2025版高考物理一輪復習第七章電場2電場能的性質學案

PAGE4-第2講電場能的性質必備學問一、電勢能、電勢1.靜電力做功:(1)特點:靜電力做功與路徑無關,只與初、末位置有關。(2)計算方法。①W=qEd,只適用于勻強電場,其中d為沿電場方向的距離。②WAB=qUAB,適用于任何電場。2.電勢能:(1)定義:電荷在電場中具有的勢能,數(shù)值上等于將電荷從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功。(2)靜電力做功與電勢能改變的關系:靜電力做的功等于電勢能的削減量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。(3)電勢能的相對性:電勢能是相對的,通常把電荷離場源電荷無窮遠處的電勢能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面的電勢能規(guī)定為零。3.電勢:(1)定義:摸索電荷在電場中某點具有的電勢能與它的電荷量的比值。(2)定義式:φ=Ep(3)矢標性:電勢是標量,有正負之分,其正(負)表示該點電勢比零電勢高(低)。(4)相對性:電勢具有相對性,同一點的電勢因選取零電勢點的不同而不同。4.等勢面:(1)定義:電場中電勢相等的各點組成的面。(2)特點。①等勢面肯定與電場線垂直。②在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功(選填“做功”或“不做功”)。③電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。④等差等勢面越密的地方電場強度越大,反之越小。二、電勢差勻強電場中電勢差與電場強度的關系1.電勢差:(1)定義:電荷在電場中,由一點A移到另一點B時,電場力做的功與移動的電荷的電荷量的比值。(2)定義式:UAB=WAB(3)電勢差與電勢的關系:UAB=φA-φB,而UBA=φB-φA。(4)影響因素:電勢差UAB由電場本身的性質確定,與移動的電荷q及電場力做的功WAB無關,與零電勢點的選取無關。2.勻強電場中電勢差與電場強度的關系:(1)電勢差與電場強度的關系式:E=Ud,其中d為電場中兩點間沿電場方向(2)公式只適用于勻強電場。甲圖中,Uab<Ubc,乙圖中Uab=Ubc。甲圖中,φa、φb、φc的大小關系φa>φb>φc。乙圖中,把-q分別放在a,b,c三點,其電勢能Epa<Epb<Epc?；A小題1.推斷下列題目的正誤:(1)電場力做功與重力做功相像,均與路徑無關。 ()(2)電勢差,有正值和負值之分,所以是矢量。 ()(3)電場中電場強度為零的地方電勢肯定為零。 ()(4)沿電場線方向電勢越來越低,電場強度越來越小。 ()(5)某等勢面上各點的場強方向均與此處等勢面垂直。 ()提示:(1)√。電場力做功與路徑無關。(2)×。電勢差雖然有正負之分,但不是矢量。(3)×。電場強度是描述電場力的性質的物理量,電勢是描述電場能的性質的物理量,兩者之間沒有必定的關系。(4)×。在勻強電場中,電場強度不變。(5)√。帶電粒子沿等勢面運動時,電場力不做功,所以電場力的方向必與等勢面垂直,場強方向與電場力的方向相同或相反。2.真空中有兩個等量異種點電荷。相距r時,電荷連線中點處的場強大小為E、電勢為φ;相距r2時,電荷連線中點處的場強大小為E′、電勢為φ′。設無窮遠處電勢為0,則下列推斷正確的是A.φ′=φ=0 B.φ≠0,且φ′=2φC.E′=E=0 D.E≠0,且E′=2E【解析】選A。真空中兩個等量異種點電荷連線的中點處的電勢總是為零,即φ′=φ=0,選項A正確,B錯誤;由場強疊加原理可知:E=2kqr22=8kqr2;E′=2kqr42=32kq3.(2024·南昌模擬)在雷雨天氣中,大樹就相當于一個帶電量較大的點電荷,1和2是以樹為圓心的同心圓,有甲、乙、丙、丁四頭相同的牛按如圖所示位置和方向分別站在地面上,由此推斷 ()A.牛丙所處位置的電場強度為零B.牛乙和牛丙兩處電場強度相同C.牛丁處的電勢肯定高于牛乙處的電勢D.牛甲前后腳電勢差最大,處于最危急的狀態(tài)【解析】選D。依據(jù)點電荷電場強度公式E=kQr2,可知,牛丙所處位置的電場強度不為零,牛乙和牛丙兩處電場強度大小相等,但方向不同,故A、B錯誤;沿著電場線的方向,電勢是降低的,雖然牛丁與牛乙所站的位置不同,但由于點電荷的電性不知,因此無法判定兩者的電勢凹凸,故C錯誤;牛乙與牛丁兩位置的前后腳與半徑垂直,而牛甲與牛丙兩位置的前后腳與半徑平行,加之越靠近點電荷則電勢差越大,因此牛甲前后腳電勢差最大,處于最危急的狀態(tài),故4.(教材改編題)(多選)如圖所示,關于A、B兩點,下列說法正確的是 ()A.B點電勢高于A點電勢,負電荷在A點的電勢能大B.B點電勢高于A點電勢,負電荷在B點的電勢能大C.A、B兩點的電勢差UAB為負D.負電荷由B移到A,靜電