高中物理基础提升--第7章第2节 电场能的性质.pdf
第 2 节电场能的性质夯实基础知识 必备知识全通关扫除双基盲点匚必备知识填充1 1一、电势能和电势1.电势能(1)电场力做功的特点：电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。(2)电势能定义：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电场力所做的功。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%8=E p“-EPB=-Afpo2.电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值。P(2)定义式：9=-oq(3)矢标性电势是标量,有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。3.等势面(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。(2)四个特点等势面一定与电场线垂直。在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。电场线方向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。二、电势差1.定义：电荷在电场中由一点/移到另一点6 时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。yyAB2,定义式：UA B=3.电势差与电势的关系：UAB=。&UAB=URA。三、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.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 1/=力也可以写作E=4。d2.公式U=E的适用范围：匀强电场。匚学情自测验收U1.思考辨析(正确的画“J”，错误的画“X”)(1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(x)(2)沿电场线方向电场强度越来越小，电势逐渐降低。(x)(3)2、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功。(x)(4屏、3 两点的电势差是恒定的，所以8=小”。(x)(5)等差等势线越密的地方，电场线越密，电场强度越大。(力(6)电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。(x)2.(人教版选修3-1P22T3改编)(多选)某电场的电场线和等势面如图所示，下列说法正确的是()A.8 点的电势高于，点的电势B.把负电荷从Z 移到5,静电力做正功，电势能减少C.负电荷从5 移 到/时，静电力做负功D.UAB-UBA 答案I ABC3.（人教版选修31P23思考讨论改编）如图所示，在 E=500V/m的匀强电场中，、两点相距d=2cm,它们的连线跟电场强度方向的夹角是60。，则Uab等于（）-60B.10 VD.-1 0 VA.5VC.-5 V 答案I C4.（人教版选修3-1P20T7改编）电场中某三条等势线如图中实线。、从 C所示。一电子仅在电场力作用下沿直线从p 运动到。，已知电势外%外,这一过程电子运动的v-t图象可能是下图中的（）A 结合（PaXPbXPc,由题图等势线的特点可确定此电场为非匀强电场,且Q点处电场强度小于P点处电场强度，电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q,做加速度越来越小的加速运动，选项A 正确。总结常考考点 关键能力全突破破解高考疑难考方”占 1电势高低和电势能大小的判断 依题组训练1.电势高低常用的两种判断方法沿电场线方向电势逐渐降低。（2）若 贝!J（PA（PB 若 贝!（PA10VC.(UCB,所以 PA-Pc-9B,可得9（吟 更，即 0c点电荷。在，、B、C三点所在平面内，贝！）（）A.点电荷。在/、5 的连线上B.点电荷。在 6、0 连线的中点处C.（PD（PCD.将负试探电荷从C点搬运到3 点，电场力做负功AC 因恒=9c,选项C 正确；将负试探电荷从C点搬运到3 点，电场力做正功，选项D 错误。I，考向2利用E=4定量计算(I3.如图所示，匀强电场方向平行于xOj，平面，在xQy平面内有一个半径为=5 m 的圆，圆上有一个电荷量为夕=+c 的试探电荷p,半径。尸与x轴正方向的夹角为仇尸沿圆周移动时，其电势能p=2.5X10Tsin(j)!|()A.x 轴位于零势能面上B.电场强度大小为500 V/m,方向沿轴正方向C.y 轴位于零势能面上D.电场强度大小为500 V/m,方向沿x 轴正方向A 由 皖=2.5X10 sm 伏 J)知，x 轴上的势能为零，是零势能面，电势沿j轴变化最快，电场线沿夕轴方向，A 正确，C 错误;当，=90。时，p=2.5X10-7=E q R,解得=500V/m,又电势能大于零，故电场强度的方向沿y 轴负方向，B、D 错误。4.如图所示，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,点力处的电势为6 V,点5 处的电势为3 V,则电场 强 度 的 大 小 为()y/cm 8(0,4)_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _恪0)_ x/cmA.200 V/mC.100 V/mB.2004 V/mD.10(h/3 V/mA 匀强电场的电场线与等势面都是平行、等间距排列的，且电场线与等势面处处垂直，沿着电场线方向电势逐渐降低，取O A中点C,则C点电势为3 V,连接B C即为电场中的一条等势线，作等势线的垂线，即电场中的电场线，如图所示，由几U 3 V何关系可得，E=r.od 囚 =200 V/mo故 A 正确。sin 30考 点3电场线、等势面及运动轨迹问题 依题组训练1.（2018天津高考）如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M 点和N 点的电势分别为 9河、9N，粒子在M 点和N 点时加速度大小分别为a,”、aN,速度大小分别为PN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是（）A aMN B PMRN，C（PM0N,Ep/EpN,负电荷在低电势处电势能大，故 9 M 0,Vo甲 乙若粒子从N 运动到M,则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图乙所示，故电场力做正功,电势能减小,动能增大，即 0M0N,EpfEp,vB.（Pa（PbaN,Uab=UbcD.Uab=Ubc，EpnfEpB|根据粒子的运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧，即斜向左上方，由于粒子带正电，所以带正电粒子受到点电荷的吸引力，所以固定点电荷一定带负电，电场线的方向指向圆心，故 9“仰0的某处C|由题图图象的斜率表示电场强度可知，x=H 处电场强度不为0,*=必处电场强度为0,选项A、B 错误；在两点电荷连线上出现电场强度为零的点有两种情况，一是同种电荷之间某点，该点两侧电势变化形状基本相同，二是异种电荷连线之外；x=0 处向右电势逐渐降低，说明电场强度方向向右，x=0 处为正电荷，负电荷应该在xEpiEp h l电子带负电，根据电势与电势能关系及能量守恒定律，则有生 色 仰，EkaEkcEkb,选项C 错误，D正确。v-t图象1.由v-t图象的斜率变化分析带电粒子的加速度的大小变化。2.根据牛顿第二定律=强，判断场强E 的大小变化。nt nt3.根据人，图象分析带电粒子做加速运动还是减速运动，进而分析场强的方向。4.进而由场强的大小和方向分析电场的其他性质，如电场线、等势面、电势、电势能的变化等。典例示法 一带负电粒子在电场中仅受静电力作用沿x 轴正方向做直线运动的。，图象如图所示，起始点0 为坐标原点，下列关于电势外 粒子的动能Ek、电场强度E、粒子加速度。与位移x 的关系图象中可能合理的是（）C 由。T图象可知速度减小，且加速度逐渐减小，电场力做负功，动能逐渐减小，而电场强度上=丝，所以沿+方向场强逐渐减小，则电势不是均q q匀减小，所以A、B、D错误，c 可能合理。跟进训练4.（多选）（2019黑龙江庆安三中月考）如图甲所示，0、S 为两个被固定的点电荷，4、是它们连线的延长线上的两点。现有一带正电的粒子只在电场力作用下以一定的初速度从。点开始经点向远处运动，粒子经过4、8 两点时的速度分别为。八Vh,其速度一时间图象如图乙所示，下列说法正确的是（）A.粒子由。点到b 点运动过程中加速度逐渐增大B.8 点的电场强度一定为零C.0 的电荷量一定小于。2的电荷量D.粒子由。点到点向远处运动过程中，粒子的电势能先增大后减小BD|速度一时间图线上每一点的切线斜率表示瞬时加速度，从题中图象可见粒子由4 点到8 点运动过程中加速度逐渐减小，故 A 错误；粒子从。到 8 做加速度减小的变速运动，在分点时粒子运动的加速度为零，则粒子所受电场力为零，所以力点场强为零，故 B正确；由于8 点的场强为零，所以有A*=A，由于 r2brib.所以0 的电荷量一定大于的电荷量，故 C 错误粒子在整个过程中动能先减小后增大，根据能量守恒定律可得，电势能先增大后减小，故 D正确。
