《适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第8单元静电场第22讲电场的能的性质课件新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第8单元静电场第22讲电场的能的性质课件新人教版（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第22讲电场的能的性质落实基础主干落实基础主干一、电势能与电势1.静电力做功的特点:静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。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零势能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:静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB=-Ep。3.电势定义式:。4.电势是标量,正(负)表示该点电势比零电势高(低)。二、电势差与等势面1.电势差定义式:。2.电势差与电势的关系:UAB=A-B,UAB=-UBA。3.电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及静电力做的功WAB无关,与零电势的选取无关。4.等
2、势面(1)定义:电场中电势相等的各点组成的面。(2)特点:与电场线垂直;同一等势面上移动电荷时静电力不做功;等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。三、电势差与电场强度的关系1.匀强电场中:U=Ed,其中d为这两点沿电场线方向的距离。非匀强电场中,可以用作定性分析。2.公式的意义(1)意义:电场强度的另一种表述:电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。(2)电场强度的另一个单位:由可导出电场强度的另一个单位,即为V/m,1V/m=1N/C。练一练1.判断下列说法对错(1)负电荷沿电场线方向移动时,静电力做负功,电势能增加。()(2)根据电势的定义式可知,电荷q的电荷量越大,电势
3、越低。()(3)某电场中,A点的电势A=3V,B点的电势B=-4V,则AB。()(4)电势差与电势一样,是相对量,都与零电势点的选取有关。()(5)根据公式UAB=Ed,在匀强电场中A点和B点间的距离越大,则这两点的电势差越大。()2.(多选)(教材必修第三册第30页习题改编)如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点分别有等量同种电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且CO=OD,ADO=60。下列判断正确的是()A.O点的电场强度为零B.D点的电场强度为零C.若将点电荷+q从O点移向C点,电势能增加D.若将点电荷-q从O点移向C点,电势能增加BD解析A、B两点电荷在O点产生的合电场强度为0,
4、而C点电荷在O点产生的电场强度方向向左,故O点的合电场强度方向向左,A错误;同理可知,D点的合电场强度为0,B正确;OC间各点的合电场强度方向向左,若将点电荷+q从O点移向C点,静电力做正功,电势能减少,C错误;若将点电荷-q从O点移向C点,静电力做负功,电势能增加,D正确。3.(教材必修第三册第37页习题改编)带有等量异种电荷,相距10cm的平行板A和B之间有一匀强电场,如图,电场强度E=2104V/m,方向向下。电场中C点与B板的距离为3cm,D点与A板的距离为2cm。下列说法正确的是()A.UCD=1000VB.让B板接地,则C点的电势C=600VC.让A板接地,则D点的电势D=400V
5、D.将一个电子从C点移到D点静电力做的功,与将电子从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同B解析C、D两点间的电势差为UCD=-EdCD=-2104(0.1-0.02-0.03)V=-1000V,故A错误;让B板接地,B板电势为零,则C点电势C=EdCB=2104310-2V=600V,故B正确;让A板接地,A板电势为零,则D点电势D=-EdDA=-400V,故C错误;将一个电子从C点移到D点静电力做的功,与将电子从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值相同,故D错误。突破命题视角突破命题视角考点一描述电场能的性质的物理量考点一描述电场能的性质的物理量考向1电势能与电势1.电势能大小的计算
6、与判断(1)运用静电力做功与电势能变化的关系式。定量计算:WAB=EpA-EpB=-Ep。定性分析:静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增大。(2)运用电势能与电势关系式。定量计算:Ep=q(将q、的大小、正负号一起代入公式进行计算判断)定性分析: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。(3)能量守恒在电场中,若只有静电力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大。2.电势高低的计算或判断(1)电场线法:沿着电场线方向电势逐渐降低。(2)公式法:由知,对于同一正电荷,电势能越大,所在位置的电势越高;对于同一负电荷,电势能越小,所在位置
7、的电势越高。(3)标量求和法:点电荷产生的电势(将Q正负号代入公式计算),空间中有多个点电荷时,某点的电势可以代数求和,可以比较电势的高低。典例1(多选)在固定的带负电点电荷Q产生的电场中,一带电粒子q(不计重力)绕Q做椭圆运动,轨迹如图中虚线所示,轨迹上有a、b两点,a点离Q最近,b点离Q最远。下列说法正确的是()A.a点的电势高于b点的电势B.a点的电场强度大于b点的电场强度C.粒子q过a点时,粒子所受静电力做功的功率最大D.粒子q由a运动到b的过程中,电势能增大BD解析根据“电场线与等势面垂直”和“沿电场线方向电势逐渐降低”可知,a点的电势低于b点的电势,故A错误;由可知,a点的电场强度
8、大于b点的电场强度,故B正确;粒子q经过a点时所受静电力的方向与速度方向垂直,静电力做功的功率为零,故C错误;粒子q由a点运动到b点的过程中所受静电力的方向与速度方向的夹角为钝角,静电力做负功,电势能增大,故D正确。考向2电势差与等势面1.对电势差的理解(1)电势差反映了电场的能的性质,决定于电场本身,与试探电荷无关。(2)电势差可以是正值也可以是负值,电势差的正负表示两点电势的高低;UAB=-UBA,与零电势点的选取无关。(3)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差。(4)公式WAB=qUAB中,三个物理量都是标量,但都有正负,计算时可以正负代入进行运算。2.几种常见电场的等
9、势面典例2(2022浙江1月选考)某种气体电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成,其上存在等间距小孔,其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是()A.a点所在的线是等势线B.b点的电场强度比c点大C.b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大D.将电荷沿图中的线从defg移动时静电力做功为零C解析因上下为两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜,则a点所在的线是电场线,选项A错误;因c处的电场线较b点密集,则c点的电场强度比b点大,选项B错误;因bc两处所处的线为等势线,可知b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大,选项C正确;因d、g两点在同一电场线上,
10、电势不相等,则将电荷沿图中的线从defg移动时静电力做功不为零,选项D错误。故选C。变式练如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,O是两电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则()A.B、O、C三点比较,O点电场强度最弱,B点电势最高B.E、O、F三点比较,O点电势最高、电场强度最弱C.A、D两点电场强度相同,电势相同D.正试探电荷沿连线的中垂线由E点运动到F点,静电力先做负功后做正功A解析根据等量异种电荷的电场线分布规律可知,B、O、C三点位置处,O点处电场线分布要稀疏一些,即B、O、C三点比较,O点电场强度最弱,B、O、C三点位置处的电场线由BO
11、C,根据沿电场线电势降低可知,B点电势最高,A正确;根据等量异种点电荷的等势线分布规律可知,中垂线本身就是一条等势线,即E、O、F三点电势相等,根据等量异种电荷的电场线分布规律可知,E、O、F三点位置处,O点处电场线分布要密集一些,即O点电场强度最大,B错误;A、D对O对称,根据等量异种电荷的电场线分布规律可知,A、D两点位置处电场强度大小相等、方向相同,即这两位置的电场强度相同,根据等量异种电荷的电场线分布规律可知,A位置处电场线由A处指向无穷远处,即A位置的电势比无穷远处高,而D位置处电场线由无穷远处指向D位置,即D位置的电势比无穷远处低,则A点电势比D点高,C错误;根据等量异种点电荷的等
12、势线分布规律可知,中垂线本身就是一条等势线,则正试探电荷沿连线的中垂线由E点运动到F点,静电力不做功,D错误。议题说法(1)中,UAB、WAB及q都有正负之分,计算UAB时,WAB和q的正负可直接代入,结果为正说明AB,为负说明A0.5V,点电荷与金属板间的电势差大于1V,C正确;金属板处于静电平衡状态,是等势体,表面是等势面,D正确。变式练2(多选)如图所示,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OM=MN。P点在y轴右侧,MPON。则下列说法正确的是()A.M点的电势比P点的电势高B.将负点电荷由O点移动到P点,静电力做正功C.M、N两点间的电势差大于
13、O、M两点间电势差D.M、N两点间的电势差小于O、M两点间电势差AD解析根据电场线和等势面的关系,可以判断出M点的电势比P点的电势高,A正确。将负点电荷由O点移到P点,静电力做负功,B错误。根据U=Ed进行定性分析可知UMNOM,OM=ON,则小球()A.在运动过程中,电势能先增加后减少B.在P点的电势能大于在N点的电势能C.在M点的机械能等于在N点的机械能D.从M点运动到N点的过程中,静电力始终不做功BC解析由图可知,带电小球从P点开始运动,下落时静电力对其先做正功,后做负功,所以电势能先减少后增加,选项A错误。由于OM=ON,所以带电小球在N点与M点的电势能相等。因为由P到M静电力对小球做
14、正功,电势能减少,所以小球在P点的电势能大于在M点的电势能,在P点的电势能也大于在N点的电势能,选项B正确。小球在运动过程中只有静电力和重力做功,所以只有电势能、动能和重力势能的相互转化,其中动能和重力势能之和为机械能,由于带电小球在M点和N点的电势能相等,所以在这两点的机械能也相等,选项C正确。从M点运动到N点的过程中,因为有重力作用,所以虽然M点和N点离O点的距离相等,但轨迹MN不是以O为圆心的圆弧,轨迹MN不在等势面上,电场力会做功,选项D错误。考点四电场中的图像问题考点四电场中的图像问题1.E-x图像在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况和电势的变化情况,E-x图
15、线与x轴所围图形的“面积”表示电势差。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。在这类题目中,还可以由E-x图像假设某一种符合E-x图线的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。2.-x图像(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,其切线斜率为零。(2)在-x图像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图像中分析电荷移动时电势能变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。3.Ep-x图像(1)反映了电势能随位置变化的规律。(2)
16、图线的切线斜率大小等于静电力大小。(3)进一步判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况。典例(多选)(2023山东济南三模)如图所示,电荷量为-2Q和+Q的两个点电荷分别固定于x轴上的A点和O点,O点为坐标原点,x=x0处电场强度为零。现将一正试探电荷q在+x轴上距离O点很远处由静止释放,释放处试探电荷的电势能近似为零。关于x轴上的电场强度E、试探电荷q的速度v、动能Ek、电势能Ep与位置坐标x的关系图像中,可能正确的是()AC变式练(多选)如图甲所示,有一绝缘圆环,圆环上均匀分布着正电荷,圆环平面与竖直平面重合。一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环,细杆上套有一个质量为m=10g的带正电的小球,小球所带电荷量q=5.010-4C。小球从C点由静止释放,其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示。小球运动到B点时,速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线)。则下列说法正确的是()A.在O点右侧杆上,B点电场强度最大,电场强度大小为E=1.2V/mB.由C到A的过程中,小球的电势能先减小后增大C.由C到A电势逐渐降低D.C、B两点间的电势差UCB=0.9VACD
