2025高考物理步步高同步練習(xí)必修3學(xué)習(xí)筆記第十章　靜電場(chǎng)中的能量電勢(shì)能和電勢(shì)

2025高考物理步步高同步練習(xí)必修3學(xué)習(xí)筆記第十章靜電場(chǎng)中的能量1電勢(shì)能和電勢(shì)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道靜電力做功的特點(diǎn)，掌握靜電力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系.2.理解電勢(shì)能、電勢(shì)的概念，知道電勢(shì)、電勢(shì)能的相對(duì)性．一、靜電力做功的特點(diǎn)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力所做的功與電荷的起始位置和終止位置________，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑________．二、電勢(shì)能1．定義：電荷在______中具有的勢(shì)能，用Ep表示．2．靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化量．表達(dá)式：WAB＝________________________.(1)靜電力做正功，電勢(shì)能________；(2)靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能________．3．電勢(shì)能的大小：電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到________時(shí)靜電力所做的功．4．電勢(shì)能具有相對(duì)性電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定：通常把電荷在離場(chǎng)源電荷____________處或把電荷在________________的電勢(shì)能規(guī)定為0.三、電勢(shì)1．定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的____________與它的____________之比．2．公式：φ＝____________.3．單位：在國(guó)際單位制中，電勢(shì)的單位是________，符號(hào)是V，1V＝1J/C.4．電勢(shì)高低的判斷：沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸_______________________________．5．電勢(shì)的相對(duì)性：只有在規(guī)定了零電勢(shì)點(diǎn)之后，才能確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，一般選__________或離場(chǎng)源電荷____________處的電勢(shì)為0.6．電勢(shì)是________(填“矢”或“標(biāo)”)量，只有大小，沒(méi)有方向．1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)只有在帶電體只受靜電力作用的條件下，靜電力做功才與路徑無(wú)關(guān)．()(2)負(fù)電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)方向移動(dòng)時(shí)，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．()(3)某電場(chǎng)中，帶電物體在A(yíng)點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpA＝5J，在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpB＝－8J，則EpA＞EpB.()(4)某電場(chǎng)中，A點(diǎn)的電勢(shì)φA＝3V，B點(diǎn)的電勢(shì)φB＝－4V，則φA＞φB.()(5)根據(jù)電勢(shì)的定義式φ＝eq\f(Ep,q)可知，電荷q的電荷量越大，電勢(shì)越低．()2.如圖所示，把電荷量為－5×10－9C的電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能________(選填“增大”或“減小”)．若A點(diǎn)的電勢(shì)為φA＝15V，B點(diǎn)的電勢(shì)為φB＝10V，則電荷在A(yíng)點(diǎn)和B點(diǎn)具有的電勢(shì)能分別為EpA＝____________J，EpB＝____________J，此過(guò)程靜電力所做的功WAB＝____________J.一、靜電力做功的特點(diǎn)電勢(shì)能導(dǎo)學(xué)探究1.如圖所示，試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，(1)沿直線(xiàn)從A移動(dòng)到B，靜電力做的功為多少？(2)若q沿折線(xiàn)AMB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？(3)若q沿任意曲線(xiàn)從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？由此可得出什么結(jié)論？2．(1)物體從高處向低處運(yùn)動(dòng)，重力做什么功？物體的重力勢(shì)能如何變化？重力做功和物體的重力勢(shì)能變化有什么關(guān)系？(2)①正電荷順著電場(chǎng)線(xiàn)移動(dòng)，靜電力做什么功？電荷的電勢(shì)能如何變化？②負(fù)電荷順著電場(chǎng)知識(shí)深化1．靜電力做功的特點(diǎn)靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與具體路徑無(wú)關(guān)，這與重力做功的特點(diǎn)相似．2．對(duì)電勢(shì)能的理解(1)系統(tǒng)性：電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電荷共同決定的，是屬于電荷和電場(chǎng)所共有的，我們習(xí)慣上說(shuō)成電荷的電勢(shì)能．(2)相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與選定的電勢(shì)能為零的參考點(diǎn)有關(guān)．確定電荷的電勢(shì)能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)．(3)電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒(méi)有方向．(4)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功．3．靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系WAB＝EpA－EpB.靜電力做正功，電勢(shì)能減少；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．例1(多選)如圖所示，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知eq\x\to(MQ)＜eq\x\to(NQ).下列敘述正確的是()A．若把一正點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線(xiàn)移到N點(diǎn)，則靜電力對(duì)該電荷做正功，電勢(shì)能減少B．若把一正點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線(xiàn)移到N點(diǎn)，則該電荷克服靜電力做功，電勢(shì)能增加C．若把一負(fù)點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線(xiàn)移到N點(diǎn)，則靜電力對(duì)該電荷做正功，電勢(shì)能減少D．若把一負(fù)點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線(xiàn)移到N點(diǎn)，再?gòu)腘點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，則該電荷電勢(shì)能不變例2(多選)(2021·新余四中月考)規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，下列說(shuō)法中正確的是()A．將正電荷從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，靜電力做的正功越多，正電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能就越大B．將正電荷從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，靜電力做的正功越少，正電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能就越大C．將負(fù)電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，克服靜電力做功越多，負(fù)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能就越大D．將負(fù)電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，克服靜電力做功越少，負(fù)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能就越大二、電勢(shì)導(dǎo)學(xué)探究在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，取O點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為l，AO連線(xiàn)與電場(chǎng)強(qiáng)度負(fù)方向的夾角為θ.(1)電荷量分別為q和2q的正試探電荷在A(yíng)點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？(2)不同電荷在同一點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷量的比值是否相同？(3)不同電荷在同一點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷量的比值與試探電荷的電荷量是否有關(guān)系？知識(shí)深化1．對(duì)公式φ＝eq\f(Ep,q)的理解(1)φ取決于電場(chǎng)本身，與該點(diǎn)是否放有電荷，電荷的電性，電荷的電荷量等無(wú)關(guān)．(2)公式中的Ep、q均需代入正負(fù)號(hào)．2．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)是相對(duì)的，它的大小和零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)．在物理學(xué)中，常取離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為0，在實(shí)際應(yīng)用中常取大地的電勢(shì)為0.3．電勢(shì)雖然有正負(fù)，但電勢(shì)是標(biāo)量．在同一電場(chǎng)中，電勢(shì)為正值表示該點(diǎn)電勢(shì)高于零電勢(shì)，電勢(shì)為負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)低于零電勢(shì)，正負(fù)號(hào)不表示方向．在同一電場(chǎng)中，正電勢(shì)一定高于負(fù)電勢(shì)，如果規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)都為正值，負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)都為負(fù)值，且越靠近正點(diǎn)電荷的地方電勢(shì)越高，越靠近負(fù)點(diǎn)電荷的地方電勢(shì)越低．4．電勢(shì)高低的判斷方法(1)電場(chǎng)線(xiàn)法：沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸降低．(2)公式法：由φ＝eq\f(Ep,q)知，對(duì)于同一正電荷，電勢(shì)能越大，所在位置的電勢(shì)越高；對(duì)于同一負(fù)電荷，電勢(shì)能越小，所在位置的電勢(shì)越高．例3(2021·安徽師大附中期中)某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布如圖所示，圖中P、Q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別為EP和EQ，電勢(shì)分別為φP和φQ，則()A．EP>EQ，φP>φQ B．EP>EQ，φP<φQC．EP<EQ，φP>φQ D．EP<EQ，φP<φQ例4將一正電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移入電場(chǎng)中的M點(diǎn)，電勢(shì)能減少了8.0×10－9J，若將另一等量的負(fù)電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移入電場(chǎng)中的N點(diǎn)，電勢(shì)能增加了9.0×10－9J，則下列判斷中正確的是()A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0三、電勢(shì)與電勢(shì)能的計(jì)算例5(2021·昆明一中月考)將帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5J的功，再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.2×10－5J的功，則：(1)該電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少？(3)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A(yíng)點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少？針對(duì)訓(xùn)練如圖所示，在同一條電場(chǎng)線(xiàn)上有A、B、C三點(diǎn)，三點(diǎn)的電勢(shì)分別是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，將電荷量q＝－6×10－6C的點(diǎn)電荷從A移到B，再移到C.(1)該電荷在A(yíng)點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)具有的電勢(shì)能各是多少？(2)將該電荷從A移到B和從B移到C，電勢(shì)能分別變化了多少？(3)將該電荷從A移到B和從B移到C，靜電力做功分別是多少？2電勢(shì)差[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解電勢(shì)差的概念，知道電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān).2.掌握電勢(shì)差的表達(dá)式，知道電勢(shì)差的正、負(fù)號(hào)與電勢(shì)高低之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.3.知道什么是等勢(shì)面，并能理解等勢(shì)面的特點(diǎn).4.會(huì)用UAB＝φA－φB及UAB＝eq\f(WAB,q)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．一、電勢(shì)差1．定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間________的差值，也叫作________．UAB＝________，UBA＝__________，UAB＝－UBA.2．電勢(shì)差是________，有正負(fù)，電勢(shì)差的正負(fù)表示電勢(shì)的________．UAB>0，表示A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)________．3．靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系WAB＝____________或UAB＝____________.二、等勢(shì)面1．定義：電場(chǎng)中______________的各點(diǎn)構(gòu)成的面．2．等勢(shì)面的特點(diǎn)(1)在同一個(gè)等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力____________．(2)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線(xiàn)__________，即跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向__________．(3)電場(chǎng)線(xiàn)總是由______________的等勢(shì)面指向______________的等勢(shì)面．1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)電勢(shì)差與電勢(shì)一樣，是相對(duì)量，都與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)．()(2)電勢(shì)差是一個(gè)標(biāo)量，但是有正值和負(fù)值之分．()(4)將電荷量為q的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)與將電荷量為－q的電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)，靜電力所做的功相同．()(5)電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)不受靜電力作用，所以靜電力不做功．()2．在某電場(chǎng)中，將一帶電荷量為q＝＋2.0×10－9C的點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，靜電力做功W＝－4.0×10－7J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為_(kāi)_________V.一、電勢(shì)差導(dǎo)學(xué)探究電場(chǎng)中A、B、C、D四點(diǎn)的電勢(shì)如圖所示．(1)A、C及A、B間的電勢(shì)差各為多少？哪個(gè)較大？(2)若取D點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？A、C及A、B間的電勢(shì)差各為多少？通過(guò)以上計(jì)算說(shuō)明電勢(shì)、電勢(shì)差各具有什么特點(diǎn)？知識(shí)深化1．電勢(shì)差的理解(1)電勢(shì)差反映了電場(chǎng)的能的性質(zhì)，決定于電場(chǎng)本身，與試探電荷無(wú)關(guān)．(2)電勢(shì)差可以是正值也可以是負(fù)值，電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的高低；UAB＝－UBA，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)．(3)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于該點(diǎn)與零電勢(shì)點(diǎn)之間的電勢(shì)差．2．電勢(shì)差與靜電力做功的關(guān)系(1)公式：UAB＝eq\f(WAB,q)或WAB＝qUAB，其中WAB僅是靜電力做的功．(2)把電荷q的電性和電勢(shì)差U的正負(fù)代入進(jìn)行運(yùn)算，功為正，說(shuō)明靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減?。还樨?fù)，說(shuō)明靜電力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大．3．電勢(shì)和電勢(shì)差的比較比較內(nèi)容電勢(shì)φ電勢(shì)差U區(qū)別定義電勢(shì)能與電荷量的比值φ＝eq\f(Ep,q)靜電力做的功與電荷量的比值UAB＝eq\f(WAB,q)決定因素由電場(chǎng)和在電場(chǎng)中的位置決定，與q、Ep無(wú)關(guān)由電場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)位置決定，與q、WAB無(wú)關(guān)相對(duì)性與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UAB＝φA－φB單位相同，國(guó)際單位制中均是伏特(V)標(biāo)矢性都是標(biāo)量，但均有正負(fù)例1(多選)關(guān)于電勢(shì)差UAB和電勢(shì)φA、φB的理解，正確的是()A．電勢(shì)與電勢(shì)差均是相對(duì)量，均與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)B．UAB和UBA是不同的，它們存在關(guān)系：UAB＝－UBAC．φA、φB都有正、負(fù)，所以電勢(shì)是矢量D．若φB＝0，則φA＝UAB針對(duì)訓(xùn)練電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝75V，B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC＝－200V，則A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)高低關(guān)系為()A．φA>φB>φC B．φA<φC<φBC．φC>φA>φB D．φC>φB>φA例2(2021·麻城市第二中學(xué)高一期中)有一個(gè)帶電荷量q＝－3×10－6C的點(diǎn)電荷，從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服靜電力做6×10－4J的功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力對(duì)電荷做9×10－4J的功，問(wèn)：(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？(2)若以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？電荷在A(yíng)、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？(1)UAB＝eq\f(WAB,q)中，UAB、WAB及q都有正負(fù)之分，計(jì)算UAB時(shí)，WAB和q的正負(fù)可直接代入，結(jié)果為正說(shuō)明φA>φB，為負(fù)說(shuō)明φA<φB.(2)不能認(rèn)為UAB與WAB成正比、與q成反比，只是可以利用WAB和q來(lái)計(jì)算A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB.(3)由UAB＝eq\f(WAB,q)可以看出，UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)靜電力所做的功．若靜電力對(duì)單位正電荷做正功，則UAB為正值；若靜電力對(duì)單位正電荷做負(fù)功，則UAB為負(fù)值．(4)公式WAB＝qUAB適用于任何電場(chǎng)，UAB為電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，WAB是靜電力所做的功，式中各量均有正負(fù)，計(jì)算相關(guān)量時(shí)，“W”與“U”的角標(biāo)一定要對(duì)應(yīng)，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.二、等勢(shì)面導(dǎo)學(xué)探究(1)類(lèi)比地圖上的等高線(xiàn)，簡(jiǎn)述什么是等勢(shì)面？(2)當(dāng)電荷從同一等勢(shì)面上的A點(diǎn)沿等勢(shì)面移到B點(diǎn)時(shí)，電荷的電勢(shì)能是否變化？靜電力做功情況如何？知識(shí)深化1．等勢(shì)面的特點(diǎn)及應(yīng)用(1)在同一個(gè)等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力不做功，電荷的電勢(shì)能不變．(2)電場(chǎng)線(xiàn)跟等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，由此可以繪制電場(chǎng)線(xiàn)，從而可以確定電場(chǎng)的大致分布．(3)等差等勢(shì)面密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)；等差等勢(shì)面疏的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度較弱，由等差等勢(shì)面的疏密可以定性分析電場(chǎng)強(qiáng)度大?。?4)任意兩個(gè)等勢(shì)面都不相交．2．幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的等勢(shì)面(1)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，以正點(diǎn)電荷為例，越靠近點(diǎn)電荷，電勢(shì)越高；越遠(yuǎn)離點(diǎn)電荷，電勢(shì)越低．(2)等量異種點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是兩簇對(duì)稱(chēng)的曲面(含中垂面)①兩電荷連線(xiàn)上由正電荷到負(fù)電荷，電勢(shì)逐漸降低，以中垂面為界，取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，含正電荷一邊的電場(chǎng)中每點(diǎn)電勢(shì)都為正，含負(fù)電荷一邊的電場(chǎng)中每點(diǎn)電勢(shì)都為負(fù)．②中垂面無(wú)限大，與無(wú)限遠(yuǎn)處等勢(shì)，故中垂面上電勢(shì)處處相等，若取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則中垂面上各點(diǎn)電勢(shì)都為零．(3)等量同種點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是兩簇對(duì)稱(chēng)的曲面(以等量正點(diǎn)電荷為例)①在兩點(diǎn)電荷連線(xiàn)上：中點(diǎn)電勢(shì)最低，關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的任意兩點(diǎn)電勢(shì)相等．②連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上：由連線(xiàn)中點(diǎn)向兩邊到無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)逐漸降低，無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零；中垂線(xiàn)上關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的任意兩點(diǎn)電勢(shì)相等．(4)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面垂直于電場(chǎng)線(xiàn)的一簇等間距的平行平面．例3(多選)如圖，實(shí)線(xiàn)為一正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)，虛線(xiàn)為其等勢(shì)面．A、B是同一等勢(shì)面上的兩點(diǎn)，C為另一等勢(shì)面上的一點(diǎn)，下列判斷正確的是()A．A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小B．C點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)C．將電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力不做功D．將質(zhì)子從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，其電勢(shì)能增加例4點(diǎn)電荷Q1、Q2產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的等勢(shì)面與紙面的交線(xiàn)如圖中實(shí)線(xiàn)所示，圖中標(biāo)在等勢(shì)面上的數(shù)值分別表示該等勢(shì)面的電勢(shì)，a、b、c、d、e、f等表示等勢(shì)面上的點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的有()A．位于d點(diǎn)的點(diǎn)電荷不受靜電力作用B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小一定相等C．把電荷量為q的正電荷先從b點(diǎn)移到d點(diǎn)，再?gòu)膁點(diǎn)移到f點(diǎn)，靜電力做的總功為零D．把單位正電荷從e點(diǎn)移到c點(diǎn)過(guò)程中，靜電力做的功等于2kJ例5(2021·浙江諸暨中學(xué)月考)一對(duì)等量正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)(實(shí)線(xiàn))和等勢(shì)面(虛線(xiàn))如圖所示，圖中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度分別是EA、EB，電勢(shì)分別是φA、φB，負(fù)電荷q在A(yíng)、B兩點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能分別是EpA、EpB，下列判斷正確的是()A．EA>EB，φA>φB，EpA<EpBB．EA>EB，φA<φB，EpA<EpBC．EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD．EA<EB，φA<φB，EpA>EpB3電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式，了解其適用條件.2.會(huì)用關(guān)系式U＝Ed處理勻強(qiáng)電場(chǎng)問(wèn)題.3.知道電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種求法，理解電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位“伏(特)每米”的意義．一、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1．勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于____________與這兩點(diǎn)________________的距離的乘積．2．公式：UAB＝________.二、公式E＝eq\f(UAB,d)的意義1．意義：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)之間的_________與這兩點(diǎn)_____________之比．2．電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種表述：電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿________方向__________上降低的電勢(shì)．3．電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位：由E＝eq\f(UAB,d)可導(dǎo)出電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位，即______________，符號(hào)為_(kāi)___________.1V/m＝1N/C.1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)公式UAB＝Ed適用于計(jì)算任何電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．()(2)根據(jù)公式UAB＝Ed，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中A點(diǎn)和B點(diǎn)間的距離越大，則這兩點(diǎn)的電勢(shì)差越大．()(3)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向，相同距離上降低的電勢(shì)必相等．()(4)由公式E＝eq\f(U,d)得，電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)差U成正比，與兩點(diǎn)間距離d成反比．()2.如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝1.0×102V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有相距d＝2.0×10－2m的A、B兩點(diǎn)，A、B連線(xiàn)與電場(chǎng)方向的夾角為60°，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為_(kāi)_______V.一、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系導(dǎo)學(xué)探究公式E＝eq\f(UAB,d)對(duì)任何電場(chǎng)都適用嗎？式中d指的是兩點(diǎn)間的距離嗎？知識(shí)深化1．公式E＝eq\f(UAB,d)及UAB＝Ed的適用條件都是勻強(qiáng)電場(chǎng)．2．由E＝eq\f(U,d)可知，電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向單位距離上降低的電勢(shì)．式中d不是兩點(diǎn)間的距離，而是沿電場(chǎng)方向的距離．3．電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降低最快的方向．4．電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)都是用比值定義的物理量，它們都僅由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，根據(jù)公式E＝eq\f(UAB,d)不能得出電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)有直接關(guān)系，即電場(chǎng)強(qiáng)度大的點(diǎn)電勢(shì)不一定高，電勢(shì)高的點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不一定大．例1如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R＝2m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線(xiàn)與x軸正方向的夾角為θ，若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝100V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差可表示為()A．UOP＝－200sinθ(V) B．UOP＝200sinθ(V)C．UOP＝－200cosθ(V) D．UOP＝200cosθ(V)例2(2022·江西宜春實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二月考)如圖，A、B、C三點(diǎn)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，AC⊥BC，∠CAB＝37°，BC＝10cm，把一個(gè)電荷量q＝1×10－5C的正電荷從A移到B，靜電力不做功；從B移到C，靜電力做功為－8×10－3J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向是(cos37°＝0.8)()A．800V/m，垂直AC向下B．800V/m，垂直AC向上C．10000V/m，垂直AB斜向下D．10000V/m，垂直BC斜向上1．電勢(shì)差的三種求解方法(1)應(yīng)用定義式UAB＝φA－φB來(lái)求解．(2)應(yīng)用關(guān)系式UAB＝eq\f(WAB,q)來(lái)求解．(3)應(yīng)用關(guān)系式UAB＝Ed(勻強(qiáng)電場(chǎng))來(lái)求解．2．在應(yīng)用關(guān)系式UAB＝Ed時(shí)可簡(jiǎn)化為U＝Ed，即只把電勢(shì)差大小、電場(chǎng)強(qiáng)度大小通過(guò)公式聯(lián)系起來(lái)，電勢(shì)差的正負(fù)、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向可根據(jù)題意另作判斷．針對(duì)訓(xùn)練1(2021·西寧市高二期末)帶有等量異種電荷，相距10cm的平行板A和B之間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝2×104V/m，方向向下．電場(chǎng)中C點(diǎn)距B板為3cm，D點(diǎn)距A板為2cm.下列說(shuō)法正確的是()A．UCD＝1000VB．讓B板接地，則C點(diǎn)的電勢(shì)φC＝600VC．讓A板接地，則D點(diǎn)的電勢(shì)φD＝400VD．將一個(gè)電子從C點(diǎn)移到D點(diǎn)靜電力做的功，與將電子先從C點(diǎn)移到P點(diǎn)再移到D點(diǎn)靜電力做的功數(shù)值不同二、利用E＝eq\f(U,d)定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)U＝Ed只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的定量計(jì)算，在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，不能進(jìn)行定量計(jì)算，但可以定性地分析有關(guān)問(wèn)題．(1)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，U＝Ed中的E可理解為距離為d的兩點(diǎn)間電場(chǎng)強(qiáng)度的平均值．(2)當(dāng)電勢(shì)差U一定時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度E越大，則沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離d越小，即電場(chǎng)強(qiáng)度越大，等差等勢(shì)面越密．例3(2021·東北師大附中期中)如圖所示，實(shí)線(xiàn)表示電場(chǎng)線(xiàn)，虛線(xiàn)表示等勢(shì)線(xiàn)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa＝－50V，φb＝－20V，則a、b連線(xiàn)的中點(diǎn)c的電勢(shì)應(yīng)為()A．φc＝－35V B．φc＞－35VC．φc＜－35V D．無(wú)法判斷針對(duì)訓(xùn)練2如圖所示，三個(gè)同心圓是一個(gè)點(diǎn)電荷周?chē)娜齻€(gè)等勢(shì)面，已知這三個(gè)圓的半徑成等差數(shù)列．A、B、C分別是這三個(gè)等勢(shì)面上的點(diǎn)，且這三點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線(xiàn)上．A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)依次為φA＝10V和φC＝2V，則B點(diǎn)的電勢(shì)()A．一定等于6V B．一定低于6VC．一定高于6V D．無(wú)法確定4電容器的電容第1課時(shí)電容器的電容[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是電容器及電容器的主要構(gòu)造.2.理解電容的概念及其定義式.3.了解電容器充電和放電現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)換.4.會(huì)應(yīng)用平行板電容器的電容公式分析有關(guān)問(wèn)題．一、電容器1．基本構(gòu)造：任何兩個(gè)彼此________又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器．2．充電、放電：使電容器兩個(gè)極板分別帶上________________________，這個(gè)過(guò)程叫充電．使電容器兩極板上的電荷________，電容器不再帶電，這個(gè)過(guò)程叫放電．3．從能量的角度區(qū)分充電與放電：充電是從電源獲得能量?jī)?chǔ)存在電容器中，放電是把電容器中的________轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．4．電容器的電荷量：其中________極板所帶電荷量的絕對(duì)值．二、電容1．定義：電容器所帶________________與電容器兩極板之間的____________之比．2．定義式：______________.3．單位：電容的國(guó)際單位是__________，符號(hào)為_(kāi)_______，常用的單位還有______和______，1F＝________μF＝________pF.4．物理意義：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，在數(shù)值上等于使兩極板之間的電勢(shì)差為_(kāi)_______時(shí)，電容器所帶的電荷量．5．擊穿電壓與額定電壓(1)擊穿電壓：電介質(zhì)不被________時(shí)加在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過(guò)這一限度，電容器就會(huì)損壞．(2)額定電壓：電容器外殼上標(biāo)的工作電壓，也是電容器正常工作所能承受的最大電壓，額定電壓比擊穿電壓低．三、平行板電容器的電容1．結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)平行且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成．2．電容的決定因素：電容C與兩極板間電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)εr成________，跟極板的正對(duì)面積S成________，跟極板間的距離d成_____________．3．電容的決定式：C＝____________，εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，k為靜電力常量．當(dāng)兩極板間是真空時(shí)，C＝____________.四、常用電容器1．分類(lèi)：從構(gòu)造上看，可以分為_(kāi)_______電容器和________電容器兩類(lèi)．2．固定電容器有：____________________電容器、________電容器等．3．可變電容器由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫______，可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫_______．轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的________________發(fā)生變化，電容就隨著改變．1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)電容器的電容跟它所帶電荷量成正比．()(2)對(duì)于確定的電容器，它所帶電荷量跟它兩極板間電壓的比值保持不變．()(3)將平行板電容器兩極板的間距加大，電容將增大．()(4)將平行板電容器兩極板平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，電容將減?。?)(5)在平行板電容器極板間插入電介質(zhì)，電容將增大．()2．某平行板電容器充電后所帶電荷量為Q＝2×10－6C，兩極板間的電壓U＝4V，則該電容器的電容為_(kāi)_________F，若只將該電容器的板間距離增大，電容器的電容將________，若只將兩極板錯(cuò)開(kāi)，使極板正對(duì)面積減小，電容器的電容將________.一、電容器電容導(dǎo)學(xué)探究(1)把電容器的兩個(gè)極板分別與電源兩極相連，對(duì)電容器進(jìn)行充電，該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？當(dāng)把電容器兩極相接，使電容器放電，該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？(2)當(dāng)電容器的帶電荷量增加時(shí)，電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化？帶電荷量Q和板間電勢(shì)差U的比值是否發(fā)生變化？知識(shí)深化1．電容器的充、放電過(guò)程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時(shí)，電路中沒(méi)有電流．2．C＝eq\f(Q,U)是電容的定義式，由此也可得出：C＝eq\f(ΔQ,ΔU).3．電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢(shì)差U均無(wú)關(guān)．例1(多選)(2021·金華一中期中)下列關(guān)于電容器和電容的說(shuō)法中，正確的是()A．根據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩極板間的電壓成反比B．對(duì)于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比C．對(duì)于確定的電容器，無(wú)論其兩板間的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓的比值都恒定不變針對(duì)訓(xùn)練(多選)如圖所示的各圖描述的是對(duì)給定的電容器充電時(shí)其電荷量Q、電勢(shì)差U、電容C之間相互關(guān)系的圖像，其中正確的是()例2有一充電的平行板電容器，兩板間的電勢(shì)差為3V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×10－4C，于是電容器兩板間的電勢(shì)差降為原來(lái)的eq\f(1,3)，則此電容器的電容是多大？電容器原來(lái)帶的電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷全部放掉，電容器的電容是多大？二、平行板電容器導(dǎo)學(xué)探究平行板電容器由兩塊平行放置的金屬板組成．利用平行板電容器進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)如圖所示，保持Q和d不變，減小兩極板的正對(duì)面積S，觀(guān)察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq\f(Q,U)，分析電容C的變化．(2)如圖所示，保持Q和S不變，增大兩極板間的距離d，觀(guān)察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq\f(Q,U)，分析電容C的變化．(3)如圖所示，保持Q、S、d不變，插入電介質(zhì)，觀(guān)察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq\f(Q,U)，分析電容C的變化．知識(shí)深化1．靜電計(jì)實(shí)質(zhì)上也是一種驗(yàn)電器，把驗(yàn)電器的金屬球與一