2011年高考物理二輪復(fù)習(xí) 電場(chǎng)能的性質(zhì) 新人教版

1、電場(chǎng)能的性質(zhì)【知識(shí)梳理】1電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能 電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功只與電荷的_有關(guān)，與電荷經(jīng)過(guò)的_無(wú)關(guān)。電場(chǎng)力做功的計(jì)算公式： W = _；在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做的功W = _，其中d為沿電場(chǎng)線方向的位移。 電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電勢(shì)能_；電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電勢(shì)能_。電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能變化的負(fù)值，即WAB = EpAEpB。 電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能，等于把它從該點(diǎn)移動(dòng)到_位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功。電勢(shì)能是相對(duì)的，通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零2電勢(shì) 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，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)，用表示.在數(shù)值

2、上等于單位正電荷由該點(diǎn)移到零電勢(shì)點(diǎn)時(shí)_，電勢(shì)是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向，但有正負(fù)。 公式： = _（與試探電荷無(wú)關(guān)）；單位：伏特（V） 電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)_（電場(chǎng)線指向電勢(shì)_的方向）。 零電勢(shì)位置的規(guī)定：電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)的選擇有關(guān)，即電勢(shì)的數(shù)值決定于零電勢(shì)的選擇（大地或無(wú)窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零）。3等勢(shì)面 定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。 等勢(shì)面的特點(diǎn)： 等勢(shì)面一定和電場(chǎng)線_； 等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力_功； 電場(chǎng)線總是由電勢(shì)_的等勢(shì)面指向電勢(shì)_的等勢(shì)面； 電場(chǎng)線越密的地方，等差等勢(shì)面越_。4電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度 電勢(shì)差：電荷q在電場(chǎng)中A

3、、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）。 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， 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)沿電場(chǎng)線方向的距離的乘積；即U = _，也可以寫(xiě)作E = _（如圖所示）。 電勢(shì)具有相對(duì)性，而電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，電勢(shì)差具有絕對(duì)性.【考點(diǎn)辨析】考點(diǎn)1電場(chǎng)中的功能關(guān)系：對(duì)電場(chǎng)力做功的理解可類(lèi)比重力做功.電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加.1功能關(guān)系 若只有電場(chǎng)力做功，_與_之和保持不變； 若只有

4、電場(chǎng)力和重力做功，_與_之和保持不變； 除重力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體_的變化。2電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)：電場(chǎng)力對(duì)某電荷做的功與_無(wú)關(guān)，只與_的電勢(shì)差有關(guān)。3電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法 由公式W = Fscos計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為W = qEsE，式中sE為電荷初末位置在電場(chǎng)方向上的距離。 由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系計(jì)算，WAB = EAB = qUAB，對(duì)任何電場(chǎng)都適用。當(dāng)U AB > 0，q > 0或UAB < 0，q < 0時(shí)，W > 0；否則W < 0。 由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場(chǎng)力 + W其他力 = Ek.考點(diǎn)2電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小、

5、正負(fù)的判斷方法1根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷：離場(chǎng)源正電荷越近，電勢(shì)越_，正檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能（為正值）越_，負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能（為負(fù)值）越_；離場(chǎng)源負(fù)電荷越近，電勢(shì)越_，正檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能（為負(fù)值）越_，負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能（為正值）越_。2根據(jù)電場(chǎng)線判斷：順著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸_，檢驗(yàn)正電荷（或負(fù)電荷）的電勢(shì)能逐漸_（_）；逆著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸_，檢驗(yàn)正電荷（或負(fù)電荷）的電勢(shì)能逐漸_（_）。3根據(jù)電場(chǎng)力做功判斷：電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功時(shí)，正電荷由_電勢(shì)（電勢(shì)能_）的點(diǎn)移向_電勢(shì)（電勢(shì)能_）的點(diǎn)；電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功時(shí)，負(fù)電荷由_電勢(shì)（電勢(shì)能_）的點(diǎn)移向_電勢(shì)（電勢(shì)能_）的點(diǎn).考點(diǎn)3電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、

6、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較（注：電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電場(chǎng)力的功、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)別，而矢量的正負(fù)表示方向）電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能意義描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)描述電場(chǎng)做功的本領(lǐng)描述電荷在電場(chǎng)中的能量，電荷做功的本領(lǐng)定義若B點(diǎn)電勢(shì)為0，則A = UAB = A 0Ep = q矢標(biāo)性矢量：方向?yàn)檎姾傻氖芰Ψ较驑?biāo)量：有正負(fù)，正負(fù)只表示大小標(biāo)量:有正負(fù)，正負(fù)只是比較電勢(shì)的高低正電荷在正電勢(shì)位置有正電勢(shì)能，簡(jiǎn)化為：正正得正，負(fù)正得負(fù)，負(fù)負(fù)得正決定因素由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無(wú)關(guān)由電場(chǎng)本身決定，大小與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，具有相對(duì)性由電場(chǎng)本身的兩點(diǎn)間差異決

7、定，與參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)由電荷量和該點(diǎn)電勢(shì)二者決定，與參考點(diǎn)的選取有關(guān)相互關(guān)系場(chǎng)強(qiáng)為零的地方電勢(shì)不一定為零電勢(shì)為零的地方場(chǎng)強(qiáng)不一定為零零場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域兩點(diǎn)電勢(shì)差一定為零，電勢(shì)差為零的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)不一定為零場(chǎng)強(qiáng)為零，電勢(shì)能不一定為零，電勢(shì)為零，電勢(shì)能一定為零聯(lián)系勻強(qiáng)電場(chǎng)中U = Ed（d為A、B間沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離）；電勢(shì)沿場(chǎng)強(qiáng)方向降低最快；UAB = A B ； 考點(diǎn)4典型電場(chǎng)等勢(shì)面的比較電場(chǎng)等勢(shì)面（實(shí)線）重要描述電場(chǎng)等勢(shì)面（實(shí)線）重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于電場(chǎng)線的一簇平面等量異種電荷的電場(chǎng)連線中垂線上的電勢(shì)為零點(diǎn)電荷的電場(chǎng)以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面等量同種電荷的電場(chǎng)連線上，中點(diǎn)電勢(shì)最低，而在中垂線上，中點(diǎn)電勢(shì)

8、最高【典題例題】例1 由如圖所示的電場(chǎng)線可判定 （ ）A該電場(chǎng)一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)BA點(diǎn)的電勢(shì)一定低于B點(diǎn)的電勢(shì)C負(fù)電荷放在B點(diǎn)的電勢(shì)能比放在A點(diǎn)的電勢(shì)能大D負(fù)電荷放在B點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向向右例2有一帶電荷量為q = 3×10-6 C的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)克服電場(chǎng)力做功6×10 -4 J，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功9×10-4 J。試求： AB、BC、CA間的電勢(shì)差各為多少？ 以B點(diǎn)為零勢(shì)點(diǎn)，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？ 比較電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能的高低。例3如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn).在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中，a30°、c90°

9、;，電場(chǎng)方向與三角形所在平面平行.已知a、b和c點(diǎn)的電勢(shì)分別為V、V和2 V。該三角形的外接圓上最低、最高電勢(shì)分別為 （ ）AV、V B0 V、4 VCV、V D0 V、3 V例4如圖所示，a、b、c是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，已知a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為a = 8 V，b = 4 V，c = 2 V，已知ab = 10cm，ac = 5cm，ac和ab夾角為60°，試確定場(chǎng)強(qiáng)的方向和大小。例5如圖所示，在粗糙的斜面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)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(guò)程中 （ ）A小物塊所受的電場(chǎng)力減小B小物塊的

10、電勢(shì)能可能增加C小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定小于克服摩擦力做的功DM點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)例6如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且相鄰兩等勢(shì)線間的電勢(shì)差相等.一正電子在等勢(shì)線U3上時(shí)，具有動(dòng)能20 J，它在運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線U1上時(shí)，速度為零.令U2 = 0，那么，當(dāng)該電荷的電勢(shì)能為4 J 時(shí)，其動(dòng)能大小為 （ ）A16 J B10 J C6 J D 4 J例7如圖所示，MN為水平放置的金屬板，板中央有一個(gè)小孔O，板下存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E.AB是一根長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m的均勻帶正電的絕緣細(xì)桿.現(xiàn)將桿下端置于O處，然后將桿由靜止釋放，桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持豎直.當(dāng)桿下落 l/3時(shí)速度

11、達(dá)到最大，求： 細(xì)桿帶電荷量； 桿下落的最大速度； 若桿沒(méi)有全部進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度減小為零，求此時(shí)桿下落的位移。例8如圖，直角三角形的斜邊AC（足夠長(zhǎng)）傾角為30°，底邊BC長(zhǎng)為2L，處在水平位置，斜邊AC是光滑絕緣的，在底邊BC的中點(diǎn)處O放置一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷，其電荷量為Q.有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的小球，從斜面頂端A點(diǎn)處沿斜邊由靜止滑下，滑到斜邊上的垂足D時(shí)，速度為V，加速度為a.求它剛剛滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大小和加速度大小。參考答案：【知識(shí)梳理】1始末位置、路徑、qU、qEd、減少、增加、零勢(shì)能面2電場(chǎng)力所做的功、Ep/q、降低、降低、3垂直、不做、高、低、密4WAB/q、A B、

12、Ed、U/d、【考點(diǎn)辨析】考點(diǎn)11電勢(shì)能、動(dòng)能、電勢(shì)能、機(jī)械能（重力勢(shì)能與動(dòng)能之和）、機(jī)械能2路徑、初末位置考點(diǎn)21高、大、小、低、小、大2降低、減小（增加）、升高、增加（減小）3高（大）、低（小）、低（大）、高（?。镜湫屠}】例1 C；由圖可知，該電場(chǎng)線為直線，在我們常接觸的電場(chǎng)中，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線為直線，但點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線也是直線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.電勢(shì)的高低可根據(jù)電場(chǎng)線由高電勢(shì)指向低電勢(shì)判斷，則A>B，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.由于A>B，故正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大，而負(fù)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能大，因此選項(xiàng)C正確.負(fù)電荷在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向相反，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。例2 負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)

13、移到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功，即WAB=6×10-4 JAB 間的電勢(shì)差 UAB = WAB/q = 200V；BC間的電勢(shì)差 UBC = WBC/q = 300V；CA間的電勢(shì)差 UCA = UCB + UBA = UBC + (UAB) = 100 V。 因B點(diǎn)的電勢(shì)為零，由UAB = A B 得 A點(diǎn)的電勢(shì)A = UAB = 200 V；由UBC = B C得 C點(diǎn)的電勢(shì)C = UBC = 300 V. 電荷從A到C電場(chǎng)力做的功 WAC = WAB + WBC = 3×10-4 J 電勢(shì)能減小，電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能高。例3 B；如圖所示，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)面是平行等間

14、距排列，且電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)均勻降落，取ab的中點(diǎn)O，即為三角形的外接圓的圓心，且該點(diǎn)電勢(shì)為2 V，故Oc為等勢(shì)面，MN為電場(chǎng)線，方向沿MN方向.，故UON=2 V，N點(diǎn)電勢(shì)為零，為最低電勢(shì)點(diǎn)，同理M點(diǎn)電勢(shì)為4 V，為最高電勢(shì)點(diǎn)例4 因?yàn)閁ab=ab=12 V，所以ab的中點(diǎn)d的電勢(shì)為d=2V，過(guò)a點(diǎn)作等勢(shì)線cd的垂線ae，ae為一條電場(chǎng)線，如圖所示. 有得.例5 AC；Q為點(diǎn)電荷，由于M點(diǎn)距點(diǎn)電荷Q的距離比N點(diǎn)距點(diǎn)電荷Q的距離小，所以小物塊在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力小于在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力，選項(xiàng)A正確.由小物塊的初、末狀態(tài)可知，小物塊從M到N的過(guò)程先加速再減速，而重力和摩擦力均為恒力，所以電荷間的庫(kù)侖力為斥力，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.由功能關(guān)系可知，克服摩擦力做的功等于電勢(shì)能的減少量和重力勢(shì)能的減少量之和，故選項(xiàng)C正確.因不知Q和物塊的電性，無(wú)法判斷電勢(shì)高低，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.例6 C；正電荷從等勢(shì)線U3運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線U1上時(shí)，克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加了20 J，由U12=U23知U1=U3，則點(diǎn)電荷在等勢(shì)線U1處電勢(shì)能為10 J，在U3處電勢(shì)能為10 J，正電子的總能量E10 J.當(dāng)電勢(shì)能為4 J時(shí)，動(dòng)能應(yīng)為6 J，選項(xiàng)C正確.例7 （1）