2011年高考物理二轮复习 电场能的性质 新人教版

1、电场能的性质【知识梳理】1电场力做功与电势能 电荷在电场中移动时，电场力做功只与电荷的_有关，与电荷经过的_无关。电场力做功的计算公式： W = _；在匀强电场中，电场力做的功W = _，其中d为沿电场线方向的位移。 电场力对电荷做正功，电势能_；电场力对电荷做负功，电势能_。电场力做功等于电势能变化的负值，即WAB = EpAEpB。 电荷在某点具有的电势能，等于把它从该点移动到_位置时电场力所做的功。电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零2电势 定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，用表示.在数值

2、上等于单位正电荷由该点移到零电势点时_，电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 公式： = _（与试探电荷无关）；单位：伏特（V） 电势与电场线的关系：沿电场线方向电势_（电场线指向电势_的方向）。 零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择（大地或无穷远默认为零）。3等势面 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。 等势面的特点： 等势面一定和电场线_； 等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力_功； 电场线总是由电势_的等势面指向电势_的等势面； 电场线越密的地方，等差等势面越_。4电势差与电场强度 电势差：电荷q在电场中A

3、、B两点间移动时，电场力所做的功WAB，跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压。公式：UAB = _；单位：伏（V）。 电势差与电势的关系：UAB = _，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值， 电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积；即U = _，也可以写作E = _（如图所示）。 电势具有相对性，而电势差与零电势点的选取无关，电势差具有绝对性.【考点辨析】考点1电场中的功能关系：对电场力做功的理解可类比重力做功.电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加.1功能关系 若只有电场力做功，_与_之和保持不变； 若只有

4、电场力和重力做功，_与_之和保持不变； 除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体_的变化。2电场力做功的特点：电场力对某电荷做的功与_无关，只与_的电势差有关。3电场力做功的计算方法 由公式W = Fscos计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W = qEsE，式中sE为电荷初末位置在电场方向上的距离。 由电场力做功与电势能变化关系计算，WAB = EAB = qUAB，对任何电场都适用。当U AB > 0，q > 0或UAB < 0，q < 0时，W > 0；否则W < 0。 由动能定理计算：W电场力 + W其他力 = Ek.考点2电势高低和电势能大小、

5、正负的判断方法1根据场源电荷判断：离场源正电荷越近，电势越_，正检验电荷的电势能（为正值）越_，负检验电荷的电势能（为负值）越_；离场源负电荷越近，电势越_，正检验电荷的电势能（为负值）越_，负检验电荷的电势能（为正值）越_。2根据电场线判断：顺着电场线的方向，电势逐渐_，检验正电荷（或负电荷）的电势能逐渐_（_）；逆着电场线的方向，电势逐渐_，检验正电荷（或负电荷）的电势能逐渐_（_）。3根据电场力做功判断：电场力对正电荷做正功时，正电荷由_电势（电势能_）的点移向_电势（电势能_）的点；电场力对负电荷做正功时，负电荷由_电势（电势能_）的点移向_电势（电势能_）的点.考点3电场强度、电势、

6、电势差、电势能的比较（注：电势、电势差、电势能、电场力的功、电荷量等物理量均为标量，它们正负意义不全相同，要注意比较区别，而矢量的正负表示方向）电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场做功的本领描述电荷在电场中的能量，电荷做功的本领定义若B点电势为0，则A = UAB = A 0Ep = q矢标性矢量：方向为正电荷的受力方向标量：有正负，正负只表示大小标量:有正负，正负只是比较电势的高低正电荷在正电势位置有正电势能，简化为：正正得正，负正得负，负负得正决定因素由电场本身决定,与试探电荷无关由电场本身决定，大小与参考点的选取有关，具有相对性由电场本身的两点间差异决

7、定，与参考点的选取无关由电荷量和该点电势二者决定，与参考点的选取有关相互关系场强为零的地方电势不一定为零电势为零的地方场强不一定为零零场强区域两点电势差一定为零，电势差为零的区域场强不一定为零场强为零，电势能不一定为零，电势为零，电势能一定为零联系匀强电场中U = Ed（d为A、B间沿场强方向上的距离）；电势沿场强方向降低最快；UAB = A B ； 考点4典型电场等势面的比较电场等势面（实线）重要描述电场等势面（实线）重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面等量异种电荷的电场连线中垂线上的电势为零点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量同种电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势

8、最高【典题例题】例1 由如图所示的电场线可判定 （ ）A该电场一定是匀强电场BA点的电势一定低于B点的电势C负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大D负电荷放在B点所受电场力方向向右例2有一带电荷量为q = 3×10-6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时克服电场力做功6×10 -4 J，从B点移到C点时电场力做功9×10-4 J。试求： AB、BC、CA间的电势差各为多少？ 以B点为零势点，则A、C两点的电势各为多少？ 比较电荷在A、C两点的电势能的高低。例3如图所示，匀强电场中有a、b、c三点.在以它们为顶点的三角形中，a30°、c90°

9、;，电场方向与三角形所在平面平行.已知a、b和c点的电势分别为V、V和2 V。该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为 （ ）AV、V B0 V、4 VCV、V D0 V、3 V例4如图所示，a、b、c是匀强电场中的等腰三角形的三个顶点，已知a、b、c三点的电势分别为a = 8 V，b = 4 V，c = 2 V，已知ab = 10cm，ac = 5cm，ac和ab夹角为60°，试确定场强的方向和大小。例5如图所示，在粗糙的斜面上固定一点电荷Q，在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块，小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止，则从M到N的过程中 （ ）A小物块所受的电场力减小B小物块的

10、电势能可能增加C小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功DM点的电势一定高于N点的电势例6如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线间的电势差相等.一正电子在等势线U3上时，具有动能20 J，它在运动到等势线U1上时，速度为零.令U2 = 0，那么，当该电荷的电势能为4 J 时，其动能大小为 （ ）A16 J B10 J C6 J D 4 J例7如图所示，MN为水平放置的金属板，板中央有一个小孔O，板下存在竖直向上的匀强电场，电场强度为E.AB是一根长为l、质量为m的均匀带正电的绝缘细杆.现将杆下端置于O处，然后将杆由静止释放，杆运动过程中始终保持竖直.当杆下落 l/3时速度

11、达到最大，求： 细杆带电荷量； 杆下落的最大速度； 若杆没有全部进入电场时速度减小为零，求此时杆下落的位移。例8如图，直角三角形的斜边AC（足够长）倾角为30°，底边BC长为2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边BC的中点处O放置一个负点电荷，其电荷量为Q.有一个质量为m、电荷量为q的带负电的小球，从斜面顶端A点处沿斜边由静止滑下，滑到斜边上的垂足D时，速度为V，加速度为a.求它刚刚滑到C点时的速度大小和加速度大小。参考答案：【知识梳理】1始末位置、路径、qU、qEd、减少、增加、零势能面2电场力所做的功、Ep/q、降低、降低、3垂直、不做、高、低、密4WAB/q、A B、

12、Ed、U/d、【考点辨析】考点11电势能、动能、电势能、机械能（重力势能与动能之和）、机械能2路径、初末位置考点21高、大、小、低、小、大2降低、减小（增加）、升高、增加（减小）3高（大）、低（小）、低（大）、高（小）【典型例题】例1 C；由图可知，该电场线为直线，在我们常接触的电场中，匀强电场的电场线为直线，但点电荷的电场线也是直线，故选项A错误.电势的高低可根据电场线由高电势指向低电势判断，则A>B，故选项B错误.由于A>B，故正电荷在A点的电势能大，而负电荷在B点的电势能大，因此选项C正确.负电荷在电场中所受电场力的方向与该点场强的方向相反，故选项D错误。例2 负点电荷从A点

13、移到B点克服电场力做功，即WAB=6×10-4 JAB 间的电势差 UAB = WAB/q = 200V；BC间的电势差 UBC = WBC/q = 300V；CA间的电势差 UCA = UCB + UBA = UBC + (UAB) = 100 V。 因B点的电势为零，由UAB = A B 得 A点的电势A = UAB = 200 V；由UBC = B C得 C点的电势C = UBC = 300 V. 电荷从A到C电场力做的功 WAC = WAB + WBC = 3×10-4 J 电势能减小，电荷在A点的电势能高。例3 B；如图所示，根据匀强电场的电场线与等势面是平行等间

14、距排列，且电场线与等势面处处垂直，沿着电场线方向电势均匀降落，取ab的中点O，即为三角形的外接圆的圆心，且该点电势为2 V，故Oc为等势面，MN为电场线，方向沿MN方向.，故UON=2 V，N点电势为零，为最低电势点，同理M点电势为4 V，为最高电势点例4 因为Uab=ab=12 V，所以ab的中点d的电势为d=2V，过a点作等势线cd的垂线ae，ae为一条电场线，如图所示. 有得.例5 AC；Q为点电荷，由于M点距点电荷Q的距离比N点距点电荷Q的距离小，所以小物块在N点受到的电场力小于在M点受到的电场力，选项A正确.由小物块的初、末状态可知，小物块从M到N的过程先加速再减速，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间的库仑力为斥力，电场力做正功，电势能减小，选项B错误.由功能关系可知，克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和，故选项C正确.因不知Q和物块的电性，无法判断电势高低，选项D错误.例6 C；正电荷从等势线U3运动到等势线U1上时，克服电场力做功，电势能增加了20 J，由U12=U23知U1=U3，则点电荷在等势线U1处电势能为10 J，在U3处电势能为10 J，正电子的总能量E10 J.当电势能为4 J时，动能应为6 J，选项C正确.例7 （1）