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1、第一章静电场的描述素养提升课素养提升课(二二)电场能的性质电场能的性质学习学习任务1熟熟练练掌掌握握描描述述电电场场能能性性质质的的物物理理量量，灵灵活活运运用用电电场场中中的的功能关系。功能关系。2通通过过分分析析电电势势、电电势势能能及及电电场场力力做做功功的的综综合合问问题题，提提高高逻辑思维和科学思维能力。逻辑思维和科学思维能力。3会会综综合合应应用用运运动动和和力力、功功和和能能的的关关系系，分分析析带带电电粒粒子子在在电场中的运动问题，提升科学推理能力。电场中的运动问题，提升科学推理能力。关键能力情境探究达成01考点1电势、电势差、电势能的比较考点2电场线、等势面和运动轨迹的综合问
2、题考点3电场中的能量问题考点考点1电势、电势差、电势能的比较电势、电势差、电势能的比较物理量物理量电势电势电势差电势差UABAB电势能电势能区区别别定义式定义式Epq决定因素决定因素由电场本身决定，由电场本身决定，反映电场能的性质反映电场能的性质由电场和电场中两点由电场和电场中两点间的位置决定间的位置决定由电势和试探由电势和试探电荷共同决定电荷共同决定相对性相对性有，与零电势位置有，与零电势位置的选取有关的选取有关无，与零电势位置的无，与零电势位置的选取无关选取无关有，与零势能有，与零势能面的选取有关面的选取有关物理量物理量电势电势电势差电势差UABAB电势能电势能联系联系物理意义物理意义都是
3、描述电场能的性质的物理量都是描述电场能的性质的物理量单位单位伏特伏特(V)焦耳焦耳(J)标矢性标矢性都是标量，都有正、负之分都是标量，都有正、负之分【典典例例1】(多多选选)一一匀匀强强电电场场的的方方向向平平行行于于xOy平平面面，平平面面内内a、b、c三三点点的的位位置置如如图图所所示示，三三点点的的电电势势分分别别为为10 V、17 V、26 V。下下列说法正确的是列说法正确的是()A电场强度的大小为电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为坐标原点处的电势为1 VC电子在电子在a点的电势能比在点的电势能比在b点的低点的低7 eVD电子从电子从b点运动到点运动到c点，电场力做功
4、为点，电场力做功为9 eV电势能、电势、电势差、静电力做功的关系电势能、电势、电势差、静电力做功的关系跟进训练跟进训练1(多多选选)如如图图所所示示，实实线线为为电电场场线线，虚虚线线为为等等势势线线，且且ABBC，电电场场中中A、B、C三三点点的的电电场场强强度度分分别别为为EA、EB、EC，电电势势分分别别为为A、B、C，AB、BC间间的的电电势势差差分分别别为为UAB、UBC，则则下下列列关关系系正正确确的有的有()AABCBEAEBECCUABUBC DUABUBCAC沿沿电电场场线线方方向向，电电势势越越来来越越低低，所所以以A点点电电势势最最高高，C点点电电势势最最低低，A正正确确
5、；电电场场线线越越密密集集的的地地方方电电场场强强度度越越强强，由由题题图图可可知知，C点点电电场场强强度度最最强强，A点点电电场场强强度度最最弱弱，B错错误误；由由于于BC间间的的电电场场强强度度大大于于AB间间的的电电场场强强度度，由由UEd可可知知，UABUBC，C正正确确，D错错误。误。考点考点2电场线、等势面和运动轨迹的综合问题电场线、等势面和运动轨迹的综合问题在在电电场场中中，电电场场线线和和等等势势面面都都是是为为了了更更好好地地描描述述电电场场而而引引入入的的，两两者之间既有联系又有区别：者之间既有联系又有区别：(1)电电场场线线始始终终与与等等势势面面垂垂直直。电电荷荷沿沿着
6、着电电场场线线移移动动，电电场场力力一一定定做做功；电荷沿着同一等势面移动，电场力一定不做功。功；电荷沿着同一等势面移动，电场力一定不做功。(2)在在同同一一电电场场中中，等等差差等等势势面面的的疏疏密密反反映映了了电电场场的的强强弱弱，等等差差等等势势面密集处，电场线也密集，电场强；反之，电场线稀疏，电场弱。面密集处，电场线也密集，电场强；反之，电场线稀疏，电场弱。(3)知道等势面，可画出电场线；知道电场线，也可画出等势面。知道等势面，可画出电场线；知道电场线，也可画出等势面。【典典例例2】如如图图所所示示，实实线线为为方方向向未未知知的的三三条条电电场场线线，虚虚线线分分别别为为等等势势线
7、线1、2、3，已已知知MNNQ，两两带带电电粒粒子子a、b从从等等势势线线2上上的的O点点以以相相同同的的初初速速度度飞飞出出。仅仅在在电电场场力力作作用用下下，两两粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹如如图所示，则图所示，则()Aa一定带正电，一定带正电，b一定带负电一定带负电Ba加速度减小，加速度减小，b加速度增大加速度增大CM、N两点间的电势差两点间的电势差|UMN|等于等于N、Q两点两点间的电势差间的电势差|UNQ|Da粒粒子子到到达达等等势势线线3的的动动能能变变化化量量比比b粒粒子子到到达达等等势势线线1的的动动能能变变化量小化量小思路点拨：思路点拨：(1)电场线密的地方，电场强度大，受力
8、大，加速度大。电场线密的地方，电场强度大，受力大，加速度大。(2)在在非非匀匀强强电电场场中中，可可用用UEd定定性性判判断断沿沿电电场场线线方方向向相相等等距距离离的的电势差一般不相等。电势差一般不相等。B由由题题图图所所示示带带电电粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹，结结合合曲曲线线运运动动的的特特点点可可知知，带带电电粒粒子子所所受受的的电电场场力力方方向向相相反反，即即两两粒粒子子所所带带电电荷荷性性质质相相反反，但但因因为为电电场场线线的的方方向向不不确确定定，故故不不能能判判断断带带电电粒粒子子所所带带电电荷荷的的性性质质，A错错误误；由由电电场场线线的的疏疏密密可可知知，a加加速速度度
9、减减小小，b加加速速度度增增大大，B正正确确；因因为为是是非非匀匀强强电电场场，故故MN两两点点间间的的电电势势差差并并不不等等于于NQ两两点点间间的的电电势势差差，C错错误误；因因为为等等势势线线1与与2之间的电场强度比之间的电场强度比2与与3之间的电之间的电场强场强度度要大，故要大，故1、2之间的电势差大小要大于之间的电势差大小要大于2、3之之间间的电势差大小，但两粒子所带的电荷量大小的电势差大小，但两粒子所带的电荷量大小不不确定确定，故无法比较动能变化量的大小，故无法比较动能变化量的大小，D错误。错误。电场线、等势面、运动轨迹组合问题的两点技巧电场线、等势面、运动轨迹组合问题的两点技巧(
10、1)利利用用电电场场线线与与等等势势面面垂垂直直的的特特点点，可可以以根根据据等等势势面面的的形形状状画画出出电电场场线线，如果已知等势面电势的高低关系，则可以确定电场线的方向。如果已知等势面电势的高低关系，则可以确定电场线的方向。(2)带带电电粒粒子子做做曲曲线线运运动动时时，运运动动轨轨迹迹总总是是弯弯向向粒粒子子受受力力的的方方向向，可可以以根根据据运运动动轨轨迹迹的的形形状状判判断断粒粒子子受受到到的的电电场场力力的的方方向向，也也可可以以得得出出电电场场力力做做功的情况及粒子的速度、动能和电势能的变化情况。功的情况及粒子的速度、动能和电势能的变化情况。跟进训练跟进训练2(多多选选)如
11、如图图所所示示，真真空空中中M、N处处分分别别放放置置两两等等量量异异种种电电荷荷，a、b、c表表示示电电场场中中的的3条条等等势势线线，d点点和和e点点位位于于a等等势势线线上上，f点点位位于于c等等势势线线上上，df平行于平行于MN。下列说法正确的是。下列说法正确的是()Ad点的电势高于点的电势高于f点的电势点的电势Bd点的电势与点的电势与e点的电势相等点的电势相等C若将一负试探电荷沿直线由若将一负试探电荷沿直线由d点移动到点移动到f点点，则则静电力先做正功、后做负功静电力先做正功、后做负功D若将一正试探电荷沿直线由若将一正试探电荷沿直线由d点移动到点移动到e点，试探电荷的电势能增加点，试
12、探电荷的电势能增加AB电电场场线线从从M指指向向N，而而沿沿电电场场方方向向电电势势降降低低，所所以以d点点的的电电势势高高于于f点点的的电电势势，故故A正正确确；d点点和和e点点在在同同一一条条等等势势线线上上，所所以以两两点点电电势势相相等等，故故B正正确确；若若将将一一负负试试探探电电荷荷沿沿直直线线由由d点点移移动动到到f点点，静静电力方向与运动方向夹角为钝角，所以电力方向与运动方向夹角为钝角，所以静电力静电力一直一直做负功，故做负功，故C错误；若将一正试探电荷错误；若将一正试探电荷沿直沿直线线由由d点移动到点移动到e点，由于点，由于d、e两点的电势两点的电势相等，相等，所以所以静电力
13、做功为零，电势能不变，故静电力做功为零，电势能不变，故D错误。错误。考点考点3电场中的能量问题电场中的能量问题静电力做功的四种求法静电力做功的四种求法四种求法四种求法表达式表达式注意问题注意问题功的定义功的定义WFdqEd(1)适用于匀强电场适用于匀强电场(2)d表示两点间沿电场线方表示两点间沿电场线方向的距离向的距离功能关系功能关系WABEpAEpBWABEp(1)既适用于匀强电场，也适既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场用于非匀强电场(2)既适用于既适用于只受静电力的情况，也适用只受静电力的情况，也适用于受多种力的情况于受多种力的情况电势差法电势差法WABqUAB动能定理动能定理W静电力静
14、电力W其他力其他力Ek【典典例例3】(多多选选)如如图图所所示示，在在水水平平向向右右的的匀匀强强电电场场中中有有一一绝绝缘缘斜斜面面，斜斜面面上上有有一一带带电电金金属属块块沿沿斜斜面面下下滑滑，已已知知在在金金属属块块下下滑滑的的过过程程中中动动能能增增加加了了10 J，金金属属块块克克服服摩摩擦擦力力做做功功6 J，重重力力做做功功18 J，则则以下判断正确的是以下判断正确的是()A金属块带负电金属块带负电B电场力做功电场力做功2 JC金属块的电势能与动能之和增加了金属块的电势能与动能之和增加了12 JD金属块的机械能减少了金属块的机械能减少了10 JBC在在金金属属块块下下滑滑的的过过
15、程程中中动动能能增增加加了了10 J，金金属属块块克克服服摩摩擦擦力力做做功功6 J，即即摩摩擦擦力力做做功功为为6 J，重重力力做做功功18 J，根根据据动动能能定定理理得得W总总WGW电电WfEk，解解得得电电场场力力做做功功为为W电电2 J，所所以以金金属属块块克克服服电电场场力力做做功功2 J，金金属属块块的的电电势势能能增增加加2 J；由由于于金金属属块块下下滑滑过过程程中中电电场场力力做做负负功功，场场强强方方向向水水平平向向右右，所所以以金金属属块块带带正正电电，故故A错错误误，B正正确确；动动能能增增加加了了10 J，电电势势能能增增加加了了2 J，故故金金属属块块的的电电势势
16、能能与与动动能能之之和和增增加加了了12 J，故故C正正确确；在在金金属属块块下下滑滑的的过过程程中中重重力力做做功功18 J，重重力力势势能能减减少少18 J，动动能能增增加加了了10 J，重重力力势势能能与与动动能能之之和和等于机械能，则金属块的机械能减少了等于机械能，则金属块的机械能减少了8 J，故，故D错误。错误。在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有：动能定理、能量守恒在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有：动能定理、能量守恒定律、功能关系。定律、功能关系。(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功或总功)。(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化。应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化。(3)应应用用功功能能关关系系解解决决该该类类问问题题需需明明确确电电场场力力做做功功与与电电势势能能改改变变之之间间的的对对应关系。应关系。(4)有有电电场场力力做做功功的的过过程程机机械械能能不不守守恒恒，但但机机械械能能与与电电势势能能的的总总和和保保持持不不变。变。跟进训练跟进训练3如如图
