《高考物理大一轮复习 第六章 静电场 第2讲 电场能的性质课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习 第六章 静电场 第2讲 电场能的性质课件（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲电场能的性质第六章静电场考试标准知识内容必考要求 加试要求说明电势能和电势bc1.不要求用等势面去推断电场的强弱和方向.2.不要求知道电场强度的方向就是电势降低最快的方向.3.不要求计算感应电荷的场强和静电力.4.不要求应用“处于静电平衡的导体是等势体”的知识解决有关问题.电势差bc电势差与电场强度的关系c静电现象的应用b内容索引过好双基关回扣基础知识训练基础题目研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点课时作业限时训练练规范练速度过好双基关一、电场力做功与电势能一、电场力做功与电势能1.电场力做功电场力做功(1)特点：电场力做功和路径无关，只与 有关.(2)计算方法：WqEd，只适用于 ，
2、其中d为沿 方向的位移.WAB，适用于 .初、末位置匀强电场电场线qUAB任何形式的电场2.电势能电势能(1)定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到 时所做的功.(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 ，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_ 的电势能规定为零，或把电荷在 表面的电势能规定为零.零势能位置减少量无穷远处地球二、电势与等势面二、电势与等势面1.电势电势(1)定义式：.(2)标矢性：电势是 ，其大小有 ，其正(负)表示该点电势比 .(3)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因电势零点选取的不同而 .
3、标量正负之分电势零点高(低)不同2.等势面的特点等势面的特点(1)等势面一定与 ，即跟场强的方向 .(2)在同一 移动电荷时电场力不做功.(3)电场线总是从 的等势面指向 的等势面.电场线垂直垂直等势面上电势高电势低自自测测1如图1所示，将一带正电的点电荷沿电场线方向从A点移动到B点，下列说法正确的是A.静电力做正功，电势能增加B.静电力做负功，电势能增加C.静电力做正功，电势能减少D.静电力做负功，电势能减少答案图1自测自测2关于静电场，下列说法正确的是A.电势等于零的物体一定不带电B.电场强度为零的点，电势一定为零C.同一电场线上的各点，电势一定相等D.负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定
4、增加答案解析解解析析电势是相对量，其大小与零电势点的选取有关，沿同一电场线方向上的各点电势逐渐降低，故A、B、C均错误；负电荷所受电场力方向与电场线方向相反，故沿电场线方向移动负电荷时电场力做负功，电势能增加，D正确.三、电势差三、电势差1.定义式定义式UAB .2.电势差与电势的关系电势差与电势的关系UAB.AB3.影响因素影响因素电势差UAB由 决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关，与电势零点的选取 .4.匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中电势差与电场强度的关系电势差与场强的关系式：，其中d为电场中两点间_的距离.电场本身的性质无关UEd沿电场线方向自测自测3对公式E 的理
5、解，下列说法正确的是A.此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差B.A点和B点间距离越大，则这两点的电势差越大C.匀强电场中A、B两点沿电场线的距离越大，则电场强度越小D.公式中的d是匀强电场中A、B所在的两等势面之间的距离答案研透命题点命题点一电势能和电势电势差1.电势能增、减的判断方法(1)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.(2)公式法：由Epq将q、的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越小，电势能越大.(3)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，电势能减小；动能减小，电势能增大.2.
6、电势高低常用的两种判断方法(1)依据电场线的方向：沿电场线方向电势逐渐降低.(2)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低.例例1 (2016浙江4月学考13)如图2所示，真空中有两个点电荷Q19.0108 C和Q21.0108 C，分别固定在x坐标轴上，其中Q1位于x0处，Q2位于x6 cm处.在x轴上A.场强为0的点有两处B.在x6 cm区域，电势沿x轴正方向降低C.质子从x1 cm运动到x5 cm处，电势能升高D.在0x6 cm和x9 cm的区域，场强沿x轴正方向图2答案解析答案解析变变式式1(2016温州市质检)电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势
7、能为1.2108 J，在B点的电势能为0.80108 J.已知A、B两点在同一条电场线上，如图3所示，该点电荷的电荷量的绝对值为1.0109 C，那么A.该电荷为负电荷B.该电荷为正电荷C.A、B两点的电势差UAB4.0 VD.把该电荷从A移到B，静电力做功为WAB2.51010 J图3答案变变式式2(2017金华十校联考)如图4所示，P、Q是两个电荷量相等的异种电荷，其中电荷P带正电，在其电场中有a、b、c三点，a、b、c三点位于平行P、Q连线的直线上，b点在P、Q连线的中垂线上，abbc.下列说法正确的是A.a、c两点电势相等B.电子在a点的电势能小于在c点的电势能C.a、c两点电场强度相
8、同D.电子沿abc连线从a点移到c点过程电场力做正功图4解析变变式式3(2017绍兴第一中学期末)一带电小球在从空中的P点运动到Q点的过程中，重力做功6 J，克服电场力做功1 J，克服空气阻力做功2 J，则下列说法正确的是A.在P点的动能比在Q点大3 JB.在P点的重力势能比在Q点小6 JC.在P点的电势能比在Q点大1 JD.在P点的机械能比在Q点大3 J答案解析命题点二电场线、等势面与粒子运动轨迹问题1.等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线.2.几种典型电场的等势线(面)电场等势线(面)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
9、一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上电势处处为零等量同种(正)点电荷的电场连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高3.某点速度方向即为该点轨迹的切线方向.4.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.5.结合轨迹、速度方向与电场力的方向，确定电场力做功的正负，从而确定电势能、电势的变化和电势差.6.根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况.例例2如图5所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小
10、分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则A.aaabac，vavcvbB.aaabac，vbvcvaC.abacaa，vbvcvaD.abacaa，vavcvb图5答案解析变式变式4关于静电场的等势面，下列说法正确的是A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功答案解析解解析析由题图电荷运动轨迹可知电荷所受电场力方向向左，所以由a到b电场力做负功，电势能增加，因电荷电性未知，故无法判断电场的方向与电势的高低，故A正确，B、C错误；电荷在匀强电场中做匀变
11、速运动，在相同时间内速度的变化量相同，故D错误.变变式式5(2016诸暨市调研)如图6所示，曲线为电荷在匀强电场中的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，则下列说法正确的是A.电荷在b点的电势能大于在a点的电势能B.该电场的方向水平向左C.b点的电势高于a点的电势D.电荷在电场中相同时间内速度的变化量不相同答案解析图6变变式式6(2016浙江10月学考8)如图7为某一电场的电场线，M、N、P为电场线上的三个点，M、N是同一电场线上的两点.下列判断正确的A.M、N、P三点中N点的场强最大B.M、N、P三点中N点的电势最高C.负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.正电荷从M点自由释放，电荷将沿电场线
12、运动到N点答案解析图7变变式式7如图8所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等.则A.直线a位于某一等势面内，MQB.直线c位于某一等势面内，MNC.若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点，电场力做负功答案解析图8命题点三电势差与电场强度的关系1.在匀强电场中，不与电场线垂直的同一直线上的距离相同的两点间的电势差相等，相互平行的相等线段的两端点电势差也相等.2.在匀强电场中，不与电场线垂直的同一条直线上或几条相互平行的直线上两点间的电
13、势差与两点间的距离成正比.如图9所示，ACPR，则有：图9例例3如图10所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0，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答案解析图10变变式式8如图11为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距2 cm，则该匀强电场的场强大小和方向分别为A.E100 V/m，竖直向下B.E100 V/m，竖直向上C.E100 V/m，水平向左D.E100 V/m，水平向右答案图11解解析析根据电场线总是与等势面垂直，而且由高电势指向低电势，可知电场强度方向水平向左，两个相邻等势面相距d2 cm，电势差U2
14、 V，则电场强度100 V/m.解析变变式式9如图12所示，在匀强电场中有四个点A、B、C、D，恰好为平行四边形的四个顶点，O点为平行四边形两条对角线的交点.已知：A4 V，B6 V，C8 V，则D、O分别为A.6 V，6 V B.2 V，1 VC.2 V，2 V D.4 V，4 V答案解析图12解析解析由平行且等间距两线段电势差相等知BACD，得D2 V，又O是AC中点，拓展点静电场拓展点静电场x图象问题图象问题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
15、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.例例4空间存在着平行于x轴方向的静电场，P、M、O、N、Q为x轴上的点，P、Q间的电势随位置坐标x的变化如图13所示.一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动，则下列判断中正确的是A.粒子一定带正电B.N点电势低于Q点电势C.P、O间的场强大小是10 V/m，与O、Q间的场强大小相同D.粒子从M向N运动过程中电势能先减小后增大答案解析图13变变式式10如图14是位于x轴上某点的电荷在虚线PQ右侧的电势随x变化的图线，a、b是x轴上的两点，过P点垂直于x轴的虚线PQ和x轴是该曲线的渐近线，则
16、以下说法正确的是A.可以判断出OP间的各点电势均为零B.可以判断出a点的电场强度小于b点的电场强度C.可以判断出P点左侧与右侧的电场方向均为x轴正方向D.负检验电荷在a点的电势能小于在b点的电势能答案图14解析课时作业1.如图1所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是A.发出声音，引起路人注意B.减缓车速，保证行车安全C.把静电引入大地，避免因放电引起爆炸D.与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷答案12345678910111213141516图1解解析析由动能定理知,电场力做功3102 J，故该粒子的动能增加了3102 J，选项A错误；电场力做功等于电势能减少量,
17、电场力做功3102 J，故电势能减少3102 J，选项B正确；由于零势能点未明确，故不能确定A、B处的电势能大小，选项C、D错误.2.某带电粒子只在电场力作用下从A点运动到B点,电场力做功3102 J，则A.该粒子的动能减少了3102 JB.该粒子的电势能减少了3102 JC.该粒子在A处时一定具有3102 J的电势能D.该粒子在B处时一定具有3102 J的电势能答案解析123456789101112131415163.如图2所示，a、b、c是一条电场线上的三点，电场线的方向由a指向c，a、b间距离等于b、c间距离，用a、b、c和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强，可以判定A.
18、EaEbEc B.abcC.abbc D.EaEbEc答案12345678910111213141516图2解析4.如图3所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面.下列判断正确的是A.1、2两点的场强相等B.1、3两点的场强相等C.1、2两点的电势相等D.2、3两点的电势相等图3解解析析根据电场线的疏密程度判断场强大小，电场线越密，场强越强，则E1E2，E1E3，所以选项A、B错误；同一等势面上的电势是相等的，选项C错误，D正确.答案解析123456789101112131415165.如图4所示，某区域电场左右对称分布，M、N为对称线上的两点.下列说法正确的是A.M点电势一定低
19、于N点电势B.M点场强一定大于N点场强C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.将电子从M点移动到N点，电场力做正功图4答案解析123456789101112131415166.(2017嘉兴市期末)有一空间分布的电场，如图5所示为其中一条电场线，A、B、C为电场线上的三点，箭头方向为各点的切线方向，则A.A点的电势最低，C点的电势最高B.A点的场强最小，C点的场强最大C.A、B、C三点的切线方向为负点电荷在该位置的受力方向D.正点电荷从A点沿电场线运动到C点，电场力做正功，电势能减小图5答案12345678910111213141516A.b点电势为零，电场强度也为零B.正的试探电荷在a
20、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，电势能的变化相同7.如图6所示，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.下列说法错误的是答案解析12345678910111213141516图68.两个不规则带电导体间的电场线分布如图7所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、d为电场中四个点，并且a、d为紧靠导体表面的两点，选无穷远处为电势零点，则A.场强大小关系有EbEcB.电势大小关
21、系有bdC.将一负电荷放在d点时其电势能为负值D.将一正电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功答案解析图7123456789101112131415169.如图8所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的电荷运动轨迹，a、b为运动轨迹上的两点，可以判定A.电荷在a点的速率大于在b点的速率B.电荷为负电荷C.电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D.a点的电势低于b点的电势答案12345678910111213141516图8解析10.如图9所示，实线表示等量异种电荷的等势线，过O点的虚线MN与等势线垂直，两个相同的带正电的粒子分别从A、B两点以相同的初速度v0开始运动，速度方向水平向右，且都
22、能从PQ左侧经过O点，AB连线与PQ平行，设A、B两点的粒子加速度大小分别为a1和a2，电势能分别为Ep1和Ep2，通过O点时的速度大小分别为v1和v2，粒子的重力不计，则A.A点的电势高于B点的电势B.a1a2C.Ep1Ep2D.v1v2图9答案12345678910111213141516解析11.如图10所示，实线和虚线分别表示某电场的电场线和等势线，下列说法正确的是A.c点场强大于a点场强B.c点电势高于a点电势C.c、b两点间的电势差大于c、a两点间的电势差D.若将一试探电荷q由a点移动到b点，电场力做正功答案解析12345678910111213141516图1012.如图11所示
23、，电场中一正离子只受电场力作用从A点运动到B点.离子在A点的速度大小为v0，速度方向与电场方向相同.能定性反映该离子从A点到B点运动情况的速度时间(vt)图象是答案解析12345678910111213141516图1113.(2016杭州市模拟)x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图12中的曲线所示，规定无限远处电势为零，下列推理与图象信息不符合的是A.Q1一定大于Q2B.Q1和Q2一定是同种电荷，但不一定是正电荷C.电势最低处P点的电场强度为0D.Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点答案解析12345678910111213141516图1214.如图13所示，
24、A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10 cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1 V、2 V、3 V，正六边形所在平面与电场线平行，下列说法错误的是A.通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线B.匀强电场的电场强度大小为10 V/mC.匀强电场的电场强度方向为由C指向AD.将一个电子由E点移到D点，电子的电势能将减少1.61019 J答案解析图131234567891011121314151615.(2017宁波三中期中考试)如图14所示，在真空中的O点放一点电荷Q1109 C，直线MN过O点，OM30 cm，M点放有一点电荷q21010 C，求：(1)M点的场强大小；
25、图1412345678910111213141516答案答案100 N/C所以点电荷Q在M点的电场强度大小是100 N/C.答案解析(2)若M点的电势比N点的电势高15 V，则点电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少？答案答案增加了3109 J解析解析点电荷q从M点移到N点，电场力做的功为WMNqUMNq(MN)2101015 J3109 J.所以电势能增加了3109 J.答案解析1234567891011121314151616.如图15所示，在电场强度为E1104 N/C、方向水平向右的匀强电场中，用一根长L1 m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m0.2 kg、电荷量为q5106 C、带正电的小球.细杆可绕轴O在竖直平面内无摩擦自由转动.现将杆由水平位置A由静止释放，在小球运动到最低点B的过程中：(1)电场力对小球做功W电为多少？小球电势能如何变化？答案答案5102 J电势能减少答案解析12345678910111213141516图15解析解析电场力做功仅与初、末位置有关，W电qEL510611041 J5102 J，电场力做正功，小球电势能减少.(2)小球在最低点的动能EkB为多少？(g10 m/s2)答案答案2.05 J答案解析12345678910111213141516解析解析由动能定理得mgLW电EkB0，所以EkB0.2101 J5102 J2.05 J.
