高三物理一輪復習《電場能的性質(zhì)》

1、20162016屆高三物理一輪復習屆高三物理一輪復習高三物理備課組高三物理備課組 王愛松王愛松授課日期：授課日期：20152015年年9 9月月2929日日電場能的性質(zhì)電場能的性質(zhì)想一想想一想 如圖所示，電荷沿直線如圖所示，電荷沿直線AB、折線、折線ACB、曲線、曲線AB運動，靜電力運動，靜電力做的功為多少？靜電力做功與路徑是否有關(guān)？若做的功為多少？靜電力做功與路徑是否有關(guān)？若B點為零勢能點，則點為零勢能點，則q在在A點的電勢能為多少？點的電勢能為多少？ 提示：靜電力做功為提示：靜電力做功為WqEd，與路徑無關(guān)，電勢能為，與路徑無關(guān)，電勢能為EpqEd。記一記記一記1靜電力做功靜電力做功(1)

2、特點：靜電力做功與特點：靜電力做功與 無關(guān)，只與無關(guān)，只與 有關(guān)。有關(guān)。(2)計算方法計算方法 WqEd，只適用于勻強電場，其中，只適用于勻強電場，其中d為沿為沿 的距離。的距離。 WABqUAB，適用于，適用于 。路徑路徑初末位置初末位置電場方向電場方向任何電場任何電場2電勢能電勢能(1)定義：電荷在定義：電荷在 中具有的勢能，數(shù)值上等于將電荷從該中具有的勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點移到點移到 位置時靜電力所做的功。位置時靜電力所做的功。(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于于 ，即，即WABEpAEpBEp。電場電場零勢能零勢能電勢

3、能的減少量電勢能的減少量1.如圖所示，在真空中有兩個帶正電的點電荷，分別置于如圖所示，在真空中有兩個帶正電的點電荷，分別置于M、N兩點。兩點。M處正電荷的電荷量大于處正電荷的電荷量大于N處正電荷的電荷量，處正電荷的電荷量，A、B為為M、N連線的中連線的中垂線上的兩點?，F(xiàn)將一負點電荷垂線上的兩點?，F(xiàn)將一負點電荷q由由A點沿中垂線移動到點沿中垂線移動到B點，在此過點，在此過程中，下列說法正確的是程中，下列說法正確的是 ()Aq的電勢能逐漸減小的電勢能逐漸減小Bq的電勢能逐漸增大的電勢能逐漸增大Cq的電勢能先增大后減小的電勢能先增大后減小Dq的電勢能先減小后增大的電勢能先減小后增大解析：負電荷從解析

4、：負電荷從A到到B的過程中，電場力一直做負功，電勢能增大，的過程中，電場力一直做負功，電勢能增大，所以所以A、C、D均錯，均錯，B對。對。答案：答案：B試一試試一試想一想想一想 某靜電場的電場線分布如圖所示，試比較圖中某靜電場的電場線分布如圖所示，試比較圖中P、Q兩點兩點的電場強度的大小，及電勢的高低。的電場強度的大小，及電勢的高低。 提示：根據(jù)電場線的疏密可判斷提示：根據(jù)電場線的疏密可判斷P點場強大于點場強大于Q點場強；由于沿點場強；由于沿著電場線的方向電勢逐漸降低。著電場線的方向電勢逐漸降低。P點電勢高于點電勢高于Q點電勢。點電勢。記一記記一記 1電勢電勢 (1)定義：試探電荷在電場中某點

5、具有的定義：試探電荷在電場中某點具有的 與與它的它的 的比值。的比值。 (2)定義式：定義式： 。 (3)矢標性：電勢是矢標性：電勢是 ，有正負之分，其正，有正負之分，其正(負負)表示該點電勢比表示該點電勢比 高高(低低)。 (4)相對性：電勢具有相對性：電勢具有 ，同一點的電勢因選，同一點的電勢因選取取 的不同而不同。的不同而不同。電勢能電勢能Ep電荷量電荷量qEp/q標量標量零電勢零電勢相對性相對性零電勢點零電勢點幾種常見電荷等勢面的分布圖幾種常見電荷等勢面的分布圖電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面等勢面 2等勢面等勢面 (1)定義：電場中定義：電場中

6、的各點組成的面。的各點組成的面。 (2)四個特點四個特點 等勢面一定與等勢面一定與 垂直。垂直。 在在 上移動電荷時電場力不做功。上移動電荷時電場力不做功。 電場線方向總是從電場線方向總是從 的等勢面指向的等勢面指向 的等勢面。的等勢面。 等差等勢面越密的地方電場強度等差等勢面越密的地方電場強度 ，反之，反之 。電勢相等電勢相等電場線電場線同一等勢面同一等勢面電勢高電勢高電勢低電勢低越大越大越小越小2如圖所示，虛線如圖所示，虛線a、b、c表示電場中的三個等勢面與紙平面的表示電場中的三個等勢面與紙平面的交線，且相鄰等勢面之間的電勢差相等。實線為一帶正電荷粒子交線，且相鄰等勢面之間的電勢差相等。實

7、線為一帶正電荷粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，M、N是這條軌跡是這條軌跡上的兩點，則下列說法中正確的是上的兩點，則下列說法中正確的是() A三個等勢面中，三個等勢面中，a的電勢最高的電勢最高B對于對于M、N兩點，帶電粒子通過兩點，帶電粒子通過M點時電勢能較大點時電勢能較大C對于對于M、N兩點，帶電粒子通過兩點，帶電粒子通過M點時動能較大點時動能較大D帶電粒子由帶電粒子由M運動到運動到N時，加速度增大時，加速度增大試一試試一試想一想想一想 如圖所示，在如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑為圓心、半徑R0.1 m的圓，的圓

8、，P為圓周上的一點，為圓周上的一點，O、P兩點連線與兩點連線與x軸正方向的夾角軸正方向的夾角為為。若空間存在沿。若空間存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小軸負方向的勻強電場，場強大小E100 V/m，則如何表示，則如何表示O、P兩點的電勢差？兩點的電勢差？記一記記一記 1電勢差電勢差 (1)定義：電荷在電場中，由一點定義：電荷在電場中，由一點A移到另一點移到另一點B時，時， 與移動的電荷的與移動的電荷的 的比值。的比值。 (2)定義式：定義式：UAB 。 (3)電勢差與電勢的關(guān)系：電勢差與電勢的關(guān)系：UAB ，UABUBA。 (4)影響因素：電勢差影響因素：電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定，與

9、移動由電場本身的性質(zhì)決定，與移動的電荷的電荷q及電場力做的功及電場力做的功WAB ，與零電勢點的選取，與零電勢點的選取 。電場力做的功電場力做的功WAB電荷量電荷量qWAB/qAB無關(guān)無關(guān)無關(guān)無關(guān) 2勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系 (1)電勢差與場強的關(guān)系式：電勢差與場強的關(guān)系式：UABEd，其中，其中d為電為電場中兩點間場中兩點間 的距離。的距離。 (2)電場強度的方向和大小：電場中，場強方向是電場強度的方向和大?。弘妶鲋?，場強方向是指指 最快的方向。在勻強電場中，場強在數(shù)最快的方向。在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿值上等于沿 方向每單位距離上降低的電勢。方

10、向每單位距離上降低的電勢。沿電場方向沿電場方向電勢降低電勢降低電場電場試一試試一試3如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于y軸軸(沿豎直方向沿豎直方向)對稱，對稱，O、M、N是是y軸上的三個點，且軸上的三個點，且OMMN，P點在點在y軸的右側(cè)，軸的右側(cè)，MPON，則，則 () AM點的電勢比點的電勢比P點的電勢高點的電勢高B將負電荷由將負電荷由O點移動到點移動到P點，電場力做正功點，電場力做正功CM、N兩點間的電勢差大于兩點間的電勢差大于O、M兩點間的電勢差兩點間的電勢差D在在O點靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿點靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線運動軸做直線

11、運動考點一電勢高低及電勢能大小的判斷與比較考點一電勢高低及電勢能大小的判斷與比較 【典例【典例1 1】(2013(2013重慶卷，重慶卷，3)3)如圖所示，高速運動的如圖所示，高速運動的粒子被位粒子被位于于O O點的重原子核散射，實線表示點的重原子核散射，實線表示粒子運動的軌跡，粒子運動的軌跡，M M、N N和和Q Q為為軌跡上的三點，軌跡上的三點，N N點離核最近，點離核最近，Q Q點比點比M M點離核更遠，則點離核更遠，則( () )A A粒子在粒子在M M點的速率比在點的速率比在Q Q點的大點的大B B三點中，三點中，粒子在粒子在N N點的電勢能最大點的電勢能最大C C在重核產(chǎn)生的電場中

12、，在重核產(chǎn)生的電場中，M M點的電勢比點的電勢比Q Q點的低點的低D D粒子從粒子從M M點運動到點運動到Q Q點，電場力對它做的總功為負功點，電場力對它做的總功為負功 歸納電場力做功的求解方法歸納電場力做功的求解方法W=FSCOS=EqSCOS=EqdW=FSCOS=EqSCOS=Eqd( (勻強電場勻強電場) )W WABAB=qU=qUABAB（注意（注意q q、U UABAB的正負代入計算）的正負代入計算）功能關(guān)系：功能關(guān)系：W W電電=-E=-Ep p電電動能定理動能定理歸納比較電勢高低的方法歸納比較電勢高低的方法1 1、同一等勢面上的各點電勢相等、同一等勢面上的各點電勢相等 2 2

13、、同一條電場線上，沿著電場線的方向電勢降落、同一條電場線上，沿著電場線的方向電勢降落 3 3、通過電荷的做功判斷：、通過電荷的做功判斷：（1 1）正電荷電場力做正功，電勢降落；電場力做）正電荷電場力做正功，電勢降落；電場力做負功，電勢上升負功，電勢上升（2 2）負電荷電場力做正功，電勢上升；電場力做）負電荷電場力做正功，電勢上升；電場力做負功，電勢降落負功，電勢降落歸納比較電勢能高低的方法歸納比較電勢能高低的方法1 1、公式判斷法、公式判斷法: :電荷在電場中某點電荷在電場中某點P P的電勢能的電勢能E EP P=q=qP P, , 將將q q、p p的大小、正負代入公式的大小、正負代入公式,

14、E,EP P的正值的正值越大越大, ,電勢能越大電勢能越大;E;EP P負值絕對值越大負值絕對值越大, ,電勢能越小。電勢能越小。 2 2、做功判斷法、做功判斷法: :無論正、負電荷無論正、負電荷, ,電場力做正功電場力做正功, ,電電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方; ;反之反之電荷克服電場力做功電荷克服電場力做功, ,電荷從電勢能較小的地方移向電荷從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方。電勢能較大的地方。 3 3、根據(jù)能量守恒定律判斷、根據(jù)能量守恒定律判斷: :在電場中在電場中, ,若只有電場力若只有電場力做功時做功時, ,電荷的動能和電勢能

15、相互轉(zhuǎn)化。若動能增加電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化。若動能增加, ,電勢能減小。反之電勢能減小。反之, ,電勢能增加電勢能增加【變式訓練【變式訓練】如圖所示，如圖所示，xOyxOy平面內(nèi)有一勻強電場，場強為平面內(nèi)有一勻強電場，場強為E E，方，方向未知，電場線跟向未知，電場線跟x x軸的負方向夾角為軸的負方向夾角為，電子在坐標平面，電子在坐標平面xOyxOy內(nèi)，內(nèi)，從原點從原點O O以大小為以大小為v v0 0、方向沿、方向沿x x軸正方向的初速度射入電場，最后軸正方向的初速度射入電場，最后打在打在y y軸上的軸上的M M點電子的質(zhì)量為點電子的質(zhì)量為m m，電荷量為，電荷量為e e，重力不計則，重

16、力不計則( () )A AO O點電勢高于點電勢高于M M點電勢點電勢B B運動過程中，電子在運動過程中，電子在M M點電勢能最大點電勢能最大C C運動過程中，電子的電勢能先減少后增加運動過程中，電子的電勢能先減少后增加D D電場力對電子先做負功，后做正功電場力對電子先做負功，后做正功 效果檢測效果檢測(2012福建高考福建高考)如圖所示，在點電荷如圖所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，產(chǎn)生的電場中，將兩個帶正電的試探電荷將兩個帶正電的試探電荷q1、q2分別置于分別置于A、B兩點，虛線為等勢線。兩點，虛線為等勢線。取無窮遠處為零電勢點，若將取無窮遠處為零電勢點，若將q1、q2移動到無窮遠的過程中外力

17、克服移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等，則下列說法正確的是電場力做的功相等，則下列說法正確的是 ()AA點電勢大于點電勢大于B點電勢點電勢BA、B兩點的電場強度相等兩點的電場強度相等Cq1的電荷量小于的電荷量小于q2的電荷量的電荷量Dq1在在A點的電勢能小于點的電勢能小于q2在在B點的電勢能點的電勢能考點二電場線、等勢面及帶電粒子的運動軌跡的綜合問題考點二電場線、等勢面及帶電粒子的運動軌跡的綜合問題 【典例【典例2 2】(2011(2011江蘇單科江蘇單科8)8)一粒子從一粒子從A A點射入電場，從點射入電場，從B B點射出，點射出，電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三

18、個等勢電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個等勢面彼此平行，不計粒子的重力下列說法正確的有面彼此平行，不計粒子的重力下列說法正確的有( () )A A粒子帶負電荷粒子帶負電荷B B粒子的加速度先不變，后變小粒子的加速度先不變，后變小C C粒子的速度不斷增大粒子的速度不斷增大D D粒子的電勢能先減小，后增大粒子的電勢能先減小，后增大 方法總結(jié)：方法總結(jié)：分析此類問題的主要手段是依據(jù)等勢面與電場線間的關(guān)系，做出該電場電場線的大致方向，然后根據(jù)粒子運動軌跡的特點分析出所受電場力的方向，從而判斷出粒子的電性以及運動過程中相應(yīng)能量的變化情況【變式訓練【變式訓練】如圖所示，在如圖所示，在正點

19、電荷正點電荷Q Q形成的電場形成的電場中，已知中，已知abab兩兩點在同一等勢面上點在同一等勢面上，重力不計重力不計的甲、乙兩個帶電粒子的運動軌跡的甲、乙兩個帶電粒子的運動軌跡分別為分別為acbacb和和adbadb曲線，兩個粒子經(jīng)過曲線，兩個粒子經(jīng)過a a點時具有相同的動能點時具有相同的動能，下，下列判斷列判斷錯誤錯誤的是（的是（ ）A A、甲粒子經(jīng)過、甲粒子經(jīng)過c c點時與乙粒子經(jīng)過點時與乙粒子經(jīng)過d d點時具有相同動能點時具有相同動能B B、甲、乙兩個粒子帶異號電荷、甲、乙兩個粒子帶異號電荷C C、若取無窮遠處為零電勢，則甲粒子經(jīng)過、若取無窮遠處為零電勢，則甲粒子經(jīng)過c c點時的電勢能小

20、于乙點時的電勢能小于乙粒子經(jīng)過粒子經(jīng)過d d點時的電勢能點時的電勢能D D、兩粒子經(jīng)過、兩粒子經(jīng)過b b點時具有相同的動能點時具有相同的動能 考點三考點三 電勢差與電場強度的關(guān)系電勢差與電場強度的關(guān)系 導學案【典例導學案【典例3 3】 公式公式U UEdEd可以得到下面的結(jié)論：可以得到下面的結(jié)論： 結(jié)論：結(jié)論：勻強電場中的任一線段勻強電場中的任一線段ABAB的中點的中點C C的電勢的電勢C C ，如圖所示如圖所示 2ab【變式訓練【變式訓練】 a a、b b、c c、d d是勻強電場中的四個點，它們正好是是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點電場線與矩形所在平面平行已知一個矩形的四

21、個頂點電場線與矩形所在平面平行已知a a點的點的電勢為電勢為20 V20 V，b b點的電勢為點的電勢為24 V24 V，d d點的電勢為點的電勢為4 V4 V，如圖所示，如圖所示，由此可知由此可知c c點的電勢為點的電勢為( () )A A4 V 4 V B B8 V8 VC C12 V 12 V D D24 V24 V 方法總結(jié)：方法總結(jié)：分析此類問題的主要手段是依據(jù)提供的電勢，找出等勢點，作出等勢面，如果需要，還可以作出勻強電場的電場線幫助分析考點四考點四 電場中的功能關(guān)系電場中的功能關(guān)系 導學案【典例導學案【典例4 4】 功功能量能量功能關(guān)系功能關(guān)系合外力合外力重力重力彈簧的彈力彈簧的

22、彈力除重力以外除重力以外其其它力它力摩擦力摩擦力動能動能重力勢能重力勢能彈性勢能彈性勢能機械能機械能內(nèi)能（摩擦生熱）內(nèi)能（摩擦生熱）W合合=EKWG=-EPW彈彈=-EPW其他其他=EW摩擦力摩擦力=-fS相對相對=-Q回顧：幾種常見的功能關(guān)系回顧：幾種常見的功能關(guān)系在解決電場中的能量問題時常用到的基本規(guī)律有動能定理、在解決電場中的能量問題時常用到的基本規(guī)律有動能定理、能量守恒定律，有時也會用到功能關(guān)系能量守恒定律，有時也會用到功能關(guān)系(1)(1)應(yīng)用動能定理解決問題需研究合外力的功應(yīng)用動能定理解決問題需研究合外力的功( (或總功或總功) )(2)(2)應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢能和其

23、他形式能應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化(3)(3)應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢能應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢能變化之間的對應(yīng)關(guān)系變化之間的對應(yīng)關(guān)系 電場中的功能關(guān)系電場中的功能關(guān)系問題解題方法歸納問題解題方法歸納【變式訓練【變式訓練】在電場和重力場都存在的空間中，一帶電小球從在電場和重力場都存在的空間中，一帶電小球從A A點運動到點運動到B B點，電場力做了點，電場力做了10 J10 J的功，重力做了的功，重力做了6 J6 J的功，克服的功，克服阻力做了阻力做了7 J7 J的功，則此過程中帶電小球的的功，則此過程中帶電小

24、球的( () )A A機械能增加了機械能增加了10 J10 J，動能減少了，動能減少了7 J7 JB B機械能減少了機械能減少了7 J7 J，動能增加了，動能增加了10 J10 JC C電勢能增加了電勢能增加了10 J10 J，動能增加了，動能增加了9 J9 JD D電勢能減少了電勢能減少了10 J10 J，重力勢能減少了，重力勢能減少了6 J 6 J 知識補充：靜電場中涉及圖象問題的處理方法和技巧知識補充：靜電場中涉及圖象問題的處理方法和技巧 1 1主要類型：主要類型：(1)(1)v vt t圖象；圖象；(2)(2)x x圖象；圖象；(3)(3)E Et t圖象圖象 2 2應(yīng)對策略：應(yīng)對策略： 見見步步高步步高P91例題：例題：(2010(2010江蘇單科江蘇單科5)5)空間有一沿空間有一沿x x軸對稱分布的電場，其軸對稱分布的電場，其電場強度電場強度E E隨