【步步高】年高考物理大一輪 第六章 第3課時(shí) 電場(chǎng)的能的性質(zhì) 新人教版選修31

1、第3課時(shí)電場(chǎng)的能的性質(zhì)導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.會(huì)判斷電場(chǎng)中電勢(shì)的高低、電荷電勢(shì)能的變化.2.會(huì)計(jì)算電場(chǎng)力做功及分析電場(chǎng)中的功能關(guān)系一、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能基礎(chǔ)導(dǎo)引在圖1如圖1所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，把正電荷q從A點(diǎn)沿路徑ACB移到 B點(diǎn)，與把它直接從A點(diǎn)沿直線AB移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功相同嗎？所做的功是正功還是負(fù)功？電勢(shì)能是增加還是減少？知識(shí)梳理1電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)(1)在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做功與_無關(guān)，只與_有關(guān)，可見電場(chǎng)力做功與_做功相似(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做的功W_，其中d為沿_的位移2電勢(shì)能(1)定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從該點(diǎn)移到_位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功(2)電場(chǎng)力

2、做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系電場(chǎng)力做的功等于_，即WAB_.(3)電勢(shì)能的相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的，通常把電荷在離場(chǎng)源電荷_的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在_表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零二、電勢(shì)和等勢(shì)面基礎(chǔ)導(dǎo)引圖2甲、乙、丙分別是等量異種電荷、等量正電荷、正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線與等勢(shì)面的分布情況甲 乙丙圖2問：(1)在圖甲中，比較A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)大??？(2)在圖乙中，O點(diǎn)、M點(diǎn)電勢(shì)一樣嗎？(3)在圖丙中，A、B、C三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等嗎？電勢(shì)相等嗎？知識(shí)梳理1電勢(shì)(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(2)定義式：_.(3)矢標(biāo)性：電勢(shì)是標(biāo)量，其大小有正負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比電勢(shì)零點(diǎn)高(低)(

3、4)相對(duì)性：電勢(shì)具有相對(duì)性，同一點(diǎn)的電勢(shì)因_的選取的不同而不同(5)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低2等勢(shì)面(1)定義：電場(chǎng)中_的各點(diǎn)構(gòu)成的面(2)特點(diǎn)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面_，即場(chǎng)強(qiáng)的方向跟等勢(shì)面_在_上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功電場(chǎng)線總是從_的等勢(shì)面指向_的等勢(shì)面等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度_；反之_：電勢(shì)、電勢(shì)能是由誰決定的？二者有何區(qū)別？有何聯(lián)系？三、電勢(shì)差基礎(chǔ)導(dǎo)引判斷下列說法正確與否：(1)電勢(shì)差與電勢(shì)一樣，是相對(duì)量，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān) ()(2)電勢(shì)差是一個(gè)矢量，有正值和負(fù)值之分 ()(3)由于電場(chǎng)力做功跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，所以電勢(shì)差也跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點(diǎn)的位置有關(guān) ()(4)A、B

4、兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的，不隨零電勢(shì)點(diǎn)的不同而改變，所以UABUBA ()知識(shí)梳理1電勢(shì)差：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跟它的電荷量q的比值，叫做A、B間的電勢(shì)差，也叫電壓公式：UAB_.單位：伏(V)2電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：UAB_，電勢(shì)差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值，而且有UABUBA.3電勢(shì)差UAB由_決定的，與移動(dòng)的電荷q、電場(chǎng)力做的功WAB無關(guān)，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取也_4電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿_方向的距離的乘積即UEd，也可以寫作E.考點(diǎn)一電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷考點(diǎn)解讀1比較電勢(shì)高低的方法(1)沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)

5、越來越低(2)判斷出UAB的正負(fù)，再由UABAB，比較A、B的大小，若UAB0，則AB，若UAB0，則AFaFcC帶電粒子在三點(diǎn)動(dòng)能EkcEkaEkbD帶電粒子在三點(diǎn)電勢(shì)能的大小相等 6.綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)解題圖9例4如圖9所示，在絕緣水平面上，有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn)，分別固定著兩個(gè)帶電荷量均為Q的正電荷O為AB連線的中點(diǎn)，a、b是AB連線上兩點(diǎn)，其中AaBb.一質(zhì)量為m、電荷量為q的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動(dòng)能Ek0從a點(diǎn)出發(fā)，沿AB直線向b運(yùn)動(dòng)，其中小滑塊第一次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為2Ek0，第一次到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能恰好為零，小滑塊最終停在O點(diǎn)，已知靜電力常量為k.求：(1)小滑塊與水平面

6、間滑動(dòng)摩擦力的大??；(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路建模感悟該題是一個(gè)物體有多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的題目，對(duì)該物體運(yùn)動(dòng)過程的受力分析要清楚在解答該題的過程中多次運(yùn)用了動(dòng)能定理，這要比運(yùn)用牛頓定律簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樵谠擃}中，庫侖力是一個(gè)變力最近幾年的高考命題，突出考查力、電兩個(gè)主干知識(shí)的同時(shí)，電場(chǎng)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(duì)電場(chǎng)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，挖掘隱含信息能力圖10跟蹤訓(xùn)練4在一個(gè)水平面上建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E6.0105 N/C，方向 與x軸正

7、方向相同在O處放一個(gè)電荷量q5.0108 C，質(zhì)量m1.0102 kg的絕緣物塊物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.20，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v02.0 m/s，如圖10所示(g取10 m/s2)試求：(1)物塊向右運(yùn)動(dòng)的最大距離； (2)物塊最終停止的位置A組電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的判斷圖111. 如圖11所示，A、B兩點(diǎn)分別放置電荷量為2Q和Q的點(diǎn)電荷，在AB連線的中垂線上有C、D兩點(diǎn)現(xiàn)將一帶正電的試探電荷，從C點(diǎn)沿中垂線移到D點(diǎn)在移動(dòng)過程中，下列判斷正確的是 ()A該試探電荷受到的電場(chǎng)力逐漸增大B該試探電荷具有的電勢(shì)能不變C電場(chǎng)力一定對(duì)該試探電荷做正功D該試探電荷具有的電勢(shì)能減小圖122

8、如圖12所示，真空中有兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷A、B，M、N、O是AB連線的垂線上的點(diǎn)，且AOBO.一帶負(fù)電的試探電荷僅受電場(chǎng)力作用，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，設(shè)M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EM、EN，電勢(shì)分別為M、N.下列判斷中正確的是()AB點(diǎn)電荷一定帶正電BEM小于ENCM大于ND此試探電荷在M處的電勢(shì)能小于在N處的電勢(shì)能B組帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)3某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)線的分布情況、粒子在A點(diǎn)的初速度方向及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖13所示，可以判 斷 ()圖13A粒子在A點(diǎn)的加速度大于它在B點(diǎn)的加速度B粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于它在B點(diǎn)的動(dòng)能C粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能DA

9、點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)圖144. 一個(gè)電子只在電場(chǎng)力作用下從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，軌跡如圖14中虛線所示，圖中的一組等距平行實(shí)線表示的可能是電場(chǎng)線也可能是等差等勢(shì)面，則以下說法正確的是 ()A無論圖中的實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都比b 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小B無論圖中的實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的電勢(shì)都比b點(diǎn)的電勢(shì)高C無論圖中的實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能都比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小D如果圖中的實(shí)線是等勢(shì)面，電子在a點(diǎn)的速率一定大于在b點(diǎn)的速率C組功能關(guān)系在電場(chǎng)中的應(yīng)用圖155. 如圖15所示，在絕緣的斜面上方，存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向平行于斜面向上，斜面上的帶電金屬塊在平行于斜面的力F作用下沿

10、 斜面移動(dòng)已知金屬塊在移動(dòng)的過程中，力F做功32 J，金屬塊克服電場(chǎng)力做功8 J，金屬塊克服摩擦力做功16 J，重力勢(shì)能增加18 J，則在此過程中金屬塊的 ()A動(dòng)能減少10 J B電勢(shì)能增加24 JC機(jī)械能減少24 J D內(nèi)能增加16 J課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練(限時(shí)：45分鐘)一、選擇題1(2010全國卷16)關(guān)于靜電場(chǎng)，下列結(jié)論普遍成立的是 ()A電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)高，電場(chǎng)強(qiáng)度小的地方電勢(shì)低B電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差只與這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)C在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)方向都指向電勢(shì)降低最快的方向D將正點(diǎn)電荷從場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)移動(dòng)到場(chǎng)強(qiáng)為零的另一點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零2某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖1所示

11、，一負(fù)點(diǎn)電荷只在電場(chǎng)力作用下先后經(jīng)過場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)，過N點(diǎn)的虛線是電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線，則 ()AM點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度圖1BM點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)C負(fù)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能小于在N點(diǎn)的電勢(shì)能D負(fù)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)的動(dòng)能小于在N點(diǎn)的動(dòng)能圖23如圖2所示，在粗糙絕緣的水平地面上放置一帶正電的物體甲，現(xiàn)將另一個(gè)也帶正電的物體乙沿著以甲為圓心的豎直平面內(nèi)的圓弧由M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，若此過程中甲始終保持靜止，甲、乙兩物體可視為質(zhì)點(diǎn)，則下列說法正確的是 ()A乙的電勢(shì)能先增大后減小B甲對(duì)地面的壓力先增大后減小C甲受到地面的摩擦力不變D甲受到地面的摩擦力先增大后減小圖34如圖3所示，光滑絕緣斜面的底端固定著

12、一個(gè)帶正電的小物塊P，將另一個(gè)帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運(yùn)動(dòng)設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，則在Q向上運(yùn)動(dòng)過程中 ()A物塊Q的動(dòng)能一直增大B物塊P、Q之間的電勢(shì)能一直增大C物塊P、Q的重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和一直增大D物塊Q的機(jī)械能一直增大圖45如圖4所示，MN是一負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示下列結(jié)論正確的是 ()A帶電粒子從a到b過程中動(dòng)能逐漸減小B負(fù)點(diǎn)電荷一定位于M點(diǎn)左側(cè)C帶電粒子在a點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能D帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度6 x軸上有兩點(diǎn)電荷Q1和Q2，Q1和Q2的位

13、置坐標(biāo)分別為x1、x2.Q1和Q2之間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)高低如圖5中曲線所示，從 圖中可看出 ()圖5AQ1的電荷量一定小于Q2的電荷量BQ1和Q2一定是同種電荷，但不一定是正電荷C電勢(shì)最低處P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零D將一負(fù)點(diǎn)電荷由xP點(diǎn)的左側(cè)移至右側(cè)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功7如圖6所示，在O點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷Q，a、b、c、d、e、f為以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上的點(diǎn)，aecf平面與bedf平面垂直，則下 列說法中正確的是 ()Ab、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同圖6Ba、f兩點(diǎn)的電勢(shì)相等C點(diǎn)電荷q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力要做功D圖中Oa兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差與Ob兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差不同8(2011江蘇8)粒子從A點(diǎn)射

14、入電場(chǎng)，從B點(diǎn)射出，電場(chǎng)的等勢(shì)面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖7所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢(shì)面 彼此平行，不計(jì)粒子的重力下列說法正確的有 ()圖7A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(shì)能先減小，后增大9如圖8所示，在粗糙程度相同的斜面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無初速度地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的過程中()圖8AM點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)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等于克服摩擦力做的功D小物塊和點(diǎn)電荷Q一定是同種電荷圖910.如圖9所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，ABCCAB

15、30，BC2 m，已知電場(chǎng)線平行于ABC所在的平面，一個(gè)帶電荷量q2106 C的點(diǎn)電荷由A移到B的過程中，電勢(shì)能增加了1.2105 J，由B移到C的過程中電場(chǎng)力做功6106 J，下列說法正確的是 ()AB、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差UBC3 VBA點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)C負(fù)電荷由C點(diǎn)移到A點(diǎn)的過程中，電勢(shì)能增加D該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為1 V/m二、非選擇題11一長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖10所示的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中開始時(shí)，將線與小球拉成水平，然圖10后釋放，小球由靜止開始向下擺動(dòng)，當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過60角時(shí)，小球到達(dá)B點(diǎn)速度恰好為零試求：(1)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB；(2)

16、勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小；(3)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力大小12如圖11所示，固定在水平地面上的絕緣平板置于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與平板平行在絕緣平板上，放置一個(gè)帶負(fù)電的物體圖11(可視為質(zhì)點(diǎn))，物體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.現(xiàn)讓物體以10 m/s的初速度平行于電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，物體沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為4 m已知物體所受電場(chǎng)力大于其最大靜摩擦力，平板足夠大，規(guī)定物體在出發(fā)點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為零，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)物體所受電場(chǎng)力與其所受重力的比值；(2)物體在離出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)處動(dòng)能與電勢(shì)能相等復(fù)習(xí)講義基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引相同正功減少知識(shí)梳理1.(1)路徑初末位置重力(2)Eqd電場(chǎng)線方向2.(1)零勢(shì)能(2)電勢(shì)能的減少量EpAEpB(3)無限遠(yuǎn)處大地二、基礎(chǔ)導(dǎo)引(1)ABC，且A0，B0，CM(3)場(chǎng)強(qiáng)的大小EAEBEC，方向不同；電勢(shì)ABC知識(shí)梳理1.(2)(4)零勢(shì)點(diǎn)2(1)電勢(shì)相等(2)垂直垂直等勢(shì)面電勢(shì)高電勢(shì)低越大越小思考：(1)電勢(shì)是描述電場(chǎng)本身的能的性質(zhì)的物理量，由電場(chǎng)本身