2025版高考物理全程一輪復習第九章靜電場及其應用靜電場中的能量第2講靜電場中的能量學案_第1頁
2025版高考物理全程一輪復習第九章靜電場及其應用靜電場中的能量第2講靜電場中的能量學案_第2頁
2025版高考物理全程一輪復習第九章靜電場及其應用靜電場中的能量第2講靜電場中的能量學案_第3頁
2025版高考物理全程一輪復習第九章靜電場及其應用靜電場中的能量第2講靜電場中的能量學案_第4頁
2025版高考物理全程一輪復習第九章靜電場及其應用靜電場中的能量第2講靜電場中的能量學案_第5頁
已閱讀5頁,還剩7頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

第2講靜電場中的能量課程標準素養(yǎng)目標知道靜電場中的電荷具有電勢能.了解電勢能、電勢和電勢差的含義.知道勻強電場中電勢差與電場強度的關系.物理觀念:了解電勢能、電勢、電勢差的概念,掌握電容器的特點.科學思維:通過類比思想建構電勢能概念,采用比值定義法定義電場中能的性質——電勢,類比等高線研究等勢面的特點,通過控制變量法知道勻強電場中電勢差與電場強度的關系;與電場中力的性質相聯(lián)系,從功能關系角度全面認識電場的性質.考點一靜電力做功、電勢能和電勢【必備知識·自主落實】1.靜電力做功電勢能(1)靜電力做功①特點:靜電力做功與____________無關,只與________有關.②計算:a.W=________,適用于________電場.b.WAB=________,適用于任何電場.(2)電勢能①定義:電荷在________中具有的勢能.數(shù)值上等于將電荷從該點移到________位置時電場力所做的功.②靜電力做功與電勢能變化的關系:靜電力做的功等于________,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp.類比重力做功③電勢能的相對性:電勢能是相對的,電勢零點選取不同,電勢能的值______________.通常選取________處或________電勢能為零.類比重力勢能2.電勢等勢面(1)電勢①定義:電荷在電場中某一點的________與它的________之比.②定義式:φ=________.③矢標性:電勢是________,有正、負之分,其正(負)表示該點電勢比________高(低).④相對性:電勢具有相對性.同一點的電勢因選取電勢零點的不同而不同(2)等勢面①定義:電場中________的各點構成的面.②四個特點a.等勢面一定與________垂直.b.在________上移動電荷時靜電力不做功.c.電場線方向總是從____________的等勢面指向________的等勢面.沿著電場線的方向,電勢降低最快d.等差等勢面越密的地方電場強度________,反之________.【關鍵能力·思維進階】1.求靜電力做功的四種方法2.判斷電勢能變化的方法(1)根據(jù)靜電力做功:靜電力做正功,電勢能減少,靜電力做負功,電勢能增加.(2)根據(jù)Ep=φq:正電荷在電勢越高處電勢能越大;負電荷在電勢越高處電勢能越?。?.判斷電勢高低的方法(1)根據(jù)電場線:沿電場線的方向電勢降低.(2)根據(jù)UAB=WABq:判斷UAB的正負,確定φA和φ考向1電勢高低判斷例1(多選)[2023·廣東卷]電子墨水是一種無光源顯示技術,它利用電場調控帶電顏料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色.透明面板下有一層膠囊,其中每個膠囊都是一個像素.如圖所示,膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒.當膠囊下方的電極極性由負變正時,微粒在膠囊內遷移(每個微粒電量保持不變),像素由黑色變成白色.下列說法正確的有()A.像素呈黑色時,黑色微粒所在區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢B.像素呈白色時,黑色微粒所在區(qū)域的電勢低于白色微粒所在區(qū)域的電勢C.像素由黑變白的過程中,電場力對白色微粒做正功D.像素由白變黑的過程中,電場力對黑色微粒做負功例2[2023·湖北卷]在正點電荷Q產生的電場中有M、N兩點,其電勢分別為φM、φN,電場強度大小分別為EM、EN.下列說法正確的是()A.若φM>φN,則M點到電荷Q的距離比N點的遠B.若EM<EN,則M點到電荷Q的距離比N點的近C.若把帶負電的試探電荷從M點移到N點,電場力做正功,則φM<φND.若把帶正電的試探電荷從M點移到N點,電場力做負功,則EM>EN考向2電勢能大小判斷例3(多選)[2023·海南卷]如圖所示,正三角形三個頂點固定三個帶等量電荷的點電荷,其中A、B帶正電,C帶負電,O、M、N為AB邊的四等分點,下列說法正確的是()A.M、N兩點的電場強度相同B.M、N兩點的電勢相同C.負電荷在M點的電勢能比在O點時要小D.負電荷在N點的電勢能比在O點時要大考向3等勢面的理解及應用例4(多選)[2023·遼寧卷]圖(a)為金屬四極桿帶電粒子質量分析器的局部結構示意圖,圖(b)為四極桿內垂直于x軸的任意截面內的等勢面分布圖,相鄰兩等勢面間電勢差相等,則()A.P點電勢比M點的低B.P點電場強度大小比M點的大C.M點電場強度方向沿z軸正方向D.沿x軸運動的帶電粒子,電勢能不變例5如圖為地圖上某山地的等高線圖,O點為峰頂(圖中數(shù)字的單位是米).小山坡的左邊a和右邊b,據(jù)地理知識可根據(jù)該圖判斷出哪一邊的地勢更陡,若現(xiàn)在把該圖看成一個描述電勢高低的等勢線圖,圖中數(shù)字的單位是伏特,以下說法正確的是()A.與Ob方向相比,沿Oa方向電勢降落較快B.負電荷在20V等勢線上的電勢能小于在40V等勢線上的電勢能C.若只考慮電場力,在電勢為30V的等勢線上靜止釋放q=1.6×10-6C的點電荷,運動到零勢能面時動能一定為4.8×10-5JD.若電子沿30V的等勢線從左到右逆時針運動一周,則電場力先做正功,后做負功,總功為零考點二電勢差與電場強度的關系【必備知識·自主落實】1.電勢差(1)電勢差:在電場中,兩點之間電勢的差值叫作電勢差.電荷q在電場中從A點移動到B點時,________等于電荷在A、B兩點的電勢能之差.(2)靜電力做功與電勢差的關系:UAB=________.(3)電勢差與電勢的關系:UAB=________,UAB=-UBA.2.電勢差與電場強度的關系(1)勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿________方向的距離的乘積.即UAB=Ed,也可以寫作E=UAB(2)沿電場方向電勢降低得最快.【關鍵能力·思維進階】1.公式E=Ud(1)E=Ud(2)d為某兩點沿電場強度方向上的距離,或兩點所在等勢面之間的距離.(3)電場強度的方向是電勢降低最快的方向.2.兩個推論考向1勻強電場中電場強度和電勢差的關系例6(多選)如圖所示,在勻強電場中建立直角坐標系xOy,坐標平面與電場方向平行.坐標系中有一個經過O、A、B三點的圓,Q點(25cm,0)為圓心,A點坐標為(32cm,24cm),A點電勢為64V,B點電勢為34V,Q點電勢為49V,則()A.電場強度的方向為由A→O方向B.電場強度的方向為由A→B方向C.電場強度大小為120V/mD.電場強度大小為100V/m思維提升等分法確定電場線及電勢高低的解題思路考向2非勻強電場中的電場強度和電勢差例7雷電擊中地面或高壓輸電線掉落到地面時,都會在以落地點為中心的一定區(qū)域內的地面上形成一個強電流場,如果有人站在這個區(qū)域內,雙腳間會存在一定的電勢差,叫做“跨步電壓”.如圖所示,一條電勢遠高于地面的高壓直流輸電線掉落在地面上的O點,若O點附近地質結構分布均勻,則在地面以O為圓心的同心圓為一系列的等勢線.圖中O、A、B、C在同一直線上,BD是過B點圓的切線,AB=BC=BD,電線落地時恰好有人單腳著地站在B點,則以下說法正確的是()A.圖中A、B、C三點中,C點電勢最高B.地面上電子由O向C定向移動C.為了安全,人應該沿BD方向邁大步快速脫離D.A、B、C、D四點間電勢差大小關系為UAB>UBC>UBD考點三電場中的“三線”(電場線、等勢線、軌跡線)問題【關鍵能力·思維進階】1.帶電粒子在電場中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判斷動能的變化情況.2.解決該問題的關鍵:抓住帶電粒子做曲線運動的受力條件和受力特征,并結合靜電場電場線和等勢線的性質,一般從力和運動的關系、功與能的關系展開分析.例8(多選)靜電透鏡是由帶電導體所產生的靜電場來使電子束聚焦和成像的裝置,它廣泛應用于電子器件(如陰極射線示波管)和電子顯微鏡中.如圖所示為某靜電透鏡示意圖,圖中虛線為等差等勢面.實線為電場線,一電子束從左側射入該區(qū)域后,沿POR軌跡運動,下列說法正確的是()A.O點的電場強度小于P點的電場強度B.各點電勢高低為φP<φO<φRC.該電子束從P點到R點過程中動能一直增大D.該電子束從P點到R點過程中電勢能一直增大例9[2024·江蘇模擬預測]電子顯微鏡通過“靜電透鏡”實現(xiàn)對電子會聚或發(fā)散使微小物體成像.一種電子透鏡的電場分布如圖所示(截取其中一部分),虛線為等勢面,相鄰兩等勢面間的電勢差相等,電子槍發(fā)射的電子僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中實線所示,a、b、c是軌跡上的三點,若c點處電勢為3V,電子從a點運動到b點電勢能變化了5eV,則下列說法正確的是()A.a點電勢為7.5VB.電子在b點的動能不可能為2.5eVC.電子在b點加速度比在c點加速度大D.電子在電場中運動的最小速度一定為零核心素養(yǎng)提升電場中的三類常見圖像類型1電場中的E-x圖像(1)E-x圖像為靜電場在x軸上的電場強度E隨x的變化關系,若規(guī)定x軸正方向為電場強度E的正方向,則E>0,電場強度E沿x軸正方向;E<0,電場強度E沿x軸負方向.(2)E-x圖線與x軸所圍圖形“面積”表示電勢差(如圖所示),兩點的電勢高低根據(jù)電場方向判定.在與粒子運動相結合的題目中,可進一步確定粒子的電性、動能變化、電勢能變化等情況.典例1(多選)[2024·湖南高三專題練習]如圖甲所示,某電場中的一條電場線恰好與直線AB重合,以A點為坐標原點,向右為正方向建立直線坐標系,B點的坐標為xB=0.06m,若一α粒子僅在電場力的作用下由A點運動至B點,其電勢能增加60eV,該電場線上各點的電場強度大小為E隨位移x的變化規(guī)律如圖乙所示,若A點電勢為15V,下列說法正確的是()A.x軸上各點的電場強度方向都沿x軸負方向B.該α粒子沿x軸正方向做勻減速直線運動C.B點電勢是A點電勢的3倍D.圖乙中E0應為2.5×103V·m-1類型2電場中的φ-x圖像(1)電場強度的大小等于φ-x圖線的切線斜率的絕對值,如果圖線是曲線,電場為非勻強電場;如果圖線是傾斜的直線,電場為勻強電場(如圖).切線的斜率為零時沿x軸方向電場強度為零.(2)在φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低,并可根據(jù)電勢大小關系確定電場強度的方向,進而可以判斷電荷在電場中的受力方向.(如圖)典例2[2023·上海卷]空間中有一電場,電勢分布如圖所示,現(xiàn)放入一個負點電荷,隨后向右移動此電荷,下列電荷電勢能隨位置變化的圖像正確的是()典例3[2024·廣東東莞校聯(lián)考模擬預測]在x軸方向存在一靜電場,其φ-x圖像如圖所示,一電子以一定的初速度沿x軸從O點運動到x4,電子僅受電場力,則該電子()A.在x1處電勢能最小B.從x2到x3受到的電場力和從x3到x4受到的電場力方向相反C.在x1處受到的電場力最大D.在x3處電勢為零,電場強度也為零類型3Ep-x圖像由靜電力做功與電勢能變化關系F電x=Ep1-Ep2=-ΔEp知Ep-x圖像的切線斜率k=ΔEp典例4(多選)在某電場中沿一條直線建立x軸,一個帶正電的試探電荷以某初速度從x=0位置開始只在電場力作用下沿x軸正方向運動,以無窮遠處為零電勢點,試探電荷在沿x軸運動的過程中電勢能隨x的變化規(guī)律如圖所示.下列說法正確的是()A.在x=x2位置,電場強度為零B.試探電荷由x=0位置到x=x2位置的過程中加速度逐漸減小C.試探電荷在x=x1位置與x=x3位置所受電場力相同D.試探電荷在x=x2位置與x=x4位置速度大小一定不相等第2講靜電場中的能量考點一必備知識·自主落實1.(1)①路徑初、末位置②qEd勻強qUAB(2)①電場零勢能②電勢能的減少量③不同無限遠大地表面2.(1)①電勢能電荷量②Ep關鍵能力·思維進階例1解析:像素呈黑色時,當膠囊下方的電極帶負電,像素膠囊里電場線方向向下,所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢,故A正確;像素呈白色時,當膠囊下方的電極帶正電,像素膠囊里電場線方向向上,所以黑色微粒所在的區(qū)域的電勢高于白色微粒所在區(qū)域的電勢,故B錯誤;像素由黑變白的過程中,白色微粒受到的電場力向上,位移向上,電場力對白色微粒做正功,故C正確;像素由白變黑的過程中,黑色微粒受到的電場力向下,位移向下,電場力對黑色微粒做正功,故D錯誤.故選AC.答案:AC例2解析:沿著電場線的方向電勢降低,根據(jù)正點電荷產生的電場特點可知若φM>φN,則M點到電荷Q的距離比N點的近,故A錯誤;電場線的疏密程度表示電場強度的大小,根據(jù)正點電荷產生的電場特點可知若EM<EN,則M點到電荷Q的距離比N點的遠,故B錯誤;若把帶負電的試探電荷從M點移到N點,電場力做正功,則是逆著電場線運動,電勢增加,故有φM<φN,故C正確;若把帶正電的試探電荷從M點移到N點,電場力做負功,則是逆著電場線運動;根據(jù)正點電荷產生的電場特點可知EM<EN,故D錯誤.故選C.答案:C例3解析:經分析可知M、N兩點電場強度的大小相等,方向不同,A錯;由φ=kqr可知,M、N兩點在A、B的電場中位于同一等勢面上,比O點電勢要高,同時M、N兩點在C的電場中也是位于同一等勢面上,也比O點電勢要高,所以M、N兩點位于同一等勢面上,電勢相等,B對;由于M(N)點電勢高于O點電勢,根據(jù)Ep=qφ可知,負電荷在O點的電勢能高于在M(N答案:BC例4解析:P靠近正場源,M靠近負場源,故P點電勢比M點的高,選項A錯誤;因M點所在的等差等勢面密集,則M點場強較P點大,即P點電場強度大小比M點的小,選項B錯誤;場強方向垂直等勢面,且沿電場線方向電勢逐漸降低,可知M點電場強度方向沿z軸正方向,選項C正確;因x軸上各點電勢相等,則沿x軸運動的帶電粒子,電勢能不變,選項D正確.故選CD.答案:CD例5解析:由圖判斷相鄰等勢面為等差等勢面,電場強度的大小可用等差等勢面的疏密程度判斷,a側電場強度小,所以沿Oa方向電勢降落得慢,故A錯誤;負電荷在電勢低的地方電勢能大,故B錯誤;據(jù)能量守恒,帶電粒子的動能和電勢能相互轉化,總能量為4.8×10-5J不變,故C正確;在同一條等勢線上移動電荷,電場力始終不做功,故D錯誤.故選C.答案:C考點二必備知識·自主落實1.(1)靜電力做的功(2)WABq(3)φA-4.(1)電場關鍵能力·思維進階例6解析:如圖所示,連接AB、AO,則△OAB為直角三角形.在勻強電場中,沿任意一條直線電勢均勻變化,則有φB-φQ=φQ-φO,所以O點電勢為64V,即O、A兩點連線為等勢線,又電場方向由高電勢點指向低電勢點,則電場方向為由A→B方向,故A項錯誤,B項正確;根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知,圓半徑R=25cm,由幾何關系可知,∠AOB=37°,所以AB=2Rsin37°=0.3m所以電場強度大小為E=φA?φ答案:BD例7解析:電線掉落的O點電勢最高,沿著電場線電勢逐漸降低,故有φO>φA>φB>φD>φC,則C點電勢最低,故A錯誤;電子受電場力從低電勢向高電勢移動形成電流,則地面上電子由C向O定向移動,故B錯誤;為了安全,人應該單腳跳,就不會在人體形成電勢差,而不能邁步走動,故C錯誤;離O點越近,電場強度越大,而AB=BC,則AB段的平均場強大于BC段的平均場強,由U=Ed,有UAB>UBC,而φD>φC,則有UBC>UBD,故D正確.故選D.答案:D考點三關鍵能力·思維進階例8解析:由題圖知,O點附近的等勢面比P點附近的等勢面密集,則O點的電場強度大于P點的電場強度,故A錯誤;根據(jù)電場線性質,沿電場線方向電勢降低,則有φP<φO<φR,故B正確;電子束從P點到R點過程中,電場力一直做正功,因此該電子束從P點到R點過程中電勢能一直減小,動能一直增大,故C正確,D錯誤.故選BC.答案:BC例9解析:根據(jù)電子的受力和運動情況可知,電子從a點到c點電場力做負功,電勢能增大,根據(jù)電場力做功與電勢差的關系可知,b點電勢比a點電勢低5V,則相鄰兩等勢面間的電勢差為2.5V,則a點電勢為φa=7.5V+3V=10.5V,故A錯誤;電子在b、c兩點,由能量守恒定律有-5.5eV+Ekb=-3eV+Ekc,由于電子在c點動能不為零,因此在b點的動能一定大于2.5eV,故B正確;c點處等差等勢面比b點處密集,則b點比c點電場強度小,因此加速度小,故C錯誤;電子速度與等勢面切線平行時,在電場中運動的速度最小,此時的速度最小值不一定為零,故D錯誤.故選B.答案:B核心素養(yǎng)提升典例1解析:粒子由A點運動到B點,電場力

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論