2012屆高三物理第一輪復(fù)習(xí)電場能的性質(zhì)的描述學(xué)案新人教版

1、第二課時(shí)電場能的性質(zhì)的描述第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識(shí)一、電勢能知識(shí)講解(1)定義電荷在電場中具有的勢能叫電勢能.類似于物體在重力場中具有重力勢能.用日表示.(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系電荷在電場中A點(diǎn)具有的電勢能為e A,在B點(diǎn)具有的電勢能為e B,電荷從A到B靜電力做 的功就等于電勢能的減少量，即WAe= a- B.即靜電力做正功，電荷電勢能一定減少，靜電力做負(fù)功，電荷電勢能一定增加(3)電勢能的大小若規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢能為零，EpB=0,則epa=Wb即電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)所做的功說明： 上述關(guān)系既適應(yīng)于勻強(qiáng)電場，也適應(yīng)于非勻強(qiáng)電場；既適應(yīng)

2、于正電荷，也適應(yīng) 于負(fù)電荷.電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能的大小與零電勢能點(diǎn)的選取有關(guān)，但電荷在某兩點(diǎn)之間的 電勢能之差與零電勢能的選取無關(guān).通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢 能規(guī)定為零.活學(xué)活用1.如圖所示，固定在 Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場中有M N兩點(diǎn)，已知 MQ NQ.下列敘述正確的是()A.若把一正的點(diǎn)電荷從 M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場力對該電荷做功，電勢能減少B.若把一正的點(diǎn)電荷從 M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則該電荷克服電場力做功，電勢能增加C.若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從 M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場力對該電荷做功，電勢能減少D.若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從 M點(diǎn)移到N點(diǎn)，再從

3、N點(diǎn)沿不同路徑移回到 M點(diǎn)，則該電荷克服 電場力做的功等于電場力對該電荷所做的功，電勢能不變解析：由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的特點(diǎn)可知：M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢，即UMN0,由亞=4代口：移動(dòng)電荷由M到N,若為正電荷，電場力做正功；若移動(dòng)的是負(fù)電荷，電場力做負(fù)功，電勢能 的判斷可以用以下三種方法：方法一據(jù)Ep=q判斷.若為正電荷，則 Ep命&n,從M到N電勢能降低；若為負(fù)電荷，則Ep床Epn,從M到N,電勢能升高.方法二利用電場力做功判斷.若為正電荷，電場力做正功，電勢能降低；若為負(fù)電荷，電場力做負(fù)功，電勢能升高.方法三用推論判斷.對正電荷，因m n,故&向Epn；對負(fù)電荷，Ep廬EpN.綜上所述，選項(xiàng)A

4、D正確.答案：AD二、電勢知識(shí)講解(1)定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢，用 表本.一Ep(2)定義式：.q(3)特點(diǎn)：電勢是標(biāo)量.某點(diǎn)電勢大于零，表明該點(diǎn)電勢比零電勢點(diǎn)高；某點(diǎn)電勢小 于零，表明該點(diǎn)電勢比零電勢點(diǎn)低.電場中某點(diǎn)電勢值與電場本身和零電勢點(diǎn)的選擇有關(guān)，一般選取無窮遠(yuǎn)處或大地電勢為零.電場中沿著電場線的方向電勢越來越低.場強(qiáng)的方向是電勢降落最快的方向.活學(xué)活用2.如圖所示，電子在一條直線上從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，電勢能增加，試判定 a,b兩點(diǎn)電勢高低.-4bb指向a.解析：方法一利用電場線方向來判斷由于電勢能增加，電場力一定做負(fù)功，即電場力方向和電荷運(yùn)

5、動(dòng)方向相反，從而負(fù)電荷受電場力的方向和場強(qiáng)方向相反，場強(qiáng)方向應(yīng)是由a指向b,因此電場線的方向從 a指向b.順著電場線方向電勢越來越低，a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢高.方法二利用電場力做功公式來判斷.由于電勢能增加，電場力一定做負(fù)功，即Wb為負(fù)值，而q是負(fù)電荷，即 q為負(fù)值.由Wb=q( a- b)得知 a b0,故 a b.方法三利用電勢能判斷.正電荷q為正值，在電勢越高的地方電勢能越大，而對負(fù)電荷q為負(fù)值，在電勢越高的地方電勢能越小，而本題已知條件是負(fù)電荷在a點(diǎn)電勢能較小，故 a點(diǎn)電勢高.三、電勢差、等勢面知識(shí)講解1 .電勢差(1)定義：電荷q在電場中A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場力所做的功WAb跟它的電荷

6、量q的比值，叫做 A、B兩點(diǎn)間的電勢差，也叫電壓 .(2)公式：UAB=WAB/q單位：V,是標(biāo)量.2 .等勢面(1)定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做等勢面(2)等勢面和電場線的關(guān)系：電場線總是與等勢面垂直，且由高等勢面指向低等勢面； 電場線越密的地方，等勢面越密；沿等勢面移動(dòng)電荷，電場力不做功，沿電場線移動(dòng)電荷， 電場力一定做功.活學(xué)活用3 .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()20 Vh *24 VA.4 VB.8 VC

7、.12 VD.24 V解析：方法一在勻強(qiáng)電場中，沿任何方向電勢都是均勻降落的，所以Uba=UCd,即 b- a= c- d，故c點(diǎn)的電勢c=8 V,故B項(xiàng)正確.方法二利用等勢面法利用等分法在電場中找等勢點(diǎn)，是解決此類問題的有效方法：Ubd= b- d=20 V,連接bd并將bd五等分，如右圖所示.則e點(diǎn)電勢為20 V, h點(diǎn)電勢為8 V,由于ae在同一等勢面上， 又ae / ch,故過c的等勢面過 h點(diǎn)，故c=8 V.b答案：B第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解題技法一、電勢高低的判定方法技法講解1 .電勢順著電場線的方向逐漸降低，“順”的含義是初末位置連線與電場線方向間的夾角小于90。，所以電場線方向

8、是電勢降低最快的方向.2 .通過計(jì)算電勢差UAB=VWq,結(jié)合UAb=a-b來判斷，若UAb0,則ab；若UAb=0,則 A= B,若 UAb 0,則 A Ml 0C. nV mV 0D. Ml N0解析：比較電勢高低，可根據(jù)電勢的定義進(jìn)行處理：以無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，根據(jù)的定義求出M N兩點(diǎn)的電勢,然后進(jìn)行比較根據(jù)電勢定義式a WAO 得qWMO一一 一 96.0 10WNO_ 97.0 10,所以 N M B B解析：負(fù)電荷在電場中只受電場力作用而做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可知電場是勻強(qiáng)電場，故A 對 .由于電場力對負(fù)電荷做正功，動(dòng)能增加，則電勢能減小，故D又.答案： D三、帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的綜

9、合分析技法講解(1) 據(jù)電場線的性質(zhì)分析( 1 )電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小，切線方向表示場強(qiáng)方向(2) 正電荷受到的電場力方向與場強(qiáng)方向一致，負(fù)電荷則相反(3) 順著電場線方向電勢降低(4) 正電荷順著電場線移動(dòng)電場力做正功，電勢能降低；負(fù)電荷順著電場線移動(dòng)電場力做負(fù)功，電勢能升高，逆著電場線移動(dòng)則相反2. 結(jié)合電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡分析物體的運(yùn)動(dòng)軌跡由初速度與受力決定，所以根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可判定其運(yùn)動(dòng)方向和受力方向，運(yùn)動(dòng)方向沿軌跡的切線方向，軌跡為直線時(shí)，電場力與其他力的合力與軌跡共線，軌跡為曲線時(shí)，所受合力指向軌跡曲率圓心方向，若運(yùn)動(dòng)方向與受力方向間夾角小于90，則此力做正功，若粒子只受電

10、場力作用，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向與電場力方向間夾角可判定電場力做功的正負(fù)，進(jìn)而判定電勢能的高低、變化等3. 結(jié)合等勢面分析同一等勢面上各點(diǎn)電勢處處相等，電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)，電場力不做功，電勢能不變化；電場線垂直于等勢面，由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；等勢面的疏密反映了場強(qiáng)的大小，結(jié)合等勢面的這些特點(diǎn)，也可分析電荷在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，各量的變化典例剖析例3圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡， a、 b 是軌跡上的兩點(diǎn)，若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是A.帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的受力方向C.帶

11、電粒子在a,b兩點(diǎn)的速度何處較大D.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的電勢能何處較大解析：盡管本題不涉及計(jì)算，但對同學(xué)們的分析能力要求很高.由于本題中的帶電粒子沒有告訴你是正還是負(fù)，似乎給分析帶來一定的難度，但從電場線分布看，場源電荷在左側(cè)，從軌跡看受力指向左側(cè)，即帶電粒子與點(diǎn)電荷電性相反，但不能具體判斷出帶電粒子的電性，A錯(cuò).粒子受力指向左側(cè)，且此力為電場力與電場線共線，可判出粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向沿電場線向左方，B正確.若粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，則電場力與運(yùn)動(dòng)方向間夾角大于90 ,電場力做負(fù)功，電勢能升高ebea,動(dòng)能減少VaVb,所以C D都正確.答案：CD例4如圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、

12、2、3、4,相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0.一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a,b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26 eV和5 eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢能變?yōu)?8 eV,它的動(dòng)能應(yīng)為01234A.8 eVB.13 eVC.20 eVD.34 eV解析：等勢面3的電勢為零，則電勢能也為零.由于兩相鄰等勢面的電勢差相等，又知&aRb,則a點(diǎn)的電勢能可表示為-2qU（U為相鄰兩等勢面的電勢差）,b點(diǎn)的電勢能可表示為 qU.由于總的能量守恒，則有：Eka+（-2qU尸E kb+qU,即 26-2qU=5+qU,解得 qU=7 eV,則總能量為 7 eV+5 eV=12

13、 eV當(dāng)電勢能為-8 eV的，動(dòng)能 Ek=12- （-8） eV=20 eV.答案：C第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨堂訓(xùn)練1 如圖所示，在矩形ABCD勺AD邊和BC邊的中點(diǎn)M和N各放一個(gè)點(diǎn)電荷，它們分別帶等量的正？負(fù)電荷.E?F是AB邊和CD邊的中點(diǎn)，P?Q兩點(diǎn)在MN的連線上，MP=QN對于E?F?P?Q四點(diǎn)，其中電場強(qiáng)度相 同？電勢相等的兩點(diǎn)是（）A.E 和 FB.P 和 QC.A 和 BD.C 和 D解析：電場強(qiáng)度用電場線疊加分析可知E、F兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同.沿電場線方向，電勢降低，逆電場線方向電勢增加，由等量異種電荷電場線、等勢線分布情況可知E、F兩點(diǎn)電勢相等.答案：A2.一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電

14、荷量 q=2.0 X 10-9 C,在靜電場中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過程中， 除電場力外，其他力做的功為 6.0 X 10-5 J ,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0 X 10-5 J ,則a、b兩點(diǎn)間的電勢差5為()A. 3.0 X 104 VB. 1.0 X 104 VC. 4.0 X 104 VD. 7.0 X 104 V解析：由動(dòng)能定理有：Wb+WFAEk.Wb= A Ek-W外=8.0 X 10-5 J-6.0 X 10-5 J=2.0 X 10-5 J.又 Wb=qUb,5故Wab2.0 10 9 V 1.0 104V, B正確.q 2.0 109答案：B3 .如圖所示，矩形金屬片 AB放在電

15、荷+Q的左側(cè)，。為金屬片的中點(diǎn)，點(diǎn)電荷 Q和O點(diǎn)的連 線恰與金屬片垂直，此時(shí) A O B三點(diǎn)的電勢分別為 A、 。、 b;若把金屬片取走，原來 A O B三點(diǎn)所在處的電勢分別為a、 o、 b.則下列說法中正確的是()71A A = O = B B A =B OC A= O= B D A= B b cD.電子從位置1到2和從位置3到4的過程中電場力做功的大小關(guān)系W12=2W34解析：由電子射入電場后的運(yùn)動(dòng)軌跡可知場源點(diǎn)電荷為負(fù)點(diǎn)電荷，沿著電場線方向電勢 降低，即a b B CB.EcEb EaC.UabV UBcA B C,即 A 貝U B正確.盡管AB=BCD.Uab=Ubc解析：從A到B再到

16、C是順著電場線的方向，電勢應(yīng)逐漸降低，所以 正確.A、R C三點(diǎn)中A處電場線最疏，C處電場線最密，所以EaV EbV Ec, 但Ea 0, W電 0,故 W電 VW,即 C X.答案：AC8 .如圖所示，圖中 K、L、M為靜電場中的3個(gè)相距較近的等勢面.一帶電粒子射入此靜電 場中后，沿abcde軌跡運(yùn)動(dòng).已知 k l m,且粒子在ab段做減速運(yùn)動(dòng).下列判斷中正確的 是()A.粒子帶負(fù)電B.粒子在a點(diǎn)的加速度大于在 b點(diǎn)的加速度C.粒子在a點(diǎn)與e點(diǎn)的速度大小相等D.粒子在a點(diǎn)的電勢能小于在 d點(diǎn)的電勢能解析：因?yàn)閗1),到達(dá)D點(diǎn)時(shí)動(dòng)能恰好為零，小滑塊最終停在 。點(diǎn)，求：鼠.以虹川A C O D

17、R(1)小滑塊與水平板面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)科;(2)OD兩點(diǎn)間的電勢差UOd；(3)小滑塊運(yùn)動(dòng)的總路程S.解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理.COW電+W=nEo-E0 ODW電+W=0-nE0 W=-mgL 4根據(jù)題意W=-W電聯(lián)立解得科=2E/Lmg(2)根據(jù)動(dòng)能定理，O到D過程有qUOD-ji mg =O-nE0解得Uod=旦（1-2n）2q(3)由初始C點(diǎn)至最終停止于。點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理有 qUC-mgS=0-Euc4-UoDD聯(lián)立解得總路程(2n機(jī)答案：2E0/Lmg 2E02q2n2n 1 L3 411.為使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在一勻強(qiáng)電場中沿直線勻速地由A運(yùn)動(dòng)到B,必須對該電荷施加一個(gè)恒力F,如圖

18、所示，若AB=0.4 m = 3 7V.(不計(jì)負(fù)電荷受到的重力),q=-3 X 10-7 C,F=1.5 X 10-4 N, A 點(diǎn)的電勢 Ua=100(1)在圖中用實(shí)線畫出電場線，用虛線畫出通過A、B兩點(diǎn)的等勢線，并標(biāo)明它們的電勢.(2)求q在由A到B的過程中電勢能的變化量是多少?解析：(1)因?yàn)辄c(diǎn)電荷在電場中勻速運(yùn)動(dòng)所以F-qE=0_4F 1.5 10E 1 N/C 500 N/Cq 3 107方向與F的方向相同.UAe=E- AB - cos a =500x 0.4 x 0.8 V=160 V.b= a-Uae=100-160=-60 V電場線和等勢線如圖所示(2)電勢能的增加量為AEA E=-W 電AE=-qUAB=3X 10-7 X 160 J=4.8 X10-5 J.答案：(1)如圖(2) 4.8 X10-5 J12.在