资源描述
,课前自主梳理,课堂互动探究,高考模拟演练,基础课,2,电场能性质,1/67,知识点一、电势能、电势,1,电势能,(1),电场力做功特点：,电场力做功与电荷移动,_,无关，只与电荷,_,相关。,(2),电势能,定义：电荷在,_,中含有势能，数值上等于将电荷从该点移到,_,位置时电场力所做功。,电场力做功与电势能改变关系：电场力做功等于,_,，即,W,AB,E,p,A,E,p,B,E,p,。,路径,始,、末位置,电场,零势能,电势能降低许,2/67,2,电势,(1),定义：试探电荷在电场中某点含有,_,与它,_,比值。,(2),定义式：,_,。,(3),矢标性：电势是,_,，有正、负之分，其正,(,负,),表示该点电势比,_,高,(,低,),。,(4),相对性：电势含有,_,，同一点电势因选取,_,不一样而不一样。,电势能,E,p,电荷量,q,标量,零电势,相对性,零电势点,3/67,3,等势面,(1),定义：电场中,_,点,构,成,曲,面。,(2),四个特点,等势面一定与,_,垂直。,在,_,上移动电荷时电场力不做功。,电场线方向总是从,_,等势面指向,_,等势面。,等差等势面越密地方电场强度,_,，反之,_,。,电势相等,电场线,同一等势面,电势高,电势低,越大,越小,4/67,知识点二、电势差,1,定义：电荷在电场中，由一点,A,移到另一点,B,时，,_,与移动电荷,_,比值。,2,定义式：,U,AB,_,。,3,电势差与电势关系：,U,AB,_,，,U,AB,U,BA,。,电场力做功,电荷量,A,B,5/67,电场线,6/67,思索判断,(1),电场力做功与重力做功相同，均与路径无关。,(,),(2),电场中电场强度为零地方电势一定为零。,(,),(3),电场强度处处相同区域内，电势一定也处处相同。,(,),(4),A,、,B,两点电势差是恒定，所以,U,AB,U,BA,。,(,),(5),电场中，场强方向是指电势降落最快方向。,(,),(6),电势有正负之分，所以电势是矢量。,(,),(7),电势大小由电场性质决定，与零电势点选取无关。,(,),(8),电势差,U,AB,由电场本身性质决定，与零电势点选取无关。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),7/67,电势能、电势、等势面,1,电场线与等势面关系：,电场线与等势面垂直，并从电势较高等势面指向电势较低等势面。,2,电场强度大小与电势无直接关系：,零电势可人为选取，电场强度大小由电场本身决定，故电场强度大地方，电势不一定高。,3,电势能与电势关系：,正电荷在电势高地方电势能大；负电荷在电势低地方电势能大。,8/67,1,电场强度和电势了解,(,全国卷,，,19),(,多项选择,),关于静电场电场强度和电势，以下说法正确是,(,),A,电场强度方向处处与等电势面垂直,B,电场强度为零地方，电势也为零,C,伴随电场强度大小逐步减小，电势也逐步降低,D,任一点电场强度总是指向该点电势降落最快方向,9/67,解析,电场中场强为零位置是绝正确，而电势为零位置是人为选取；再者场强大小表征着电势随空间改变率，而与电势高低无关，故,B,错误；由沿电场线方向电势降低，可知电势升降取决于场强方向而与场强大小无关，故,C,错误。,答案,AD,10/67,2,等势面了解,(,全国卷,，,15),关于静电场等势面，以下说法正确是,(,),A,两个电势不一样等势面可能相交,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,将一负试探电荷从电势较高等势面移至电势较低等势面，电场力做正功,11/67,解析,若两个不一样等势面相交，则在交点处存在两个不一样电势数值，与事实不符，,A,错；电场线一定与等势面垂直，,B,对；同一等势面上电势相同，但电场强度不一定相同，,C,错；将一负电荷从电势较高等势面移至电势较低等势面，电场力做负功，故,D,错。,答案,B,12/67,3,电场强度、电势和电势能判断,(,海南单科，,7),(,多项选择,),如图,1,所表示，两电荷量分别为,Q,(,Q,0),和,Q,点电荷对称地放置在,x,轴上原点,O,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。取无穷远处电势为零。以下说法正确是,(,),图,1,13/67,A,b,点电势为零，电场强度也为零,B,正试探电荷在,a,点电势能大于零，所受电场力方向向右,C,将正试探电荷从,O,点移到,a,点，必须克服电场力做功,D,将同一正试探电荷先后从,O,、,b,两点移到,a,点，后者电势能改变较大,14/67,解析,因为等量异种电荷在其连线中垂线上电场方向为平行于,x,轴指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线电势为零，故,b,点电势为零，不过电场强度不为零，,A,错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向平行于,x,轴向右，在中点,O,处电势为零，,O,点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故,B,正确；,O,点电势低于,a,点电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，,C,正确；,O,点和,b,点电势相等，所以先后从,O,、,b,点移到,a,点，电场力做功相等，电势能改变相同，,D,错误。,答案,BC,15/67,1,电势高低惯用两种判断方法,(1),依据电场线方向,沿电场线方向电势逐步降低。,(2),依据,U,AB,A,B,U,AB,0,，,A,B,，,U,AB,0,，,A,mg,，则电场方向竖直向下，所以,Q,点电势比,P,点高，,A,选项正确；当油滴从,P,点运动到,Q,点时，电场力做正功，电势能减小，,C,选项错误；当油滴从,P,点运动到,Q,点过程中，合外力做正功，动能增加，所以,Q,点动能大于,P,点动能，,B,选项正确。,答案,AB,25/67,带电粒子运动轨迹类问题解题技巧,(1),判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点切线方向为该点处速度方向。,(2),判断电场力,(,或场强,),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凹侧，再依据粒子正负判断场强方向。,(3),判断电场力做功正负及电势能增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能降低；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加。,方法技巧,26/67,电势差与电场强度关系,27/67,结论,2,匀强电场中若两线段,AB,CD,，且,AB,CD,，则,U,AB,U,CD,(,或,A,B,C,D,),，如图乙所表示。,甲乙,28/67,图,5,29/67,答案,A,30/67,2,等分线段法找等势点,(,多项选择,),如图所表示，,A,、,B,、,C,是匀强电场中平行于电场线某一平面上三个点，各点电势分别为,A,5 V,，,B,2 V,，,C,3 V,，,H,、,F,三等分,AB,，,G,为,AC,中点，在以下各示意图中，能正确表示该电场强度方向是,(,),31/67,解析,匀强电场中将任一线段等分，则电势差等分，把,AB,等分为三段，,AB,间电压为,3 V,，则每等分电压为,1 V,，,H,点电势为,4 V,，,F,点电势为,3 V,，将,FC,相连，则,FC,为等势线，电场线垂直于,FC,，从高电势指向低电势，,C,正确；把,AC,相连，分为两份，,AC,电压为,2 V,，则,G,点电势为,4 V,，,GH,为等势线，电场线垂直于,GH,，从高电势指向低电势，,B,正确。,答案,BC,32/67,3,U,Ed,在非匀强电场中应用,如图,6,所表示，在某电场中画出了三条电场线，,C,点是,A,、,B,连线中点。已知,A,点电势为,A,30 V,，,B,点电势为,B,20 V,，则以下说法正确是,(,),图,6,33/67,A,C,点电势,C,5 V,B,C,点电势,C,5 V,C,C,点电势,C,5 V,D,负电荷在,A,点电势能大于在,B,点电势能,解析,从电场线分布情况能够看出,A,C,C,B,，所以有,C,5 V,，,C,正确，,A,、,B,错误；因为负电荷在电势高地方电势能较小，所以,D,错误。,答案,C,34/67,1,匀强电场中求解电势,(,场强,),两点技巧,(1),在匀强电场中，电势沿直线均匀改变，即直线上距离相等线段两端电势差值相等。,(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依据需要平分成若干段，必能找到第三点电势等势点，它们连线即等势面,(,或等势线,),，与其垂直线即为电场线。,方法技巧,35/67,36/67,电场中功效关系,1,求电场力做功几个方法,(1),由公式,W,Fs,cos,计算，此公式只适合用于匀强电场，可变形为,W,Eqs,cos,。,(2),由,W,AB,qU,AB,计算，此公式适合用于任何电场。,(3),由电势能改变计算：,W,AB,E,p,A,E,p,B,。,(4),由动能定理计算：,W,电场力,W,其它力,E,k,。,37/67,2,电场中功效关系,(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、弹簧弹力之外，其它各力对物体做功等于物体机械能改变。,(4),全部外力对物体所做功等于物体动能改变。,38/67,【典例】,(,四川理综，,6),(,多项选择,),如图,7,所表示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是,O,，最低点是,P,，直径,MN,水平。,a,、,b,是两个完全相同带正电小球,(,视为点电荷,),，,b,固定在,M,点，,a,从,N,点静止释放，沿半圆槽运动经过,P,点抵达某点,Q,(,图中未画出,),时速度为零。则小球,a,(,),图,7,39/67,A,从,N,到,Q,过程中，重力与库仑力协力先增大后减小,B,从,N,到,P,过程中，速率先增大后减小,C,从,N,到,Q,过程中，电势能一直增加,D,从,P,到,Q,过程中，动能降低许小于电势能增加量,解析,a,从,N,点静止释放，过,P,点后到,Q,点速度为零，整个运动过程只有重力和库仑力做功，库仑力方向与,a,速度方向夹角一直大于,90,，所以库仑力整个过程做负功。小球,a,从,N,到,Q,过程中，库仑力增大，库仑力与重力夹角从,90,一直减小，所以它们协力一直增大，故,A,错误；带电小球,a,受力如图所表示，,在靠近,40/67,N,点位置，协力与速度夹角小于,90,，在,P,点协力与速度夹角大于,90,，所以小球,a,从,N,到,P,过程中，速率应先增大后减小，故,B,正确；从,N,到,Q,过程中，库仑力一直做负功，所以电势能一直增加，故,C,正确；依据能量守恒可知，,P,到,Q,过程中，动能降低许等于重力势能和电势能增加量之和，故,D,错误。,答案,BC,41/67,【拓展延伸】,(1),在,【典例】,中小球,a,从,N,到,Q,过程中机械能守恒吗？,(2),在,【典例】,中，若把,b,球固定在圆心,O,点,(,其它条件不变,),，小球,a,从,N,点静止释放，小球,a,抵达何处时速度为零？在此过程中机械能守恒吗？为何？,答案,(1),机械能不守恒。,(2),小球,a,抵达,M,点时速度为零，在此过程中机械能守恒，因为库仑力、轨道支持力都不做功。,42/67,1,功效关系应用,(,海南单科，,10),(,多项选择,),如图,8,，一带正电点电荷固定于,O,点，两虚线圆均以,O,为圆心，两实线分别为带电粒子,M,和,N,先后在电场中运动轨迹，,a,、,b,、,c,、,d,、,e,为轨迹和虚线圆交点。不计重力。以下说法正确是,(,),图,8,43/67,A,M,带负电荷，,N,带正电荷,B,M,在,b,点动能小于它在,a,点动能,C,N,在,d,点电势能等于它在,e,点电势能,D,N,在从,c,点运动到,d,点过程中克服电场力做功,44/67,解析,如图所表示，,M,粒子轨迹向左弯曲，则带电粒子所受电场力方向向左，可知,M,带电粒子受到了引力作用，故,M,带负电荷，而,N,粒子轨迹向下弯曲，则带电粒子所受电场力方向向下，说明,N,粒子受到斥力作用，故,N,粒子带正电荷，故选项,A,正确；因为虚线是等势面，故,M,粒子从,a,到,b,电场力对其做负功，故动能减小，故选项,B,正确；对于,N,粒子，因为,d,和,e,在同一等势面上，故从,d,到,e,电场力不做功，故电势能不变，故选项,C,正确；因为,N,粒子带正电，故从,c,点运动到,d,点过程中，电场力做正功，故选项,D,错误。,答案,ABC,45/67,图,9,46/67,(1),小滑块与水平面间动摩擦因数,；,(2),O,、,b,两点间电势差,U,Ob,；,(3),小滑块运动总旅程,s,。,47/67,48/67,处理电场力做功问题时应注意以下两点,(1),利用电场线特点、等势面特点来分析电场力做功情况。,(2),应用公式,W,AB,qU,AB,计算时，,W,AB,、,q,、,U,AB,普通都要带正、负号计算。,方法技巧,49/67,静电场中“两类”图象问题,1,E,x,图象,(1),在给定了电场,E,x,图象后，能够由图线确定场强改变情况，电势改变情况，,E,x,图线与,x,轴所围图形,“,面积,”,表示电势差。在与粒子运动相结合题目中，可深入确定粒子电性、动能改变、电势能改变等情况。,(2),在这类题目中，还能够由,E,x,图象假设某一个符合,E,x,图线电场，利用这种已知电场电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。,50/67,图,10,51/67,A,O,点电势最低,B,x,1,和,x,1,两点电势相等,C,电子在,x,1,处电势能大于在,x,1,处电势能,D,电子从,x,1,处由静止释放后，若向,O,点运动，则抵达,O,点时速度最大,52/67,解析,作出电场线，依据顺着电场线电势降低，则,O,点电势最高，故,A,错误；从图线看出，电场强度关于原点,O,对称，则,x,轴上关于,O,点对称位置电势相等，电子在,x,1,和,x,1,两点处电势能相等，故,B,正确，,C,错误；电子从,x,1,处由静止释放后，若向,O,点运动，抵达,O,点时电场力做功最多，故动能最大，速度最大，故,D,正确。,答案,BD,53/67,2,x,图象,(1),电场强度大小等于,x,图线斜率大小，电场强度为零处，,x,图线存在极值，其切线斜率为零。,(2),在,x,图象中能够直接判断各点电势大小，并可依据电势大小关系确定电场强度方向。,(3),在,x,图象中分析电荷移动时电势能改变，可用,W,AB,qU,AB,，进而分析,W,AB,正负，然后作出判断。,54/67,图,11,55/67,A,该静电场是匀强电场,B,该静电场是非匀强电场,C,电子将沿,x,轴正方向运动，加速度逐步减小,D,电子将沿,x,轴正方向运动，加速度逐步增大,56/67,答案,BC,57/67,1,(,全国卷,，,15),如图,12,，,P,是固定点电荷，虚线是以,P,为圆心两个圆。带电粒子,Q,在,P,电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，,a,、,b,、,c,为轨迹上三个点。若,Q,仅受,P,电场力作用，其在,a,、,b,、,c,点加速度大小分别为,a,a,、,a,b,、,a,c,，速度大小分别为,v,a,、,v,b,、,v,c,，则,(,),图,12,A,a,a,a,b,a,c,，,v,a,v,c,v,b,B,a,a,a,b,a,c,，,v,b,v,c,v,a,C,a,b,a,c,a,a,，,v,b,v,c,v,a,D,a,b,a,c,a,a,，,v,a,v,c,v,b,58/67,答案,D,59/67,2,(,全国卷,，,15),如图,13,直线,a,、,b,和,c,、,d,是处于匀强电场中两组平行线，,M,、,N,、,P,、,Q,是它们交点，四点处电势分别为,M,、,N,、,P,、,Q,。一电子由,M,点分别运动到,N,点和,P,点过程中，电场力所做负功相等。则,(,),图,13,60/67,A,直线,a,位于某一等势面内，,M,Q,B,直线,c,位于某一等势面内，,M,N,C,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,61/67,解析,电子带负电荷，电子由,M,点分别运动到,N,点和,P,点过程中，电场力所做负功相等，有,W,MN,W,MP,0,，而,W,MN,qU,MN,，,W,MP,qU,MP,，,q,0,，所以有,U,MN,U,MP,0,，即,M,N,P,，匀强电场中等势线为平行直线，所以,NP,和,MQ,分别是两条等势线，有,M,Q,，故,A,错误，,B,正确；电子由,M,点到,Q,点过程中，,W,MQ,q,(,M,Q,),0,，电子由,P,点到,Q,点过程中，,W,PQ,q,(,P,Q,),0,，故,C,、,D,错误。,答案,B,62/67,3,(,全国卷,，,21),(,多项选择,),如图,14,，在正点电荷,Q,电场中有,M,、,N,、,P,、,F,四点，,M,、,N,、,P,为直角三角形三个顶点，,F,为,MN,中点，,M,30,。,M,、,N,、,P,、,F,四点处电势分别用,M,、,N,、,P,、,F,表示。已知,M,N,，,P,F,，点电荷,Q,在,M,、,N,、,P,三点所在平面内，则,(,),图,14,63/67,A,点电荷,Q,一定在,MP,连线上,B,连接,PF,线段一定在同一等势面上,C,将正试探电荷从,P,点搬运到,N,点，电场力做负功,D,P,大于,M,64/67,点电荷形成电场等势面是以点电荷为球心同心球面，直线不可能在球面上，故,B,选项错误；由图可知,OF,OM,，故,F,P,M,N,，将正试探电荷从高电势搬运到低电势，电场力做正功，选项,C,错，,D,对。,答案,AD,65/67,4,(,全国卷,，,24),如图,15,，一质量为,m,、电荷量为,q,(,q,0),粒子在匀强电场中运动，,A,、,B,为其运动轨迹上两点。已知该粒子在,A,点速度大小为,v,0,，方向与电场方向夹角为,60,；它运动到,B,点时速度方向与电场方向夹角为,30,。不计重力。求,A,、,B,两点间电势差。,图,15,66/67,67/67,
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