2022屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第八章靜電場第2節(jié)電場能的性質(zhì)課件新人教版

1、第第2 2節(jié)電場能的性質(zhì)節(jié)電場能的性質(zhì)第八章第八章2022必備知識必備知識 預(yù)案自診預(yù)案自診【知識梳理】 一、靜電力做功和電勢能1.靜電力做功(1)特點:靜電力做功與無關(guān),只與電荷量和電荷移動過程始、末位置間的電勢差有關(guān)。(2)計算方法w=qed,只適用于勻強電場,其中d為帶電體在沿 的位移。wab=quab,適用于 。路徑電場方向上任何電場2.電勢能(1)定義:電荷在電場中具有的,稱為電勢能。(2)說明:電勢能具有相對性,通常取無窮遠或大地為電勢能零點。勢能3.靜電力做功與電勢能的關(guān)系電勢能的減少量二、電勢、等勢面1.電勢(1)定義:電荷在電場中某一點的與它的的比值。(2)定義式:。(3)相

2、對性:電勢具有相對性,同一點的電勢因的選取不同而不同。注:電勢是標(biāo)量,有正負之分,其正(負)表示該點電勢比零電勢高(低)。電勢能電荷量零電勢點2.等勢面(1)定義:電場中 的各點構(gòu)成的面。(2)等勢面的特點等勢面一定與電場線,即與電場強度的方向。在上移動電荷時電場力不做功。電場線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度越,反之越。電勢相同垂直垂直等勢面電勢高電勢低大小三、電勢差1.定義:電荷在電場中,由一點a移到另一點b時,電場力所做的功wab與移動的電荷的電荷量q的比值。3.影響因素電勢差uab由 決定,與移動的電荷q及電場力做的功wab,與零勢點的選取。電場本身的性質(zhì)無關(guān)無

3、關(guān)4.電勢差與電勢的關(guān)系:uab=,uab=-uba。5.勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系(1)電勢差與電場強度的關(guān)系式:,其中d為電場中兩點間 的距離。(2)電場強度的方向和大小與電勢差的關(guān)系:電場中,電場強度方向指向最快的方向。在勻強電場中,電場強度在數(shù)值上等于沿方向每單位距離上降低的電勢。a-b u=ed 沿電場線方向電勢降低電場【考點自診】 1.判斷下列說法的正誤。(1)電勢等于零的物體一定不帶電。()(2)電場強度為零的點,電勢一定為零。()(3)a、b兩點的電勢差是恒定的,所以uab=uba。()(4)電場中,電場強度方向是指電勢降落最快的方向。()(5)電勢有正負之分,因此電勢是

4、矢量。()(6)電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi),電勢一定也處處相同。()(7)電勢的大小由電場的性質(zhì)決定,與零電勢點的選取無關(guān)。()(8)電勢差uab由電場本身的性質(zhì)決定,與零電勢點的選取無關(guān)。()2.(多選)(2020山東卷)真空中有兩個固定的帶正電的點電荷,電荷量不相等。一個帶負電的試探電荷置于二者連線上的o點時,僅在電場力的作用下恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)。過o點作兩正電荷連線的垂線,以o點為圓心的圓與連線和垂線分別交于a、c和b、d,如圖所示。以下說法正確的是()a.a點電勢低于o點b.b點電勢低于c點c.該試探電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能d.該試探電荷在c點的電勢能小于在d點的電勢能答案bd

5、解析試探電荷在o點僅在電場力作用下保持靜止,則其所受合力為零。若將試探電荷向左移動少許,則其將在靜電力作用下向左運動,靜電力做正功,電勢能減少,試探電荷帶負電,故由o向a運動過程中電勢升高,同理由o向c運動過程中電勢升高,所以ac連線上o點電勢最低。bd連線上由電勢的疊加可知,o點電勢最高,所以選項a錯誤,b正確。因為ab,cd,試探電荷帶負電,所以epaepb,epcb3.對于負電荷,從a移到b,如果電場力做正功,則a0)的點電荷固定在p點。下列說法正確的是()a.沿mn邊,從m點到n點,電場強度的大小逐漸增大b.沿mn邊,從m點到n點,電勢先增大后減小c.正電荷在m點的電勢能比其在n點的電

6、勢能大d.將正電荷從m點移動到n點,電場力所做的總功為負答案c解析本題以點電荷的電場為背景,意在考查靜電場的電場強度分布規(guī)律和電勢、電勢能、電場力做功的關(guān)系。沿mn邊,從m點到n點,距p點的距離先變小后變大,p點的點電荷帶正電,電場強度,越靠近p點,電場強度越大,電勢越大,所以電場強度先變大后變小,電勢先變大后變小,選項a錯誤,選項b正確;正電荷在電勢高的位置電勢能也大,所以正電荷在m點的電勢能大于其在n點的電勢能,選項c正確;將正電荷由電勢能大的m點移到電勢能小的n點,電場力做正功,選項d錯誤。3.(多選)(2021年1月遼寧省適應(yīng)性測試)電荷量相等的四個點電荷分別固定于正方形的四個頂點,o

7、點是正方形的中心,電場線分布如圖所示,取無限遠處電勢為零。下列說法正確的是()a.正方形右下角電荷q帶正電b.m、n、p三點中n點電場強度最小c.m、n、p三點中m點電勢最高d.負電荷在p點的電勢能比在o點的電勢能小答案ac解析根據(jù)電場線的特點,正方形左上角電荷帶正電,順時針開始,第二個電荷帶負電,右下角電荷帶正電,第四個電荷帶負電,a正確;根據(jù)電場線的疏密,m、n、p三點中m點電場強度最小,b錯誤;依據(jù)對稱性可知,o點電勢為零,m點電勢為零,n、p兩點更接近負電荷,電勢為負,所以三點中m點電勢最高,將負電荷從p點移動到o點,電勢升高,電場力做正功,電勢能減少,所以負電荷在p點的電勢能比在o點

8、的電勢能大,c正確,d錯誤。故選ac?？键c二考點二公式公式u=ed的拓展應(yīng)用的拓展應(yīng)用(師生共研師生共研)1.兩個推論(2)如圖乙所示,abcd,且ab=cd,則uab=ucd。2.三點妙用(1)解釋等差等勢面的疏密與電場強度大小的關(guān)系,當(dāng)電勢差u一定時,電場強度e越大,則沿電場強度方向的距離d越小,即電場強度越大,等差等勢面越密。(2)定性判斷非勻強電場電勢差的大小關(guān)系,如距離相等的兩點間的電勢差,e越大,u越大;e越小,u越小。(3)利用-x圖像的斜率判斷沿x軸方向電場強度ex隨位置的變化規(guī)律。在-x圖像中斜率,斜率的大小表示電場強度的大小,正負表示電場強度的方向?！镜淅?】 (2018全

9、國卷)如圖,同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強電場中,電場方向與此平面平行,m為a、c連線的中點,n為b、d連線的中點。一電荷量為q(q0)的粒子從a點移動到b點,其電勢能減小w1;若該粒子從c點移動到d點,其電勢能減小w2。下列說法正確的是()a.此勻強電場的場強方向一定與a、b兩點連線平行d.若w1=w2,則a、m兩點之間的電勢差一定等于b、n兩點之間的電勢差答案bd解析 設(shè)a、b、c、d四點的電勢分別為a、b、c、d,粒子從a點移到b點,其電勢能減小,則電場力做正功,電場力與a、b連線平行或成銳角,電場方向不一定與a、b連線平行,同理,電場方向不一定與c、d連線平行,思維點撥 正電荷

10、的電勢能減小時,一定是由高電勢的地方向低電勢的地方移動,但不一定是沿著電場線移動。方法技巧巧用“等分法”解答勻強電場性質(zhì)的有關(guān)問題(1)在勻強電場中,除了等勢線外,沿任意直線方向,電勢降落都是均勻的,故在同一直線上間距相同的兩點間電勢差大小相等。如果某兩點間的電勢差為u,把這兩點間的距離等分為n段,則每段兩端點的電勢差大小等于,采用這種等分間距求解電勢問題的方法,叫等分法。(2)若已知勻強電場中某幾點的電勢,要求其他點的電勢時,一般采用“等分法”在電場中找與待求點的電勢相同的等勢點。等分法也常用在畫電場線的問題中?！緦c演練】 4.(2020山東煙臺高三一模)如圖所示,在xoy平面內(nèi)有一勻強電

11、場,以坐標(biāo)原點o為圓心的圓,與x、y軸的交點分別為a、b、c、d,從坐標(biāo)原點o向紙面內(nèi)各個方向以等大的速率射出電子,可以到達圓周上任意一點,而到達b點的電子動能增加量最大。則()a.電場線與x軸平行b.a點電勢大于c點電勢c.在圓周上的各點中,b點電勢最高d.電子從o點射出至運動到b點過程中,其電勢能增加答案 c解析 從坐標(biāo)原點o到達b點的電子動能增加量最大,即電場力做正功最多,故b點電勢最高,則電場線與y軸平行,選項a錯誤、c正確;x軸與電場線垂直為等勢線,a點電勢等于c點電勢,選項b錯誤;電子從o點射出至運動到b點過程中,動能增加,電勢能減小,選項d錯誤。5.(2020山西太原模擬)如圖所

12、示,勻強電場中的六個點a、b、c、d、e、f為正八面體的六個頂點,已知be中點o的電勢為零,a、b、c三點的電勢分別為7v、-1v、3v,則e、f兩點的電勢分別為()a.2v、-2vb.1v、-3vc.1v、-5vd.2v、-4v答案 b解析 如圖所示,設(shè)ab的中點為m,mo平行于ae,且ae=2mo,根據(jù)u=ed可知沿著ae方向電勢變化量是沿mo方向的2倍,而m點電勢為3v,即umo=3v,故有uae=6v,由此可知e點電勢為1v;根據(jù)正八面體的特點可知,ae平行于cf,故沿cf方向電勢降低為ucf=6v,由此可得f點電勢為-3v,故b正確;a、c、d錯誤?？键c三考點三電場線等勢面及運動軌跡

13、電場線等勢面及運動軌跡問題問題(師生共研師生共研)1.幾種常見的典型電場的等勢面比較電場等勢面(實線)圖樣重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面電場等勢面(實線)圖樣重要描述兩等量異種點電荷的電場在連線的中垂線上,電勢為零兩等量同種點電荷的電場在連線上,中點電勢最低,而在連線的中垂線上,中點電勢最高2.在電場中帶電粒子運動軌跡問題的分析方法(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場方向或電荷的正負。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功的正負,從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等。(3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律

14、判斷動能的變化情況?！镜淅?】 (2020北京順義一模)如圖所示,實線為方向未知的三條電場線,虛線1、2、3分別為三條等勢線,三條等勢線與其中一條電場線的交點依次為m、n、q點,已知mn=nq,電荷量相等的a、b兩帶電粒子從等勢線2上的o點以相同的初速度飛出,僅在電場力作用下,兩粒子的運動軌跡如圖中虛線a、b所示,則()a.a粒子一定帶正電,b粒子一定帶負電b.mn兩點電勢差|umn|等于nq兩點電勢差|unq|c.a粒子的加速度逐漸增大,b粒子的加速度逐漸減小d.a粒子從出發(fā)到等勢線3過程的動能變化量比b粒子從出發(fā)到等勢線1過程的動能變化量小答案 d解析 由題圖可知,a粒子的軌跡方向向右彎曲

15、,a粒子所受電場力方向向右,b粒子的軌跡向左彎曲,b粒子所受電場力方向向左,由于電場線方向未知,無法判斷粒子的電性,故a錯誤;由題可知,a所受電場力逐漸減小,加速度減小,b所受電場力增大,加速度增大,故c錯誤;已知mn=nq,由于mn段電場強度大于nq段電場強度,所以mn兩點電勢差|umn|大于nq兩點電勢差|unq|,故b錯誤;根據(jù)電場力做功公式w=uq,|umn|unq|,a粒子從等勢線2到3電場力做功小于b粒子從等勢線2到1電場力做功,所以a粒子到達等勢線3的動能變化量比b粒子到達等勢線1的動能變化量小,故d正確。思維點撥 帶電粒子電性和電場線方向均不確定,但粒子所受電場力一定指向軌跡的

16、內(nèi)側(cè),由此可以判斷電場力的方向及做功情況,進一步判斷電勢能變化。素養(yǎng)微點核心素養(yǎng) 素養(yǎng)角度具體體現(xiàn)物理觀念物質(zhì)觀帶電粒子、電場運動與相互作用觀帶電粒子在電場力作用下的運動能量觀能量守恒定律科學(xué)思維模型構(gòu)建電場線曲線運動科學(xué)推理利用曲線運動的特點、電勢能、電勢和電勢差、動能定理或能量守恒定律綜合分析【對點演練】 6.(多選)(2020江蘇南通二模)如圖所示,虛線a、b、c是電場中的三個等勢面,實線為一個帶負電的質(zhì)點僅在電場力作用下的運動軌跡,p、q是軌跡上的兩點。下列說法正確的是()a.質(zhì)點在q點時的電勢能比p點時小b.質(zhì)點在q點時的加速度方向與等勢面a垂直c.三個等勢面中等勢面a的電勢最低d.質(zhì)點在q點時