低及电势能大小的判断方法1比较电势高低的方法(1)沿电场线方向，电势越来越低(2)判断出 UAB的正负，再由 UABAB，比较 A、B的大小，若 UAB0，则AB，若 UABEpB，故 D 项正确答案 CD带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧 (1)判断速度方向：带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向(2)判断电场力(或场强)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的
8、正负判断场强的方向(3)判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加突破训练 2 如图 5 所示，A、B 两点是粒子在匀强电场中运动时经过的两个点，平行直线表示电场线，但方向未知，整个过程中只有电场力做功已知粒子在 A 点的动能比B 点大，则下列说法中正确的是( )图 5A无论粒子是从 A 到 B，还是从 B 到 A，电场力均做负功B电场线方向从右向左C粒子的运动轨迹若为 1，则粒子一定带负电D无论粒子是带正电还是负电，均不可能沿轨迹 2 运动答案 D解析 由于粒子在 A 点的动能比 B 点大，结
9、合电场线与轨迹形状(质点做曲线运动时合力必指向凹侧)进行分析，若粒子沿轨迹 1 运动时，则在任意位置时粒子所受到的电场力一定水平向左，若粒子从 A 到 B，则电场力做负功，从 B 到 A，则电场力做正功，由此可知，A 错误；此时若粒子带正电，电场方向一定向左，且由 A 向 B 运动，若粒子带负电，电场方向一定向右，且由 B 向 A 运动，均满足粒子在 A 点的动能比 B 点大若粒子沿轨迹 2 运动时，则在任意位置时粒子所受到的电场力一定水平向右，同理可判断此情况下粒子在 A 点的动能一定比 B 点的小，不符合题意，即符合题意的粒子一定沿轨迹 1 运动，由此可知 B、C 错误，D 选项正确考点三
10、 匀强电场中电势差与电场强度的关系1在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为 UEd，其中 d 为两点沿电场线方向的距离由公式 UEd 可以得到下面两个结论：结论 1：匀强电场中的任一线段 AB 的中点 C 的电势 C，如图 6 甲所示AB2甲 乙图 6结论 2：匀强电场中若两线段 ABCD，且 ABCD，则 UABUCD(或 ABCD)，如图乙所示2在非匀强电场中，不能用 UEd 进行计算，但可以进行定性分析，一般沿电场线方向取相同的长度 d，线段处于场强较大的区域所对应的电势差 U 较大例 3 (2012安徽18)如图 7 所示，在平面直角坐标系中，有一个方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐
11、标原点 O 处的电势为 0 V，点 A 处的电势为 6 V，点 B 处的电势为 3 V，则电场强度的大小为( )图 7A200 V/m B200 V/m3C100 V/m D100 V/m3解析 在匀强电场中，沿某一方向电势降落，则在这一方向上电势均匀降落，故 OA 的中点 C 的电势 C3 V(如图所示)，因此 BC 为等势面O 点到 BC 的距离dOCsin ，而 sin ，所以 d OC1.5102 m根据 E 得，匀OBOB2OC21212Ud强电场的电场强度 E V/m200 V/m，故选项 A 正确，选项Ud31.5 102B、C、D 错误答案 A1在匀强电场中，电势沿直线均匀变化
12、，即直线上距离相等的线段两端的电势差值相等2等分线段找等势点法：将电势最高点和电势最低点连接后根据需要平分成若干段，必能找到第三点电势的等势点，它们的连线即等势面(或等势线)，与其垂直的线即为电场线突破训练 3 如图 8 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，a30，c90.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、最高电势分别为( )33图 8A(2) V、(2) V 33B0、4 VC. V、 V (24 33)(24 33)D0、2 V3答案 B解析 如图，圆心 O 是 ab 的中点
13、，所以圆心 O 点的电势为 2 V，所以 Oc 是等势线，则电场线如图中 MN 所示，方向由 M 指向 N.沿电场线方向电势均匀降低，过圆心的电势为 2 V，则圆周上电势最低为 0，最高为 4 V，选 B.考点四 用功能关系分析带电粒子的能量转化1功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；(3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化(4)所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化2电场力做功的计算方法(1)由公式 WFlcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：WqElcos .(2)由 W
14、qU 来计算，此公式适用于任何形式的静电场(3)由动能定理来计算：W电场力W其他力Ek.(4)由电势能的变化来计算：WABEpAEpB.例 4 如图 9 所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为 m 的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力 F 将小球向下压至某位置静止现撤去 F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为 W1和 W2，小球离开弹簧时速度为 v，不计空气阻力，则上述过程中( )图 9A小球与弹簧组成的系统机械能守恒B小球的重力势能增加W1C小球的机械能增加 W1 mv212D小球的电势能减少 W2解析 本题考查势能
15、大小的计算和机械能守恒定律由于电场力做正功，故小球与弹簧组成的系统机械能增加，机械能不守恒，故 A 选项错误；重力做功是重力势能变化的量度，由题意知重力做负功，重力势能增加，故 B 选项正确；小球增加的机械能等于重力势能的增加量与小球动能的增加量之和，即W1 mv2，故 C 选项错误；根据12电场力做功是电势能变化的量度，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加，故 D 选项正确答案 BD1电荷在电场中运动时，电场力做功将引起电势能与其他形式的能发生转化，电荷的机械能不再守恒2要搞清几个功能关系：重力做功等于重力势能的变化，电场力做功等于电势能的变化，弹簧弹力做功等于弹性势能的变化，合外力做功等于动能的变化3无论能量如何变化，总是满足能量守恒定律突破训练 4 如图 10 所示，虚线为匀强电场的等势线，一个带电小球以一定的速度射入该匀强电场后，运动轨迹如图所示，已知小球受到的重力不能忽略，则下列有关说法中正确的是( )图 10A小球在 b 点的动能一定大于小球在 a 点的动能B若小球从 a 点向 b 点运动，则动能和电势能的和一定增加C若小球从 b 点向 a 点运动，则重力势能和电势能的和一定减小D根据图中信息不能确定小球在 a、b 两点的电势能大小答案 A解析 由于等势线水平，则电场线一定
