高考物理總復(fù)習(xí)專題7電場第2講電勢能電勢電勢差市賽課公開課一等獎省名師獲獎?wù)n件

第2講電勢能、電勢、電勢差【考綱解讀】1.掌握電勢、電勢能、電勢差概念；2.了解電場力做功特點，掌握電場力做功與電勢能改變關(guān)系；3.會分析電場中電勢改變，并能利用功效關(guān)系分析電荷或帶電物體電勢能改變情況．1/56一、電場力做功和電勢能1．靜電力做功(1)特點：與__________無關(guān)，只與___________相關(guān)．(2)計算方法①W＝qEd，只適合用于勻強電場，其中d為沿___________距離．②WAB＝qUAB，適合用于___________．考點O講堂梳理自查實際路徑初末位置電場方向任何電場2/562．電勢能(1)定義：電荷在________中含有勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點移到________位置時靜電力所做功．(2)靜電力做功與電勢能改變關(guān)系：靜電力做功等于_________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.電場零勢能電勢能降低許3/56電勢能電荷量零電勢點4/562．等勢面(1)定義：電場中___________各點組成面．(2)特點①在等勢面上移動電荷，電場力不做功．②等勢面一定與電場線垂直，即與場強方向________．③電場線總是由電勢________等勢面指向電勢________等勢面．④等差等勢面疏密表示電場強弱(等差等勢面越密地方，電場線越密)．電勢相同垂直高低5/56三、電勢差1．定義：電荷在電場中，由一點A移到另一點B時，電場力所做功WAB與移動電荷電量q比值．2．定義式：UAB＝________.3．電勢差與電勢關(guān)系：UAB＝___________，UAB＝－UBA.4．電勢差與電場強度關(guān)系勻強電場中兩點間電勢差等于電場強度與這兩點距離乘積，即UAB＝Ed.φA－φB

6/56溫馨提醒：電勢和電勢差都是由電場本身決定，與檢驗電荷無關(guān)，但電勢是相對量，電場中各點電勢與零電勢點選取相關(guān)，而電勢差是絕對量，與零電勢點選取無關(guān)．7/561．[對電場力做功和電勢能改變考查]如圖所表示，正點電荷(電荷量為Q)產(chǎn)生電場中，已知A，B間電勢差為U，現(xiàn)將電荷量為q正點電荷從B移到A，則()A．外力克服電場力做功QU，電荷q電勢能增加qUB．外力克服電場力做功qU，電荷q電勢能增加QUC．外力克服電場力做功qU，電荷q電勢能增加qUD．外力克服電場力做功QU，電荷q電勢能降低QU【答案】C【解析】電荷量為q正點電荷從B移到A，庫侖力由A指向B，外力需要克服庫侖力做功qU，電勢能增加qU，選項C正確．8/562．[對等勢面考查]空間中P，Q兩點處各固定一個點電荷，其中P點處為正電荷，P，Q兩點附近電場等勢面分布如圖所表示，a，b，c，d為電場中4個點．則()A．P，Q兩點處電荷等量同種B．a(chǎn)點和b點電場強度相同C．c點電勢低于d點電勢D．負(fù)電荷從a到c，電勢能降低9/56【答案】D【解析】依據(jù)等勢面畫出電場線可知P，Q兩點處電荷等量異種，選項A錯誤；a點和b點電場強度方向不一樣，選項B錯誤；越靠近正電荷，等勢面電勢越高，c點電勢高于d點電勢，選項C錯誤；負(fù)電荷從a移到c，電勢升高，電勢能降低，選項D正確．10/563．[對電勢、電場強度關(guān)系考查]在靜電場中，以下說法正確是()A．電場強度處處為零區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處為零B．電場強度處處相同區(qū)域內(nèi)，電勢一定也處處相同C．電場強度方向總是跟等勢面垂直D．電勢降低方向就是電場強度方向【答案】C【解析】電場強度大小與電勢大小沒有必定關(guān)系，選項A、B錯誤；電場線一直與等勢面垂直，選項C正確，電勢降低最快方向就是電場強度方向，選項D錯誤．11/5612/56【答案】BC13/565．[對電場強度和電勢差關(guān)系考查]如圖所表示是一個勻強電場等勢面，每兩個相鄰等勢面相距2cm，由此能夠確定電場強度方向和數(shù)值是()A．豎直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m【答案】B14/561．功效關(guān)系(1)若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變．(2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變．(3)除重力之外，其它各力對物體做功等于物體機械能改變．2．電場力做功特點：電場力對某電荷做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置電勢差相關(guān)．考點1電場中功效關(guān)系15/563．電場力做功計算方法16/56例1(多項選擇)如圖所表示，在粗糙斜面上固定一點電荷Q，在M點無初速度地釋放帶有恒定電荷小物塊，小物塊在Q產(chǎn)生電場中沿斜面運動到N點靜止，則從M到N過程中()A．小物塊所受電場力減小B．小物塊電勢能可能增加C．小物塊電勢能改變量大小一定小于克服摩擦力做功D．M點電勢一定高于N點電勢思緒剖析：小物塊從M點由靜止釋放至N點又靜止，說明物體先加速后減速，所以物塊一定受到摩擦力作用，其能量在重力勢能、電勢能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化．17/56【答案】AC【解析】Q為點電荷，越遠(yuǎn)電場力越小，選項A正確．由小物塊初、末狀態(tài)可知，小物塊從M到N過程先加速再減速，而重力和摩擦力均為恒力，所以電荷間庫侖力為斥力，電場力做正功，電勢能減小，選項B錯誤．由功效關(guān)系可知，克服摩擦力做功等于電勢能和重力勢能降低許之和，故選項C正確．因不知Q和物塊電性，無法判斷電勢高低，選項D錯誤．18/56練1如圖所表示，實線為電場線，虛線為等勢線，且相鄰兩等勢線間電勢差相等．一正電子在等勢線φ3上時，含有動能20J，它在運動到等勢線φ1上時，速度為零．令φ2＝0，那么，當(dāng)該電荷電勢能為4J時，其動能大小為()A．16J B．10JC．6J D．4J【答案】C【解析】正電荷從等勢線φ3運動到等勢線φ1上時，克服電場力做功，電勢能增加了20J，由U12＝U23，φ2＝0知φ1＝－φ3，則點電荷在等勢線φ1處電勢能為10J，在φ3處電勢能為－10J，正電子總能量E總＝10J．當(dāng)電勢能為4J時，動能應(yīng)為6J，選項C正確．19/56處理電場中能量問題基本方法在處理電場中能量問題時慣用到基本規(guī)律有動能定理、能量守恒定律，有時也會用到功效關(guān)系．1．應(yīng)用動能定理處理問題需研究合外力功(或總功)．2．應(yīng)用能量守恒定律處理問題需注意電勢能和其它形式能之間轉(zhuǎn)化．3．應(yīng)用功效關(guān)系處理該類問題需明確電場力做功與電勢能改變之間對應(yīng)關(guān)系．4．有電場力做功過程機械能普通不守恒，但機械能與電勢能總和能夠不變．20/561．電勢高低判斷考點2電勢高低與電勢能大小判斷判斷角度判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐步降低場源電荷正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值；靠近正電荷處電勢高，靠近負(fù)電荷處電勢低21/5622/562.電勢能大小判斷判斷角度判斷方法做功判斷法電場力做正功，電勢能減小，反之相反電荷電勢法正電荷在電勢高地方電勢能大負(fù)電荷在電勢低地方電勢能大公式法將電荷量、電勢連同正負(fù)號一起代入公式Ep＝qφ，Ep越大，電勢能越大能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時，電荷動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動能增加，電勢能減小，反之，動能減小，電勢能增加23/5624/56思緒剖析：(1)電勢為標(biāo)量，怎樣比較兩電荷在空間不一樣點產(chǎn)生電勢大??？(2)電場強度為矢量，怎樣比較兩電荷在空間不一樣點產(chǎn)生電場強度大??？【答案】ABD【解析】在兩等量異種電荷產(chǎn)生電場中，依據(jù)電場分布規(guī)律和電場對稱性能夠判斷，b、d兩點電勢相同，均大于c點電勢，b、d兩點場強大小相同但方向不一樣，選項A，B正確，C錯誤．c點電勢低于a點電勢，將＋q沿圓周由a點移至c點，電場力做正功，所以＋q電勢能減小，選項D正確．25/56練2(多項選擇)如圖所表示，MN，PQ是圓兩條相互垂直直徑，O為圓心．兩個等量正電荷分別固定在M，N兩點．現(xiàn)有一帶電粒子(不計重力及粒子對電場影響)從P點由靜止釋放，粒子恰能在P，Q之間做直線運動，則以下判斷正確是()A．O點場強一定為零B．P點電勢一定比O點電勢高C．粒子一定帶負(fù)電D．粒子在P點電勢能一定比在Q點電勢能小【答案】AC26/56【解析】因為M，N兩點放置是等量同種電荷，依據(jù)點電荷電場特點及電場疊加可知O點合場強為零，選項A正確；因帶電粒子從P點由靜止釋放，只在電場力作用下運動到Q點，說明帶電粒子在P點受到電場力由P點指向Q點，故帶電粒子一定帶負(fù)電，帶電粒子從P點運動到Q點過程中，電場力先做正功后做負(fù)功，P點電勢比O點電勢低，選項B錯誤，C正確；依據(jù)對稱性可知P，Q兩點電勢相同，選項D錯誤．27/56考點3電場強度、電勢、電勢差、電勢能比較28/5629/56溫馨提醒：電勢、電勢差、電勢能、電場力功、電荷量等物理量均為標(biāo)量，它們正負(fù)意義不全相同，要注意比較區(qū)分，而矢量正負(fù)一定表示方向．30/56例3(多項選擇)(年新課標(biāo)Ⅱ卷)關(guān)于靜電場電場強度和電勢，以下說法正確是()A．電場強度方向處處與等電勢面垂直B．電場強度為零地方，電勢也為零C．伴隨電場強度大小逐步減小，電勢也逐步降低D．任一點電場強度總是指向該點電勢降落最快方向思緒剖析：(1)電場強度與電勢、電勢差大小關(guān)系是怎樣？(2)電場強度與等勢面之間關(guān)系是怎樣？【答案】AD31/56【解析】電場線與等勢面垂直，而電場強度方向為電場線方向，故電場強度方向與等勢面垂直，選項A正確；場強為零地方電勢不一定為零，比如等量同種正電荷連線中點處場強為零，不過電勢大于零，選項B錯誤；場強大小與電場線疏密程度相關(guān)，而沿著電場線方向電勢逐步降低，故隨電場強度大小逐步減小，電勢不一定降低，選項C錯誤；任一點電場強度方向總是和電場線方向一致，而電場線方向是電勢降落最快方向，選項D正確．32/5633/5634/56電場強度電勢是分別從兩個不一樣方面描述電場性質(zhì)物理量．它們沒有必定聯(lián)絡(luò)，電場強度大地方電勢不一定大，電場強度為零地方電勢不一定為零；反之，電勢大地方電場強度不一定大，電勢為零地方電場強度不一定為零．35/561．幾個常見經(jīng)典電場等勢面考點4電場線和等勢面應(yīng)用36/5637/5638/56例4如圖所表示方框中為一勻強電場，A、B、C三點為電場中三點，電勢分別為φA＝24V，φB＝12V，φC＝－24V，試用作圖法作出該電場電場線．39/56【解析】在圖示勻強電場中，沿AB方向和AC方向電勢都是均勻降低，因φA＝24V，φC＝－24V，則AC連線中點O電勢必為零，而AO中心點O′電勢一定等于12V，即O′和B在同一等勢面上，連接BO′即為該勻強電場中一條等勢線，依據(jù)電場線與等勢面垂直可畫出電場電場線，如圖所表示，作圖步驟以下：(1)連接AC，并作出AC中點O.(2)再作出AO中點O′.(3)連接O′B.(4)過A點作直線O′B垂線AD，電場E方向由A→D.40/56練4(多項選擇)(年新課標(biāo)Ⅰ卷)如圖所表示，在正點電荷Q電場中有M，N，P，F(xiàn)四點．M，N，P為直角三角形三個頂點，F(xiàn)為MN中點，∠M＝30°.M，N，P，F(xiàn)四點處電勢分別用φM，φN，φP，φF表示．已知φM＝φN，φP＝φF；點電荷Q在M，N，P三點所在平面內(nèi)，則()A．點電荷Q一定在MP連線上B．連接PF線段一定在同一等勢面上C．將正試探電荷從P點搬運到N點，電場力做負(fù)功D．φP大于φM【答案】AD41/56【解析】電場是由正點電荷產(chǎn)生，所以電場線由正點電荷指向無窮遠(yuǎn)處，而且跟點電荷距離相等點，電勢相等，場強大小相等．因為φM＝φN，φP＝φF，所以點電荷Q到M和N距離相等，到P和F距離也相等，即過F作MN中垂線，然后作FP中垂線，兩中垂線交點為點電荷Q所在位置，由幾何知識得Q在MP上，如圖所表示，故選項A正確；點電荷形成電場中，等勢面是球面，故選項B錯誤；正試探電荷與Q同號，所以受斥力作用，故將其從P點搬運到N點時，電場力做正功，故選項C錯誤；由幾何關(guān)系知點電荷Q距M距離大，距P距離小，所以φM<φP，故選項D正確．42/56在勻強電場中已知三個點電勢即可繪畫出等勢面和電場線，方法是依據(jù)勻強電場電勢是隨距離均勻改變．選取任意兩個點，在兩點連線上找到與第三個點電勢相同點．該點與第三個點連線即為等勢面，垂直于該等勢面即為電場線，沿著電場線方向電勢降低．43/56熱點題組一電勢與電勢能1．(多項選擇)將一電荷量為＋Q小球放在不帶電金屬球附近，所形成電場線分布如圖所表示，金屬球表面電勢處處相等，a、b為電場中兩點，則()A．a(chǎn)點電場強度比b點大B．a(chǎn)點電勢比b點高C．檢驗電荷－q在a點電勢能比在b點大D．將檢驗電荷－q從a點移到b點過程中，電場力做負(fù)功【答案】ABD模擬精選·組合專練44/562．(屆陜西名校月考)如圖所表示，圖中實線表示一勻強電場電場線，一帶負(fù)電荷粒子射入電場，虛線是它運動軌跡，A，B是軌跡上兩點，若粒子所受重力不計，則以下判斷中正確是()A．電場線方向向下B．粒子一定從A點運動到B點C．A點電勢比B點電勢高D．粒子在A點電勢能大于在B點電勢能【答案】D45/56熱點題組二電勢差與電場強度3.(多項選擇)(屆廈門月考)如圖所表示，實線為電場線，虛線為等勢線，且AB＝BC，電場中A、B、C三點電場強度分別為EA，EB，EC，電勢分別為φA，φB，φC，AB、BC間電勢差分別為UAB，UBC，則以下關(guān)系中正確有()A．φA＞φB＞φCB．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBCD．UAB＝UBC【答案】ABC46/564．如圖所表示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心O.以下關(guān)于x軸上電場強度和電勢說法中正確是()A．O點電場強度為零，電勢最低B．O點電場強度為零，電勢最高C．從O點沿x軸正方向，電場強度減小，電勢升高D．從O點沿x軸正方向，電場強度增大，電勢降低【答案