人教版高中物理選修1電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述

高中物理學(xué)習(xí)材料金戈鐵騎整理制作電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識(shí)一、電勢(shì)能知識(shí)講解（1）定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能叫電勢(shì)能類似于物體在重力場(chǎng)中具有重力勢(shì)能.用E表示.p（2）靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系電荷在電場(chǎng)中A點(diǎn)具有的電勢(shì)能為8A,在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能為8b，電荷從A到B靜電力做的功就等于電勢(shì)能的減少量，即：Wab=8a-8b."即靜電力做正功，電荷電勢(shì)能一定減少，靜電力做負(fù)功，電荷電勢(shì)能一定增加.（3）電勢(shì)能的大小若規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，EpB=0，則epa=Wab即電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功.說(shuō)明：①上述關(guān)系既適應(yīng)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適應(yīng)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)；既適應(yīng)于正電荷，也適應(yīng)于負(fù)電荷.②電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的大小與零電勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)，但電荷在某兩點(diǎn)之間的電勢(shì)能之差與零電勢(shì)能的選取無(wú)關(guān).③通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零.活學(xué)活用1.如圖所示，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知MQ<NQ.下列敘述正確的是（ ）A.若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做功，電勢(shì)能減少B.若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則該電荷克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加C.若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做功，電勢(shì)能減少D.若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，再?gòu)腘點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，則該電荷克服電場(chǎng)力做的功等于電場(chǎng)力對(duì)該電荷所做的功，電勢(shì)能不變二、電勢(shì)知識(shí)講解（1）定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)，用少表示.（2）定義式：①二EP.q（3）特點(diǎn)：①電勢(shì)是標(biāo)量.某點(diǎn)電勢(shì)大于零，表明該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高;某點(diǎn)電勢(shì)小于零，表明該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)低.②電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)值與電場(chǎng)本身和零電勢(shì)點(diǎn)的選擇有關(guān)，一般選取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地電勢(shì)為零.③電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低.場(chǎng)強(qiáng)的方向是電勢(shì)降落最快的方向.活學(xué)活用2.如圖所示，電子在一條直線上從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，電勢(shì)能增加，試判定a\,b兩點(diǎn)電勢(shì)高低. ? ? a b三、電勢(shì)差、等勢(shì)面知識(shí)講解.電勢(shì)差（1）定義：電荷q在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功WAB踉它的電荷量q的比值，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，也叫電壓. "（2）公式：UAB=WAB/q單位：V，是標(biāo)量..等勢(shì)面（1）定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做等勢(shì)面.（2）等勢(shì)面和電場(chǎng)線的關(guān)系：電場(chǎng)線總是與等勢(shì)面垂直，且由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面；電場(chǎng)線越密的地方，等勢(shì)面越密；沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功，沿電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力一定做功.活學(xué)活用3.a\,b\,c\,d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn).它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn).電場(chǎng)線與矩形所在平面平行.已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4V，如圖所示.由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為（）TOC\o"1-5"\h\zA.4VB.8VC.12VD.24Vat ”20V 4V第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解題技法b? ?c一、電勢(shì)高低的判定方法 24V技法講解.電勢(shì)順著電場(chǎng)線的方向逐漸降低，“順”的含義是初末位置連線與電場(chǎng)線方向間的夾角小于90°,所以電場(chǎng)線方向是電勢(shì)降低最快的方向..通過(guò)計(jì)算電勢(shì)差UAB=WAB/q，結(jié)合Uab=①A-①B來(lái)判斷，若Uab>0，則①a>①b；若Uab=0，則①A=①B，^]VO,則而A<①B： ^.由公式①=W/q來(lái)判斷.具體步驟是把電荷q從將要比較的A、B兩點(diǎn)分別移到零參考點(diǎn)，做的功分別為以、%再由公式①A=WAO/q直接判斷，這種方法很麻煩，實(shí)際操作中運(yùn)用得較少..根據(jù)場(chǎng)源電荷的電場(chǎng)來(lái)判斷.在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,離它越近電勢(shì)越高；在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，情況恰好相反..根據(jù)電場(chǎng)力做功來(lái)判斷.正電荷在電場(chǎng)力作用下移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電荷由高電勢(shì)處移向低電勢(shì)處；正電荷克服電場(chǎng)力做功，電荷由低電勢(shì)處移向高電勢(shì)處.對(duì)于負(fù)電荷，情況恰好相反.典例剖析例1將一正點(diǎn)電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移向M點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為6.0X10-9J,若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場(chǎng)中N點(diǎn)移向無(wú)窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)力做功7.0X10-9J,設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)①M(fèi)、①n有下列關(guān)系（ ）A.①m<①n<0B.①/中產(chǎn)0C.①n<①m<0 D.中產(chǎn)①n>0二、比較電荷在電場(chǎng)中某兩點(diǎn)電勢(shì)能大小的方法技法講解.公式法：由公式EA=q①A判斷，嚴(yán)格按電荷量q的正負(fù)、電勢(shì)①A的正負(fù)代入求解.則對(duì)正電荷，電勢(shì)越高，電荷量越大，電勢(shì)能越大；對(duì)負(fù)電荷，電勢(shì)越高，電荷量越大，電勢(shì)能越小..電場(chǎng)線法：正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減??；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大.負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小..做功判斷法：無(wú)論正、負(fù)電荷，電場(chǎng)力做正功，電荷從電勢(shì)能較大的地方移向電勢(shì)能較小的地方.反之，如果電荷克服電場(chǎng)力做功，那么電荷將從電勢(shì)能較小的地方移向電勢(shì)能較大的地方..場(chǎng)源電荷法：若場(chǎng)源電荷為正電荷，則離場(chǎng)源電荷越近，正電荷的電勢(shì)能越大，負(fù)電荷電勢(shì)能越??；若場(chǎng)源電荷為負(fù)電荷，則離場(chǎng)源電荷越近，正電荷電勢(shì)能越小，負(fù)電荷電勢(shì)能越大.典例剖析例2一負(fù)電荷僅受電場(chǎng)力的作用，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過(guò)程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度Ea、Eb及該電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能8a、￡B之間的關(guān)系為（ ） "A.Ea=Eb B.Ea<Eb C.￡a=￡bD.￡a>￡b三、帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合分析技法講解.根據(jù)電場(chǎng)線的性質(zhì)分析：(1)電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，切線方向表示場(chǎng)強(qiáng)方向.⑵正電荷受到的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，負(fù)電荷則相反.⑶順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低.(4)正電荷順著電場(chǎng)線移動(dòng)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低；負(fù)電荷順著電場(chǎng)線移動(dòng)電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能升高，逆著電場(chǎng)線移動(dòng)則相反..結(jié)合電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡分析：物體的運(yùn)動(dòng)軌跡由初速度與受力決定，所以根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可判定其運(yùn)動(dòng)方向和受力方向，運(yùn)動(dòng)方向沿軌跡的切線方向，軌跡為直線時(shí)，電場(chǎng)力與其他力的合力與軌跡共線，軌跡為曲線時(shí)，所受合力指向軌跡曲率圓心方向，若運(yùn)動(dòng)方向與受力方向間夾角小于90°,則此力做正功，若粒子只受電場(chǎng)力作用，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力方向間夾角可判定電場(chǎng)力做功的正負(fù)，進(jìn)而判定電勢(shì)能的高低、變化等..結(jié)合等勢(shì)面分析：同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)處處相等，電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變化；電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面；等勢(shì)面的疏密反映了場(chǎng)強(qiáng)的大小，結(jié)合等勢(shì)面的這些特點(diǎn)，也可分析電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，各量的變化.典例剖析例3圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是( )A.帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的受力方向C.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的速度何處較大D.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大例4如圖中虛線所示為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1、2、3、4,相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0.一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)a\,b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26eV和5eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢(shì)能變?yōu)?8eV,它的動(dòng)能應(yīng)為( )

A.8eVB.13eVC.20eVD.34eV第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨堂訓(xùn)練1如圖所示,在矩形ABCD的AD邊和BC邊的中點(diǎn)M和N各放一個(gè)點(diǎn)電荷，它們分別帶等量的正、負(fù)電荷.E、F是AB邊和CD邊的中點(diǎn),P、Q兩點(diǎn)在MN的連線上,MP=QN.對(duì)于E、F、P、Q四點(diǎn),其中電場(chǎng)強(qiáng)度相同、電勢(shì)相等的兩點(diǎn)是()A.E和F B.P和QC.A和B D.C和D2.一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q=2.0X10-9C,在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過(guò)程中，除電場(chǎng)力外，其他力做的功為6.0X10-5J,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0X10-5J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為（）TOC\o"1-5"\h\z3.0X104 V B. 1.0X104 V C. 4.0X104 V D. 7.0X104 V.如圖所示，矩形金屬片AB放在電荷+Q的左側(cè)，O為金屬C D片的中點(diǎn)，點(diǎn)電荷Q和O點(diǎn)的連線恰與金屬片垂直，此時(shí)A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)分別為①a、①°、①b；若把金屬片取走，原來(lái)A、0、B三點(diǎn)所在處的電勢(shì)分別為①「、①°,、。卜 ①J.則下列說(shuō)法中正確的是（） °A、①A=①O'=①B‘ B、A=B,<O‘C、①A=①O=①B D、①A=①B<①O.如圖所示，虛線以a、b、c表示在0處某一點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，設(shè)兩相鄰等勢(shì)面的間距相等.一電子射入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，其中1、2、3、4表示運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面的一些交點(diǎn)由此可以判定（）

bcA.電子在1、2、3、4四個(gè)位置處所具有的電勢(shì)能與動(dòng)能的總和一定相等bcO處的點(diǎn)電荷一定帶正電a、b、c三個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是①a>①b>①cD.電子從位置1到2和從位置3到4的過(guò)程中電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系W12=2W345.如圖所示，在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一不可伸長(zhǎng)的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，另一端固定于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止在B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線與豎直方向夾角。=30°,問(wèn)：(1)小球帶電荷量多少？ QaTOC\o"1-5"\h\z- >(2)若將小球拉到A點(diǎn)使細(xì)線呈水平狀態(tài)，當(dāng)小產(chǎn)\ ,球由靜止釋放后，從A到B的過(guò)程，電場(chǎng)力對(duì)小球―i―V *做功多少？ —6—T *一c(3)小球過(guò)最低點(diǎn)C時(shí)，細(xì)線對(duì)小球拉力多大？課時(shí)作業(yè)三十二電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述.如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且AB=BC,電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為Ea、Eb、Ec，電勢(shì)分別為①A、①B、①C,AB、BC間的電勢(shì)差分別為Uab、ubc,則下列關(guān)系中正確的有( ) BA.①A>①B>①C B.Ec>Eb>EaC-Uab<Ubc D-Uab=Ubc.如圖所示，在y軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A、B兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷+Q,在x軸上C點(diǎn)有點(diǎn)電荷-Q,且CO=OD,NADO=60°.下列判斷正確的是()

A.O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B.D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零C.若將點(diǎn)電荷+q從O移向C,電勢(shì)能增大D.若將點(diǎn)電荷-q從O移向C,電勢(shì)能增大.勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn).在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中，Na=30°,Nc=90°.電場(chǎng)方向與三角形所在平面平行.已知a、b和c點(diǎn)的電勢(shì)分別為（2-73）V、（2+v3）V和2V.該三角形的外接圓上最低、最高電勢(shì)分別為（ ）A.（2-、.-'3）V、（2+、/3）VB.0V、4VC.（2-X3）V、（2+迪）VD.0V、2j3V3 3.如圖所示，a、b帶等量異種電荷，M、N是a、b連線的中垂線，現(xiàn)有一段軌跡如圖中實(shí)線所示，）個(gè)帶電粒子從M點(diǎn)以一定的初速度V0射出，開始不考慮粒子重力，則在飛越該電場(chǎng)的過(guò)程中（段軌跡如圖中實(shí)線所示，）A.該粒子帶負(fù)電B.該粒子的動(dòng)能先減小后增大C.該粒子的電勢(shì)能先增大后減小D.該粒子運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處，速率大小一定仍為V05.如圖所示，一個(gè)平行板電容器，板間距離為d，當(dāng)對(duì)其加上電壓后，A、BTOC\o"1-5"\h\z兩板的電勢(shì)分別為+①和-①，下述結(jié)論正確的是（ ）A.電容器兩極板間可形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大 「■一?小為E=①/d -, 1——B.電容器兩極板間各點(diǎn)的電勢(shì)，有的相同，有的不同；有正的，有負(fù)的，有的為零 ” ——C.若只減小兩極板間的距離為d，該電容器的電 .■容C要增大，極板上帶的電荷量Q也會(huì)增加D.若有一個(gè)電子穿越兩極板之間的電場(chǎng)，則電子的電勢(shì)能一定會(huì)減小6.一正電荷在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度大小隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，tA、tB分別是電荷在A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，則下列說(shuō)法中正確的有（ ）A.A處的場(chǎng)強(qiáng)一定小于B處的場(chǎng)強(qiáng)B.A處的電勢(shì)一定高于B處的電勢(shì)C.電荷在A處的電勢(shì)能一定小于B處的電勢(shì)能D.A至B過(guò)程中，電場(chǎng)力一定對(duì)電荷做正功.在粗糙的斜面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)初速度的釋放帶有恒定電荷的小物塊，小物塊在Q的電場(chǎng)中沿斜面運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止.則從M到N的過(guò)程中TOC\o"1-5"\h\z（） QA.小物塊所受的電場(chǎng)力減小B.小物塊的電勢(shì)能可能增加c.小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定小于克服摩擦力做的功，方D.M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì).如圖所示，圖中K、L、M為靜電場(chǎng)中的3個(gè)相距較近的等勢(shì)面.一帶電粒子射入此靜電場(chǎng)中后，沿abcde軌跡運(yùn)動(dòng).已知①k<①l<①M(fèi)，且粒子在ab段做減速運(yùn)動(dòng).下列判斷中正確的是（ ） '7ML；/a.粒子帶負(fù)電 '、火/.粒子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度 ：：\C.粒子在a點(diǎn)與e點(diǎn)的速度大小相等 /D.粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在d點(diǎn)的電勢(shì)能 ' '、、如圖所示，把電量為-5X10-9C的電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能（選填“增大”“減小”或“不變”）；若A點(diǎn)的電勢(shì)U=15V,B點(diǎn)的電A勢(shì)U=10V,則此過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為J. /B_ E>.如圖所示，絕緣水平板面上，相距為L(zhǎng)的A、B兩個(gè)點(diǎn)分別固定著等量正點(diǎn)電荷.O為AB連線的中點(diǎn)，C、D是AB連線上的兩點(diǎn)，AC=CO=OD=OB=1/4L.一質(zhì)量為m、電量為+q的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初動(dòng)能E0從C點(diǎn)出發(fā)，