2.3研究電場的能的性質(zhì)

1、電場能的性質(zhì),【知識點(diǎn)一：電場力做功與電勢能】,如圖所示，電荷沿直線AB、折線ACB、曲線AB運(yùn)動，靜電力做的功為多少？靜電力做功與路徑是否有關(guān)？若B點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，則q在A點(diǎn)的電勢能為多少？,1靜電力做功 (1)特點(diǎn)是什么 (2)計(jì)算方法有哪些，各自適用范圍？,2電勢能 (1)定義？（2）大小和什么有關(guān)？,3、電場力做功與電勢能的關(guān)系 (1)電場力做功與電勢能變化有什么關(guān)系？ （2）如何從二者關(guān)系確定某點(diǎn)電勢能的大??？,【知識點(diǎn)二：電勢與等勢面】,某靜電場的電場線分布如圖所示，試比較圖中P、Q兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小，及電勢的高低。,1電勢 (1)定義 (2)定義式 (3)標(biāo)矢性 (4)相對性,2

2、等勢面 (1)定義 (2)四個(gè)特點(diǎn) 等勢面一定與 垂直。 在 上移動電荷時(shí)電場力不做功。 電場線方向總是從 的等勢面指向 的等勢面。 等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度 ，反之 。,幾種常見電荷等勢面的分布圖,電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面,【知識點(diǎn)三：電勢差、勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系】,如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為。若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E100 V/m，則如何表示O、P兩點(diǎn)的電勢差？,1電勢差 (1)定義：電荷在電場中，由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)， 與移動的電荷的 的比值。 (2)

3、定義式：UAB 。 (3)電勢差與電勢的關(guān)系：UAB ，UABUBA。 (4)影響因素：電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定，與移動的電荷q及電場力做的功WAB ，與零電勢點(diǎn)的選取 。,2勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 (1)電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系式：UABEd，其中d為電場中兩點(diǎn)間 的距離。 (2)電場強(qiáng)度的方向和大小：電場中，場強(qiáng)方向是指 最快的方向。在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿 方向每單位距離上降低的電勢。,高考熱點(diǎn)突破,考點(diǎn)一電勢高低及電勢能大小的判斷與比較,【典例1】(2013重慶卷，3)如圖所示，高速運(yùn)動的粒子被位于O點(diǎn)的重原子核散射，實(shí)線表示粒子運(yùn)動的軌跡，M、N和Q為軌跡上的三點(diǎn)

4、，N點(diǎn)離核最近，Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，則() A粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的大 B三點(diǎn)中，粒子在N點(diǎn)的電勢能最大 C在重核產(chǎn)生的電場中，M點(diǎn)的電勢比Q點(diǎn)的低 D粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)，電場力對它做的總功為負(fù)功,本課重點(diǎn),歸納電場力做功的求解方法,W=FSCOS=EqSCOS=Eqd(勻強(qiáng)電場) WAB=qUAB（注意q、UAB的正負(fù)代入計(jì)算） 功能關(guān)系：W電=-Ep電 動能定理,歸納比較電勢高低的方法,1、同一等勢面上的各點(diǎn)電勢相等 2、同一條電場線上，沿著電場線的方向電勢降落 3、通過電荷的做功判斷： （1）正電荷電場力做正功，電勢降落；電場力做負(fù)功，電勢上升 （2）負(fù)電荷電場力做正功，電勢上升；

5、電場力做負(fù)功，電勢降落,歸納比較電勢能高低的方法,1、公式判斷法:電荷在電場中某點(diǎn)P的電勢能EP=qP, 將q、p的大小、正負(fù)代入公式,EP的正值越大,電勢能越大;EP負(fù)值絕對值越大,電勢能越小。 2、做功判斷法:無論正、負(fù)電荷,電場力做正功,電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方;反之電荷克服電場力做功,電荷從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方。 3、根據(jù)能量守恒定律判斷:在電場中,若只有電場力做功時(shí),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,電勢能增加,【變式訓(xùn)練】如圖所示，xOy平面內(nèi)有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E，方向未知，電場線跟x軸的負(fù)方向夾角為，電子在坐標(biāo)平面xOy

6、內(nèi)，從原點(diǎn)O以大小為v0、方向沿x軸正方向的初速度射入電場，最后打在y軸上的M點(diǎn)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，重力不計(jì)則() AO點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢 B運(yùn)動過程中，電子在M點(diǎn)電勢能最大 C運(yùn)動過程中，電子的電勢能先減少后增加 D電場力對電子先做負(fù)功，后做正功,D,效果檢測(2012福建高考)如圖所示，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 () AA點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)電勢 BA、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等 Cq1的電荷量小于q2的電荷量 Dq1在A點(diǎn)的電勢

7、能小于q2在B點(diǎn)的電勢能,C,考點(diǎn)二電場線、等勢面及帶電粒子的運(yùn)動軌跡的綜合問題,【典例2】(2011江蘇單科8)一粒子從A點(diǎn)射入電場，從B點(diǎn)射出，電場的等勢面和粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢面彼此平行，不計(jì)粒子的重力下列說法正確的有() A粒子帶負(fù)電荷 B粒子的加速度先不變，后變小 C粒子的速度不斷增大 D粒子的電勢能先減小，后增大,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(yùn)動軌跡的特點(diǎn)分析出所受電場力的方向，從而判斷出粒子的電性以及運(yùn)動過程中相應(yīng)能量的變化情況,【變式訓(xùn)練】如圖所示，在正點(diǎn)電荷Q形成的電場中，已知ab

8、兩點(diǎn)在同一等勢面上，重力不計(jì)的甲、乙兩個(gè)帶電粒子的運(yùn)動軌跡分別為acb和adb曲線，兩個(gè)粒子經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)具有相同的動能，下列判斷錯(cuò)誤的是（ ） A、甲粒子經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)與乙粒子經(jīng)過d點(diǎn)時(shí)具有相同動能 B、甲、乙兩個(gè)粒子帶異號電荷 C、若取無窮遠(yuǎn)處為零電勢，則甲粒子經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)的電勢能小于乙粒子經(jīng)過d點(diǎn)時(shí)的電勢能 D、兩粒子經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)具有相同的動能,考點(diǎn)三 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系,導(dǎo)學(xué)案【典例3】,公式UEd可以得到下面的結(jié)論：,結(jié)論：勻強(qiáng)電場中的任一線段AB的中點(diǎn)C的電勢C ，如圖所示,【變式訓(xùn)練】 a、b、c、d是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場線與矩形所在平面平行已知a點(diǎn)的電勢

9、為20 V，b點(diǎn)的電勢為24 V，d點(diǎn)的電勢為4 V，如圖所示，由此可知c點(diǎn)的電勢為() A4 V B8 V C12 V D24 V,B,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(diǎn)，作出等勢面，如果需要，還可以作出勻強(qiáng)電場的電場線幫助分析,考點(diǎn)四 電場中的功能關(guān)系,導(dǎo)學(xué)案【典例4】,動能,重力勢能,彈性勢能,機(jī)械能,內(nèi)能（摩擦生熱）,W合=EK,WG=-EP,W彈=-EP,W其他=E,W摩擦力=-fS相對=-Q,回顧：幾種常見的功能關(guān)系,在解決電場中的能量問題時(shí)常用到的基本規(guī)律有動能定理、能量守恒定律，有時(shí)也會用到功能關(guān)系 (1)應(yīng)用動能定理解決問題需研究合外力的功(或總功)

10、 (2)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 (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變化之間的對應(yīng)關(guān)系,電場中的功能關(guān)系問題解題方法歸納,【變式訓(xùn)練】在電場和重力場都存在的空間中，一帶電小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，電場力做了10 J的功，重力做了6 J的功，克服阻力做了7 J的功，則此過程中帶電小球的() A機(jī)械能增加了10 J，動能減少了7 J B機(jī)械能減少了7 J，動能增加了10 J C電勢能增加了10 J，動能增加了9 J D電勢能減少了10 J，重力勢能減少了6 J,D,知識補(bǔ)充：靜電場中涉及圖象問題的處理方法和技巧,1主要類型： (1)vt圖象；(2)x圖象；(3)Et圖象,2應(yīng)對策略：,例題：(2010江蘇單科5)空間有一沿x軸對稱分布的電場，其電場強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示下列說法中正確的是() AO點(diǎn)的電勢最低 Bx2點(diǎn)的電勢最高 Cx1和x1兩點(diǎn)的電勢相等 Dx1和x3兩點(diǎn)的電勢相等,C,變式訓(xùn)練1：兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢為零，ND段中C點(diǎn)電勢最高，則 () AC點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為零 BA點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為零 CNC間場強(qiáng)方向沿x軸正方向 D將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場力先做正功后做負(fù)功