與名師對話高考物理復(fù)習(xí)講電場能性質(zhì)課件新人教版選修

路徑

初、末位置

重力

qEd

電場線方向

零勢能

減少量

無窮遠(yuǎn)處

地球

(1)求電場力做功的幾種方法①由公式W＝Flcosα計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場中，可變形為W＝Eqlcosα.②由WAB＝qUAB計(jì)算，此公式適用于任何電場．③由電勢能的變化計(jì)算：WAB＝EpA－EpB.④由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場力＋W其他力＝ΔEk.(2)電場中的功能關(guān)系①若只有電場力做功，電勢能與動(dòng)能之和保持不變．②若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動(dòng)能之和保持不變．③除重力、彈簧彈力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化．電勢能Ep

電荷量q

標(biāo)量

零電勢

相對性

零電勢點(diǎn)

電勢相等

電場線

同一等勢面

電勢高

電勢低

越大

越小

幾種常見的電場的等勢面分布電場等勢面(實(shí)線)圖樣重要描述勻強(qiáng)電場垂直于電場線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面電場等勢面(實(shí)線)圖樣重要描述等量異種點(diǎn)電荷的電場連線的中垂面為等勢面等量同種正點(diǎn)電荷的電場連線上，中點(diǎn)電勢最低，而在中垂線上，中點(diǎn)電勢最高力做的功WAB

電場電荷量q

φA－φB

無關(guān)

無關(guān)

電勢

沿電場方向

降低

電場

判斷方法具體應(yīng)用依據(jù)電場線方向沿電場線的方向電勢逐漸降低，電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面判斷方法具體應(yīng)用依據(jù)電場力做功正電荷只在靜電力作用下且初速度為零，由高電勢向低電勢移動(dòng)，負(fù)電荷相反．靜電力對正電荷做正功，正電荷一定從高電勢向低電勢移動(dòng)，負(fù)電荷相反依據(jù)電勢能大小正電荷在電勢較高處電勢能較大，負(fù)電荷在電勢較低處電勢能較大依據(jù)場源電荷的正、負(fù)取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)，正電荷周圍電勢為正值，且離正電荷越近電勢越高；負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值，且離負(fù)電荷越近電勢越低2.電勢能大小的判斷方法判斷方法具體應(yīng)用根據(jù)電場線的方向判斷(1)正電荷順著電場線運(yùn)動(dòng)電勢能減小(2)負(fù)電荷順著電場線運(yùn)動(dòng)電勢能增加根據(jù)做功判斷(1)靜電力做正功，電勢能必減小(2)靜電力做負(fù)功，電勢能必增加根據(jù)公式判斷由Ep＝qφ知，正電荷，電勢越高，電勢能越大；負(fù)電荷，電勢越高，電勢能越小根據(jù)能量守恒判斷在電場中，若只有靜電力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢能減小，反之，電勢能增加根據(jù)場源電荷判斷(1)離場源正電荷越近，試探正電荷電勢能越大，試探負(fù)電荷電勢能越小(2)離場源負(fù)電荷越近，試探正電荷電勢能越小，試探負(fù)電荷電勢能越大A．三個(gè)等勢面中，c的電勢最高B．帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的電勢能比在Q點(diǎn)的小C．帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的動(dòng)能與電勢能之和比在Q點(diǎn)的小D．帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的加速度比在Q點(diǎn)的加速度小[嘗試解答]

由于帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，其所受電場力的方向必定指向軌跡的凹側(cè)，且和等勢面垂直，考慮到質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電，所以電場線方向是從c指向b再指向a，根據(jù)沿著電場線的方向電勢逐漸減小，可知Uc>Ub>Ua，故選項(xiàng)A正確；質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電，且P點(diǎn)的電勢低于Q點(diǎn)，根據(jù)負(fù)電荷在電勢越低的地方電勢能越大，可知帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的電勢能比在Q點(diǎn)的大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中各點(diǎn)處的功能與電勢能之和保持不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于相鄰等勢面之間的電勢差相等，P點(diǎn)處的等勢線較密，所以EP>EQ，qEp>qEQ，根據(jù)牛頓第二定律，帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的加速度比在Q點(diǎn)的加速度大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．本題答案為A.[答案]A(2012·廣西柳鐵一中月考)如下圖所示，真空中M，N處放置兩等量異號電荷，a，b，c表示電場中的3條等勢線，d點(diǎn)和e點(diǎn)位于等勢線a上，f點(diǎn)位于等勢線c上，df平行于MN.已知：一帶正電的試探電荷從d點(diǎn)移動(dòng)到f點(diǎn)時(shí)，試探電荷的電勢能增加，則以下判斷正確的是 (

)A．M點(diǎn)處放置的是正電荷B．若將帶正電的試探電荷沿直線由d點(diǎn)移動(dòng)到e點(diǎn)，則電場力先做正功、后做負(fù)功C．d點(diǎn)的電勢高于f點(diǎn)的電勢D．d點(diǎn)的場強(qiáng)與f點(diǎn)的場強(qiáng)完全相同[解析]

根據(jù)題意，帶正電的試探電荷在f點(diǎn)的電勢能高于d點(diǎn)的電勢能，又因?yàn)檎姾傻碾妱菽茉礁?，代表這個(gè)點(diǎn)的電勢越高，所以f點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)閒點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢，這說明c等勢線上各點(diǎn)電勢高于a等勢線上各點(diǎn)電勢，又因?yàn)轫樦妶鼍€方向電勢越來越低，所以連接M，N處兩點(diǎn)的電場線由N指向M，故N點(diǎn)處放置的是正電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

根據(jù)等量異種電荷周圍電場線的分布情況，可知，d點(diǎn)的場強(qiáng)方向與f點(diǎn)的場強(qiáng)方向肯定不同，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由于電場線由N指向M，所以正電荷在沿直線由d點(diǎn)移動(dòng)到e點(diǎn)的過程中，電勢能先減小后增大，即電場力先做正功、后做負(fù)功，或者根據(jù)電場力方向與運(yùn)動(dòng)方向間的夾角判斷，選項(xiàng)B正確．[答案]B(2)連接等勢點(diǎn)，畫出等勢線．(3)根據(jù)電場線與等勢線垂直畫出電場線．(4)根據(jù)U＝Ed及UAB＝φA－φB求所求點(diǎn)的電勢．1.功能關(guān)系(1)若只有電場力做功，電勢能與動(dòng)能之和保持不變；(2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動(dòng)能之和保持不變；(3)除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化．(4)所有力對物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化．A．動(dòng)能減少B．電勢能增加C．動(dòng)能和電勢能之和減少D．重力勢能和電勢能之和增加[思路啟迪]

(1)由軌跡判斷電場力方向及油滴電性．(2)由功能關(guān)系及能量守恒判斷動(dòng)能及電勢能、重力勢能的變化情況．[嘗試解答]

該油滴從A點(diǎn)進(jìn)入電場，根據(jù)其軌跡的彎曲趨勢，結(jié)合力學(xué)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，可以判斷電場力一定豎直向上，且電場力大于重力，所以油滴帶負(fù)電荷.運(yùn)動(dòng)過程中合力向上做正功，根據(jù)動(dòng)能定理，油滴動(dòng)能增加，A錯(cuò)誤；電場力做正功，電勢能必然減少，B錯(cuò)誤；該處能量守恒的形式表現(xiàn)為電勢能、機(jī)械能(動(dòng)能＋重力勢能)之和守恒，根據(jù)能量守恒定律，既然動(dòng)能增加，則重力勢能與電勢能之和一定減少，D錯(cuò)誤；油滴上升，重力勢能增加，動(dòng)能和電勢能之和必然減少，所以本題正確選項(xiàng)是C.[答案]C(2012·臺(tái)州4月調(diào)考)如右圖所示，一質(zhì)量為m的塑料球形容器放在桌面上，它的內(nèi)部有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧直立地固定于容器內(nèi)壁的底部，彈簧上端用絕緣體系住一個(gè)帶正電q、質(zhì)量也為m的小球.從加一個(gè)豎直向上的場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場起，到容器對桌面壓力減為零時(shí)為止，求：(1)小球的電勢能改變量；(2)容器對桌面壓力減為零時(shí)小球的速度大?。?對應(yīng)學(xué)生用書P119)物理思想建?！C合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和動(dòng)能觀點(diǎn)分析電場問題最近幾年的高考命題，突出考查力、電兩個(gè)主干知識的同時(shí)，電場性質(zhì)與力學(xué)問題的綜合考查的幾率越來越高，特別是對電場力做功特點(diǎn)、動(dòng)能定理、牛頓第二定律等力學(xué)問題考查分析、理解和應(yīng)用能力，挖掘隱含信息能力．(1)小滑塊與水平面間滑動(dòng)摩擦力的大小．(2)小滑塊剛要到達(dá)b點(diǎn)時(shí)加速度的大小和方向．(3)小滑塊運(yùn)動(dòng)的總路程l路．A．M點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高B．將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn)，電場力做正功C．M、N兩點(diǎn)間的電勢差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢差D．在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電的粒子，該粒子將沿y軸做直線運(yùn)動(dòng)[易錯(cuò)分析]錯(cuò)解一：認(rèn)為P點(diǎn)與M點(diǎn)的縱坐標(biāo)相同則電勢相同而漏選A項(xiàng).錯(cuò)解二：認(rèn)為OM＝MN，則M、N兩點(diǎn)間的電勢差等于O、M兩點(diǎn)間的電勢差；或者知道沿OMN方向場強(qiáng)減小，但不能由U＝Ed利用微元法判斷M、N與O、M間電勢差的關(guān)系．錯(cuò)解三：認(rèn)為在非勻強(qiáng)電場中，帶電粒子是不能做直線運(yùn)動(dòng)的而漏選D項(xiàng)．[正確解答]

由于MP⊥ON，等勢面垂直于電場線，故過M點(diǎn)的等勢面在P點(diǎn)下方，M點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高，A項(xiàng)正確；負(fù)電荷所受電場力與電場強(qiáng)度方向相反，與OP方向成大于90°的角，電場力做負(fù)功，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于沿OMN方向電場強(qiáng)度變小，由U＝Ed可判斷UOM>UMN，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電的粒子，粒子所受電場力始終沿y軸正方向，因此粒子沿y軸做直線運(yùn)動(dòng)，D正確．答案為AD.不明確常見的電場線和等勢線的分布特點(diǎn)；對等量同種電荷和異種電荷在電場線上、中垂線上的場強(qiáng)及電勢變化的規(guī)律不清楚．(2012·河北摸底)電場中等勢面如下圖所示，下列關(guān)于該電場描述正確的是 (

)A．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比C點(diǎn)的小B．負(fù)電荷在A點(diǎn)電勢能比C點(diǎn)電勢能大C．電荷沿等勢面AB移動(dòng)過程中，電場力始終不做功D．正電荷由A移到C，電場力做負(fù)功[解析]

根據(jù)等電勢差處距離越近電場強(qiáng)度越大可知，A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比C點(diǎn)的大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；負(fù)電荷在A點(diǎn)電勢能比C點(diǎn)電勢能小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電荷沿等勢面AB移動(dòng)過程中，電場力始終不做功，選項(xiàng)C正確；正電荷由A移到C，電場力做正功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]C易錯(cuò)點(diǎn)2：對勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系不明確A．B、C兩點(diǎn)的電勢差UBC＝3VB．A點(diǎn)的電勢低于B點(diǎn)的電勢C．負(fù)電荷由C點(diǎn)移到A點(diǎn)的過程中，電勢能增加D．該電場的場強(qiáng)為1V/m[易錯(cuò)分析]錯(cuò)解一：對電場力做功的計(jì)算不規(guī)范，沒有代入“＋”、“－”號計(jì)算，導(dǎo)致錯(cuò)選A、B項(xiàng)；錯(cuò)解二：對電場力做功與電勢能的變化關(guān)系不明確，認(rèn)為電場力對正電荷做功，正電荷電勢能減少；對負(fù)電荷做功，負(fù)電荷電勢能增加，從而錯(cuò)選C項(xiàng)．在勻強(qiáng)電場中，沿任意一條直線(這條直線不與等勢面平行)的電勢都均勻變化，電勢差與長度成正比，且沿著電場線方向有U＝Ed.(對應(yīng)學(xué)生用書P120)1．(2012·福建卷)如右圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1，q2分別置于A，B兩點(diǎn)，虛線為等勢線．取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)，若將q1，q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)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 (

)A．A點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)電勢B．A，B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等C．q1的電荷量小于q2的電荷量D．q1在A點(diǎn)的電勢能小于q2在B點(diǎn)的電勢能[答案]C3.(2012·常州模擬)如右圖所示，在粗糙的斜面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無初速度釋放帶有恒定電荷的小物塊，小物塊在Q的電場中沿斜面運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)停下，則從M到N的過程中，下列說法正確的是 (

)A．小物塊所受的電場力減小B．小物塊的電勢能可能增加C．M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢D．小物塊