高考物理一轮复习 静电场第2讲 电场的能的性质课件 教科选修31.ppt

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1、第第2讲电场的能的性质讲电场的能的性质2013届高考一轮物理复习课件选修届高考一轮物理复习课件选修3-1静电场静电场(教科版教科版)2021/8/11 星期三1电势电势能能(1)电场电场力做功力做功特点：特点：电场电场力做功与力做功与_无关，只与无关，只与_有关有关计计算方法算方法aWqEd，只适用于匀，只适用于匀强强电场电场，其中，其中d为为沿沿_的距的距离离bWABqUAB，适用于，适用于_电势能、电势电势能、电势(考纲要求考纲要求)1.路径路径初、末位置初、末位置电场电场方向方向任何任何电场电场2021/8/11 星期三2(2)电势电势能能定定义义：电电荷在荷在_中具有的中具有的势势能，

2、数能，数值值上等于将上等于将电电荷从荷从该该点移到点移到_位置位置时电场时电场力所做的功力所做的功电场电场力做功与力做功与电势电势能能变变化的关系：化的关系：电场电场力做的功等于力做的功等于_，即，即WABEpAEpBEp.电势电势(1)定定义义：电电荷在荷在电场电场中某一点的中某一点的电势电势能与它的能与它的电电荷量的比荷量的比值值，叫做，叫做这这一点的一点的电势电势，用，用表示在数表示在数值值上等于上等于单单位正位正电电荷由荷由该该点移到零点移到零电势时电势时_，电势电势是是标标量，量，只有大小，没有方向，但有正只有大小，没有方向，但有正负负2零零势势能能电场电场(3)单位单位：伏特：伏特

3、(V)(4)电势与电场线的关系电势与电场线的关系：沿：沿电场线电场线方向方向电势电势降低降低(电场线电场线指向指向电势电势降低最快的方向降低最快的方向)电势电势能的减小量能的减小量电场电场力所做的功力所做的功2021/8/11 星期三3(5)零零电势电势位置的位置的规规定：定：电场电场中某一点的中某一点的电势电势的数的数值值与零与零电电势势的的选择选择_关，即关，即电势电势的数的数值值决定于零决定于零电势电势的的选择选择(大地或无大地或无穷远穷远默默认为认为零零)等等势势面面(1)定义定义：电场电场中中电势电势相同的各点构成的面叫做等相同的各点构成的面叫做等势势面面(2)等势面的特点等势面的特

4、点等等势势面一定和面一定和电场线电场线垂直垂直等等势势面上各点面上各点电势电势相等，在等相等，在等势势面上移面上移动电动电荷荷时电场时电场力力不做功不做功电场线总电场线总是由是由电势电势高的等高的等势势面指向面指向电势电势低的等低的等势势面面电场线电场线越密的地方，等差等越密的地方，等差等势势面越密面越密.3有有2021/8/11 星期三41.定义定义：电电荷在荷在电场电场中，由一点中，由一点A移到另一点移到另一点B时时，_与移与移动电动电荷的荷的_的比的比值值电势差电势差 (考纲要求考纲要求)2定义式定义式：UAB.电场电场力力做功做功电电荷量荷量3电势差与电势的关系电势差与电势的关系：UA

5、B_，UABUBA.4影响因素影响因素：电势电势差差UAB由由电场电场本身的性本身的性质质决定，与移决定，与移动动的的电电荷荷q及及电场电场力做的功力做的功WAB_，与零，与零电势电势点的点的选选取取_.无关无关AB无关无关2021/8/11 星期三5电势差与电场强度的关系式电势差与电场强度的关系式：UABEd，其中其中d为电场中两点间为电场中两点间_的距离的距离(如图如图621所示所示)电场强度的方向和大小电场强度的方向和大小：电场电场中，中，电场电场强强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图图62112沿沿电场电场方向方向度方向是指度方向是指_最快的方向在匀最快

6、的方向在匀强强电场电场中，中，电场电场强强度在数度在数值值上等于沿上等于沿_方向每方向每单单位距离上降低的位距离上降低的电势电势电势电势降低降低电场电场2021/8/11 星期三6特特别别提醒提醒(1)UEd只适于匀只适于匀强强电场电场的定量的定量计计算算.(2)在非匀在非匀强强电场电场中也可用中也可用UEd定性判断定性判断电势电势差的大小差的大小.2021/8/11 星期三7静静电电感感应应、静、静电电平衡：把金属平衡：把金属导导体放在外体放在外电场电场中，中，导导体内体内的自由的自由电电子受子受电场电场力作用而力作用而_，使，使导导体的两面出体的两面出现现等量的等量的_电电荷，荷，这这种种

7、现现象叫静象叫静电电感感应应；当；当导导体内自体内自由由电电子的定向移子的定向移动动_时时，导导体体处处于静于静电电平衡状平衡状态态静静电电屏蔽屏蔽金属壳或金属网罩所包金属壳或金属网罩所包围围的区域，不受的区域，不受_电场电场的影响，的影响，这这种种现现象叫做静象叫做静电电屏蔽屏蔽静电现象的解释静电现象的解释(考纲要求考纲要求)1.2发发生迁移生迁移异种异种停止停止外部外部2021/8/11 星期三82021/8/11 星期三9下列关于下列关于电电荷在荷在电场电场中中电势电势能的能的说说法正确的是法正确的是()A电电荷在荷在电场电场强强度大的地方，度大的地方，电势电势能一定大能一定大B电电荷在

8、荷在电场电场强强度度为为零的地方，零的地方，电势电势能一定能一定为为零零C电电荷只在荷只在电场电场力的作用下从某点移力的作用下从某点移动动到另一点，到另一点，电电荷荷的的电势电势能一定减少能一定减少D电电荷只在荷只在电场电场力的作用下从某点移力的作用下从某点移动动到另一点，到另一点，电电荷荷的的电势电势能可能增加，也可能减少能可能增加，也可能减少12021/8/11 星期三10解析解析答案答案D2021/8/11 星期三11下列下列说说法正确的是法正确的是()AA、B两点的两点的电势电势差等于将正差等于将正电电荷从荷从A点移到点移到B点点时电时电场场力所做的功力所做的功B电势电势差是一个差是一

9、个标标量，但是有正量，但是有正值值或或负值负值之分之分C由于由于电场电场力做功跟移力做功跟移动电动电荷的路径无关，所以荷的路径无关，所以电势电势差差也跟移也跟移动电动电荷的路径无关，只跟荷的路径无关，只跟这这两点的位置有关两点的位置有关DA、B两点的两点的电势电势差是恒定的，不随零差是恒定的，不随零电势电势面的不同而面的不同而改改变变，所以，所以UABUBA22021/8/11 星期三12解析解析答案答案BC2021/8/11 星期三13(2012重庆模拟重庆模拟)如如图图622所示，所示，正点正点电电荷荷Q产产生的生的电场电场中，已知中，已知A、B间间的的电势电势差差为为U，现现将将电电荷量

10、荷量为为q的正点的正点电电荷从荷从B移到移到A，则则()A外力克服外力克服电场电场力做功力做功QU，电势电势能增加能增加qUB外力克服外力克服电场电场力做功力做功qU，电势电势能增加能增加QU3图图622C外力克服外力克服电场电场力做功力做功qU，电势电势能增加能增加qUD外力克服外力克服电场电场力做功力做功QU，电势电势能减少能减少QU2021/8/11 星期三14解析解析本题考查电场力做功的计算，电场力做功和电势能本题考查电场力做功的计算，电场力做功和电势能的变化关系等知识点根据顺着电场线的方向，电势依次的变化关系等知识点根据顺着电场线的方向，电势依次降低，可知降低，可知UBA0，那么正点

11、电荷从，那么正点电荷从B移动到移动到A过程中，电过程中，电场力做功为场力做功为WqUBA0，表示外力克服电场力做功，表示外力克服电场力做功qU，电，电场力做负功，则电荷的电势能增加场力做负功，则电荷的电势能增加qU.答案答案C2021/8/11 星期三15(2012湖北宜昌高三检测湖北宜昌高三检测)如如图图623所示所示是一个匀是一个匀强强电场电场的等的等势势面，每两个相面，每两个相邻邻等等势势面相距面相距2cm，由此可以确定，由此可以确定电场电场强强度的方向度的方向和数和数值值是是()A竖竖直向下，直向下，E100V/mB水平向左，水平向左，E100V/mC水平向左，水平向左，E200V/m

12、D水平向右，水平向右，E200V/m图图6234答案答案B2021/8/11 星期三16(2012江苏盐城江苏盐城、泰州联考泰州联考)如如图图624所所示，虚示，虚线线a、b、c代表代表电场电场中的三个等中的三个等势势面，面，相相邻邻等等势势面之面之间间的的电势电势差相等，即差相等，即UabUbc，实线为实线为一一带带正正电电的的质质点点仅仅在在电场电场力作用力作用下通下通过该过该区域区域时时的运的运动轨动轨迹，迹，P、Q是是这这条条轨轨迹上的两点据此可知迹上的两点据此可知()A三个等三个等势势面中，面中，c的的电势电势最高最高B带电质带电质点通点通过过P点点时时的的电势电势能能较较Q点大点大

13、C带电质带电质点通点通过过P点点时时的的动动能能较较Q点大点大D带电质带电质点通点通过过P点点时时的加速度的加速度较较Q点大点大图图62452021/8/11 星期三17解析解析等差等势面密集的地方电场强度等差等势面密集的地方电场强度大，稀疏的地方电场强度小，由图知大，稀疏的地方电场强度小，由图知P点点的电场强度大，则质点通过的电场强度大，则质点通过P点时的加速点时的加速度大，故选项度大，故选项D对根据电场线与等势面对根据电场线与等势面垂直，定性画出过垂直，定性画出过P、Q两点的电场两点的电场线，假设质点从线，假设质点从Q向向P运动，根据初速度的方向和轨迹偏转运动，根据初速度的方向和轨迹偏转方

14、向可判定质点在方向可判定质点在Q点所受电场力点所受电场力F的方向如图所示，可以的方向如图所示，可以得出等势面得出等势面c的电势最高，选项的电势最高，选项A正确由正确由Q向向P运动过程中，运动过程中，电场力做负功，动能减少，电势能增加，故选项电场力做负功，动能减少，电势能增加，故选项B对对C错错若质点从若质点从P向向Q运动，也可得出选项运动，也可得出选项B正确正确答案答案ABD2021/8/11 星期三181电场线与电场强度的关系电场线与电场强度的关系：电场线电场线越密的地方表示越密的地方表示电电场场强强度越大，度越大，电场线电场线上每点的切上每点的切线线方向表示方向表示该该点的点的电电场场强强

15、度方向度方向2电场线与等势面的关系电场线与等势面的关系：电场线电场线与等与等势势面垂直，并从面垂直，并从电势较电势较高的等高的等势势面指向面指向电势较电势较低的等低的等势势面面3电场强度数值与电势数值无直接关系电场强度数值与电势数值无直接关系：电场电场强强度大度大(或或小小)的地方的地方电势电势不一定大不一定大(或小或小)，零，零电势电势可人可人为选为选取，取，而而电场电场强强度是否度是否为为零零则则由由电场电场本身决定本身决定考点一考点一电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系2021/8/11 星期三194几种常几种常见见的典型的典型电场电场的等的等

16、势势面比面比较较电场电场等等势势面面(实线实线)图样图样重要描述重要描述匀匀强强电场电场垂直于垂直于电场线电场线的一簇平面的一簇平面点点电电荷荷的的电场电场以点以点电电荷荷为为球心的一簇球面球心的一簇球面2021/8/11 星期三20电场电场等等势势面面(实线实线)图样图样重要描述重要描述等量异种等量异种点点电电荷的荷的电场电场连线连线的中垂面上的的中垂面上的电势为电势为零零等量同种等量同种正点正点电电荷荷的的电场电场连线连线上，中点上，中点电势电势最低，而在中垂最低，而在中垂线线上，中点上，中点电势电势最高最高2021/8/11 星期三21如如图图625所示，所示，实线实线表示表示电场线电场

17、线，虚，虚线线表示只受表示只受电场电场力作用的力作用的电电荷运荷运动轨动轨迹，迹，a、b为为运运动轨动轨迹上的两点，可以判定迹上的两点，可以判定()A电电荷在荷在a点速度大于在点速度大于在b点速度点速度B电电荷荷为负电为负电荷荷C电电荷在荷在a点的点的电势电势能大于在能大于在b点的点的电势电势能能Da点的点的电势电势低于低于b点的点的电势电势【典例【典例1】图图6252021/8/11 星期三22解析解析沿着电场线方向电势越来越低，可得沿着电场线方向电势越来越低，可得a点电势高于点电势高于b点电势，点电势，D错误；该电荷在电场中做曲线运动，由曲线特错误；该电荷在电场中做曲线运动，由曲线特点可得

18、电场力应指向轨迹的内侧，即受力方向与圆弧上的点可得电场力应指向轨迹的内侧，即受力方向与圆弧上的各点电场强度的方向一致，电荷必带正电，各点电场强度的方向一致，电荷必带正电，B错误；电荷错误；电荷若从若从a运动到运动到b，由于，由于a点电势高于点电势高于b点电势，点电势，a、b间电势差间电势差为正值，电荷带正电，由为正值，电荷带正电，由WabqUab可得电场力做正功，可得电场力做正功，所以电荷在所以电荷在b点动能大于在点动能大于在a点动能，电荷在点动能，电荷在b点速度大于点速度大于在在a点速度；电荷若从点速度；电荷若从b运动到运动到a，由，由WbaqUba可得电场力可得电场力做负功，所以电荷在做负

19、功，所以电荷在b点动能大于在点动能大于在a点动能，电荷在点动能，电荷在b点点速度大于速度大于a点速度，点速度，A错误；由于错误；由于a点电势高于点电势高于b点电势，正点电势，正电荷在电势高处电势能大，所以电荷在电荷在电势高处电势能大，所以电荷在a点的电势能大于点的电势能大于在在b点的电势能，点的电势能，C正确正确答案答案C2021/8/11 星期三231电势电势高低的三种判断方法高低的三种判断方法2021/8/11 星期三242电势电势能高低的四种判断方法能高低的四种判断方法判断角度判断角度判断方法判断方法做功判断法做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电

20、势能增加电场力做负功，电势能增加电荷电势法电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大，负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电荷在电势低的地方电势能大公式法公式法由由Epqp，将，将q、p的大小、正负号的大小、正负号一起代入公式，一起代入公式，Ep的正值越大电势能的正值越大电势能越大，越大，Ep的负值越小，电势能越大的负值越小，电势能越大能量守恒法能量守恒法在电场中，若只有电场力做功时，电在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加加，电势能减小，反之，电势能增加2021/8/11 星期三25

21、等量同种等量同种带带正正电电的点的点电电荷的荷的连线连线和其中垂和其中垂线线如如图图626所示一个所示一个带负电带负电的的试试探探电电荷，先从荷，先从图图中中a点沿直点沿直线线移到移到b点，再从点，再从b点点沿直沿直线线移到移到c点，点，则则()A试试探探电电荷所受荷所受电场电场力的方向一直不力的方向一直不变变B试试探探电电荷所受荷所受电场电场力的大小一直增大力的大小一直增大C试试探探电电荷的荷的电势电势能一直减少能一直减少Da、b、c三点的三点的电势为电势为：abc【变式变式1】图图6262021/8/11 星期三26解析解析根据等量同种正点电荷电场线分布特点直线根据等量同种正点电荷电场线分

22、布特点直线ab上上某处电场强度有极大值，则选项某处电场强度有极大值，则选项A、B错误；因直线错误；因直线ab上上电场强度方向向左，电场强度方向向左，bc上电场强度方向向下，负试探电荷上电场强度方向向下，负试探电荷在直线在直线ab上受到的电场力方向向右，从上受到的电场力方向向右，从a点移到点移到b点电场力点电场力做正功，电势能减少，负试探电荷在做正功，电势能减少，负试探电荷在bc上受到的电场力方上受到的电场力方向向上，从向向上，从b点移到点移到c点电场力做正功，电势能减少，选项点电场力做正功，电势能减少，选项C正确；又沿着正确；又沿着ab、bc方向电势升高，故选项方向电势升高，故选项D正确正确答

23、案答案CD2021/8/11 星期三27考点二考点二对电势差概念的理解及应用对电势差概念的理解及应用如如图图627所示，固定于同一条所示，固定于同一条竖竖直直线线上的上的A、B是两个是两个带带等量异种等量异种电电荷的点荷的点电电荷，荷，电电荷量分荷量分别为别为Q和和Q，A、B相距相距为为2d.MN是是竖竖直放直放置的光滑置的光滑绝缘细绝缘细杆，另有一个穿杆，另有一个穿过细过细杆的杆的带电带电小球小球p，质质量量为为m、电电荷量荷量为为q(可可视为视为点点电电荷，荷，不影响不影响电场电场的分布的分布)现现将小球将小球p从与点从与点电电荷荷A等高的等高的C处处由静止开始由静止开始释释放，小球放，小

24、球p向下向下【典例典例2】图图627运运动动到距到距C点距离点距离为为d的的O点点时时，速度，速度为为v.已知已知MN与与AB之之间间的距离的距离为为d，静，静电电力常量力常量为为k，重力加速度，重力加速度为为g.可知可知()2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三29答案答案D2021/8/11 星期三30如如图图628所示，所示，a、b、c是一是一条条电场线电场线上的三个点，上的三个点，电场线电场线的的【变式变式2】图图628方向由方向由a到到c，a、b间间距离等于距离等于b、c间间距离用距离用a、b、c和和Ea、Eb、Ec分分别别表示表示a、b、c三点的三点的电势电势和和

25、电场电场强强度，可以度，可以判定判定()AabcBabbcCEaEbEcDEaEbEc2021/8/11 星期三31解析解析：判断电场强度的大小，需看电场线的疏密，此题不：判断电场强度的大小，需看电场线的疏密，此题不具备作出判断的条件，选项具备作出判断的条件，选项C是正点电荷产生的电场的结是正点电荷产生的电场的结论，而选项论，而选项D是匀强电场的结论，这都是为按思维定势的是匀强电场的结论，这都是为按思维定势的考生准备的选项考生准备的选项根据沿着电场线的方向电势降低，可以判断根据沿着电场线的方向电势降低，可以判断A选项正确选项正确虽然虽然a、b间距离等于间距离等于b、c间距离，但只有在匀强电场中

26、，间距离，但只有在匀强电场中，沿场强方向相同距离的电势差相等，因此电势差的大小也沿场强方向相同距离的电势差相等，因此电势差的大小也就无法判断就无法判断答案答案A2021/8/11 星期三321若只有电场力做功若只有电场力做功电势电势能与能与动动能之和保持不能之和保持不变变；2若只有电场力和重力做功若只有电场力和重力做功电势电势能、重力能、重力势势能、能、动动能之和保持不能之和保持不变变；3除重力之外，其他各力对物体做的功除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机等于物体机械能的械能的变变化化4所有力对物体所做的功所有力对物体所做的功等于物体等于物体动动能的能的变变化化考点三考点三电场中的功能关

27、系电场中的功能关系2021/8/11 星期三33如如图图629所示，虚所示，虚线线a、b、c代表代表电场电场中的三个等中的三个等势势面，相面，相邻邻等等势势面之面之间间的的电势电势差相等，即差相等，即UabUbc，实线实线为为一一带负电带负电的的质质点点仅仅在在电场电场力作用下力作用下通通过该过该区域区域时时的运的运动轨动轨迹，迹，P、R、Q是是这这条条轨轨迹上的三点，迹上的三点，R同同时时在等在等势势【典例典例3】图图629面面b上，据此可知上，据此可知()A三个等三个等势势面中，面中，c的的电势电势最低最低B带电质带电质点在点在P点的点的电势电势能比在能比在Q点的小点的小C带电质带电质点在

28、点在P点的点的动动能与能与电势电势能之和比在能之和比在Q点的小点的小D带电质带电质点在点在R点的加速度方向垂直于等点的加速度方向垂直于等势势面面b2021/8/11 星期三34解析解析根据题意画出电场线、粒子在根据题意画出电场线、粒子在P处的速度方向和受力方向如图所示，处的速度方向和受力方向如图所示，可知电场线应垂直等势线由可知电场线应垂直等势线由c经经b至至a，所以，所以a电势最低，选项电势最低，选项A错误；粒子错误；粒子由由P经经R至至Q的过程中，电场力对其做的过程中，电场力对其做正功，带电质点的电势能减少，正功，带电质点的电势能减少，选项选项B错误；由于质点运动过程中只有电场力做功，所以

29、错误；由于质点运动过程中只有电场力做功，所以质点的电势能与动能之和保持不变，选项质点的电势能与动能之和保持不变，选项C错误；根据电错误；根据电场线与电场强度的几何关系可知，场线与电场强度的几何关系可知，选项选项D正确正确答案答案D2021/8/11 星期三351.电场电场力做功的力做功的计计算方法算方法(1)由公式由公式W=Flcos计计算，此公式只适用于匀算，此公式只适用于匀强强电场电场，可，可变变形形为为W=qElcos.(2)由由W=qU来来计计算，此公式适用于任何形式的静算，此公式适用于任何形式的静电场电场.(3)由由动动能定理来能定理来计计算：算：W电场电场力力+W其他力其他力=Ek

30、.(4)由由电势电势能的能的变变化化计计算：算：W=Ep1-Ep2.2.带电带电粒子在粒子在电场电场中做曲中做曲线线运运动时动时正正负负功的判断功的判断(1)粒子速度方向一定沿粒子速度方向一定沿轨轨迹的切迹的切线线方向，粒子受力方向一方向，粒子受力方向一定沿定沿电场线电场线指向指向轨轨迹凹迹凹侧侧.(2)电场电场力与速度方向力与速度方向间夹间夹角小于角小于90，电场电场力做正功；力做正功；夹夹角大于角大于90，电场电场力做力做负负功功.2021/8/11 星期三36A物体克服物体克服电场电场力做功力做功qEsB物体的物体的电势电势能减少了能减少了0.8qEsC物体的物体的电势电势能增加了能增加

31、了qEsD物体的物体的动动能减少了能减少了0.8qEs【变式变式3】2021/8/11 星期三37答案答案ACD2021/8/11 星期三38发发散思散思维维又称又称扩扩散思散思维维或求异思或求异思维维是指大是指大脑脑在思在思维维时时呈呈现现的一种的一种扩扩散状散状态态的思的思维维方法，能使所掌握的知方法，能使所掌握的知识进识进行多行多维维拓展，它是拓展，它是创创造性思造性思维维的主要模式之一的主要模式之一“一式二一式二结结论论”巧解巧解电场电场强强度与度与电势电势差相关的差相关的问题问题2.发散思维法发散思维法2021/8/11 星期三39结论结论2匀匀强强电场电场中若两中若两线线段段ABC

32、D，且，且ABCD，则则UABUCD(或或ABCD)，如，如图图6211所示所示.图图6210图图62112021/8/11 星期三40【典例典例】(单选单选)(2009辽宁辽宁、宁夏理综宁夏理综)空空间间有一匀有一匀强强电场电场，在，在电场电场中建立中建立如如图图6212所示的直角坐所示的直角坐标标系系O xyz，M、N、P为电场为电场中的三个点，中的三个点，M点的坐点的坐标标(0，a,0)，N点的坐点的坐标为标为(a,0,0)，P点的坐点的坐标为标为已已知知电场电场方向平行于直方向平行于直线线MN，M点点电势为电势为0，N点点电势为电势为1V，则则P点的点的电势为电势为()图图62122021/8/11 星期三41答案答案D2021/8/11 星期三422021/8/11 星期三43