2023版高考物理一轮复习第七章静电场第2讲电场的能的性质学生用书.docx
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1、第2讲电场的能的性质必备知识自主排查一、静电力做功电势能1静电力做功(1)特点:静电力做功与_无关,只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关(2)计算方法WqEd,只适用于匀强电场,其中d为带电体在沿_的位移WABqUAB适用于_2电势能(1)定义:电荷在电场中具有的_,称为电势能(2)说明:电势能具有相对性,通常取无穷远或大地为电势能零点二、电势等势面1电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的_与它的_的比值(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:电势具有_,同一点的电势因选取_的不同而不同2等势面(1)定义:电场中_的各
2、点组成的面(2)特点等势面一定与_垂直在同一_上移动电荷时电场力不做功电场线方向总是从_的等势面指向_的等势面等差等势面越密的地方电场强度_,反之_三、电势差1定义:电荷在电场中由一点A移到另一点B时,电场力所做的功WAB与移动电荷的_的比值2定义式:UAB_3电势差与电势的关系:UAB_,UABUBA.4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_方向的距离的乘积即UEd,也可以写作E_,科技情境1.静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着与电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面上的一种喷涂方法,其工作原理如图所示忽略运动中涂料微粒间的相互作用
3、和涂料微粒的重力(1)图中A点电势高于B点电势()(2)涂料微粒在运动过程中电势能减小()(3)涂料微粒在向被喷涂工件运动的轨迹中,在直线轨迹上电势升高最快()教材拓展2人教版选修31P23T2改编带有等量异号电荷,相距10 cm的平行板A和B之间有一匀强电场,如图,电场强度E2104 V/m,方向向下电场中C点距B板为3 cm,D点距A板为2 cm.下列说法正确的是()AUCD1 000 VB让B板接地,则C点的电势C600 VC让A板接地,则D点的电势D400 VD将一个电子从C点移到D点静电力做的功,与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同关键能力分层突破考点一电场力做功、
4、电势和电势能1判断电场力做功的正负:(1)根据电场力与速度夹角:夹角是锐角,电场力做正功夹角是钝角,电场力做负功(2)根据WABqUAB:由q和UAB的正负,判断WAB的正负2判断电势能的变化:(1)根据电场力做功:电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加(2)根据Epq:正电荷在电势越高处电势能越大;负电荷在电势越高处电势能越小3判断电势高低:(1)根据电场线:沿电场线的方向电势降低(2)根据UABWABq:判断UAB正负,确定A和B的高低例1. 2021广东卷,6如图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸极接在高压电源两端,两极间产生强电场,虚线为等势面在强电场作用下,一带电液滴
5、从发射极加速飞向吸极,a、b是其路径上的两点不计液滴重力下列说法正确的是()Aa点的电势比b点的低Ba点的电场强度比b点的小C液滴在a点的加速度比在b点的小D液滴在a点的电势能比在b点的大命题分析试题情境属于基础性题目,以静电推进装置为素材创设学习探索问题情境必备知识考查电势、等势面、电场力及电势能等知识关键能力考查理解能力,即理解等势面的特点,掌握电场力做功与电势能变化的关系学科素养考查物理观念、科学思维要求考生利用题目涉及各物理量间的关系解决问题例2. 2021全国甲卷,19(多选)某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则()A一正电荷从b点运动到e点,电场力做正
6、功B一电子从a点运动到d点,电场力做功为4 eVCb点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右Da、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大命题分析试题情境属于基础性题目,以等势面为素材创设学习探索问题情境必备知识考查电场的性质、电场强度与等势面间的关系、电场力做功等知识关键能力考查物理观念、推理能力要求学生根据等势面的分布情况判断电场强度学科素养考查运动与相互作用观念、能量观念要求考生掌握电场中等势面、电势、电势能、电场力等物理量间的关系跟进训练1.2021全国乙卷,15如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷由于静电感应,在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如
7、图(b)中虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的电场力大小分别为FM和FN,相应的电势能分别为EpM和EpN,则()AFMFN,EpMEpNBFMFN,EpMEpNCFMFN,EpMEpNDFMFN,EpMEpN2(多选)如图,在等量异种电荷的电场中,A、B、C、D四点在正方形的四个顶点上,O点位于正方形的中心,已知A、B两点的电势差为U0,电荷量为q的带电粒子在电场中移动,下列说法正确的是()A带电粒子在A、B、C、D四点所受的电场力相同B带电粒子在A、C两点具有的电势能相等C将带电粒子从无穷远处移到B点电场力做功qU02D将带电粒子从无穷远处
8、移到C点电场力做功qU02考点二电场线、等势面和带电粒子轨迹问题带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)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(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向,确定静电力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况 例3.如图所示,虚线为某静电场中的等差等势线(相邻两虚线间的电势差相等),实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹,a、b、c、d为粒子的运动轨迹与等势线的交点,除静电力外,粒子受到的其他力均可不计下列说法正确的是()A粒子在a、c两点的加速度大小一定相等B粒子
9、在b、c两点的速度大小一定相等C粒子运动过程中速度一定先减小后增大D粒子在b点时的电势能一定比在d点时的电势能大跟进训练3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M、N,粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是()AvMvN,aMaN BvMvN,MNCMN,EpMEpN DaMaN,EpM5 VCC点的电势C5 VD负电荷在A点的电势能小于在B点的电势能6(多选)如图所示,匀强电场中等腰直角三角形ABC,ABBC2 cm,D为AB边中点,电场
10、方向与ABC所在平面平行,规定B点的电势为0.将电荷量q6106 C的点电荷从A点移到B点,电场力做了2.4105 J的功,再将电荷从B点移到C点,电场力又做了1.2105 J的功,则()A点电荷q在D点具有的电势能为1.0105 JBA点的电势为4 VC该匀强电场的场强大小为1005 V/m,方向垂直于CD连线指向B点D将ABC绕B点顺时针旋转,无论转过多大的角度,A、C两点电势都不会相等考点四静电场中的图象问题素养提升角度1 x图象(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
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