高考物理总复习重点课件：电场能的性质人教

第2节电场能的性质一、静电力做功的特点与电势能1．静电力做功的特点(1)在电场中移动电荷时电场力做功与路径无关，只与

有关，可见静电力做功与重力做功相似．(2)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．2．电势能(1)定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移到

位置时所做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的

，WAB＝EpA－EpB.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷

的电势能规定为零，或把电荷在地球表面的电势能规定为零．初、末位置qEd零势能减少量无穷远处二、电势和等势面1．电势(1)定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：φ＝

.(3)矢标性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因

的选取的不同而不同．(5)电场线指向电势降低的方向．2．等势面(1)定义：电场中

的各点构成的面．(2)特点①电场线跟等势面

，即场强的方向跟等势面

．②在

上移动电荷时电场力不做功．③电场线总是从

的等势面指向

的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度

；反之

．电势零点电势相同垂直垂直等势面电势高电势低越大越小三、电势差1．定义：电场中两点间电势的

．2．移动电荷做功与电势差的关系：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，

与

的比值等于电势差．公式

.单位：伏特，符号V.3．影响因素：电势差UAB由

决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关，与电势零点的选取无关．电势、电势能具有相对性，要确定电场中某点的电势或电荷在电场中某点具有的电势能必须选取电势零点，但电势能的变化和电势差具有绝对性，与电势零点的选取无关．差值电场力做的功电荷量电场本身的性质四、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．电势差与电场强度的关系式：

，其中d为匀强电场中两点间

的距离．2．电场强度的方向和大小电场中，电场强度的方向是指

最快的方向．在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿

方向每单位距离上降低的电势．U＝Ed沿电场线方向电势降低电场1．右图中三条实线a、b、c表示三个等势面．一个带电粒子射入电场后只在电场力作用下沿虚线所示途径由M点运动到N点，由图可以看出()A．三个等势面的电势关系是φa＞φb＞φcB．三个等势面的电势关系是φa＜φb＜φcC．带电粒子在N点的动能较小，电势能较大D．带电粒子在N点的动能较大，电势能较小解析：由图中等势面的分布和带电粒子的运动轨迹可以判断：带电粒子所受电场力一定垂直等势面指向轨迹的内侧，再根据电场力与速度方向的夹角可以得出，带电粒子从M运动到N做减速运动，动能减小，电势能增加，由于带电粒子的电性未知，所以不能判断三个等势面电势的高低，故选C.答案：C2．如图所示，AB、CD为一圆的两条直径，且互相垂直，O点为圆心．空间存在一未知静电场，场强方向与圆周所在平面平行．现有一电子，在电场力作用下(重力不计)，先从A点运动至C点，动能减少了W；又从C点运动至B点，动能增加了W，那么关于此空间存在的静电场可能是()A．方向垂直于AB并由O指向C的匀强电场B．方向垂直于AB并由C指向O的匀强电场C．位于O点的正点电荷形成的电场D．位于D点的正点电荷形成的电场解析：由电场力做功WAB＝qUAB可得：WAC＝－eUAC＝－W，WCB＝－eUCB＝W，所以φA＝φB，且φA＞φC，故正确答案为A、D.答案：AD3．关于静电场，下列结论普遍成立的是()A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零解析：电势的高低与电场强度的大小无关，A错；电场中任意两点的电势差不仅与这两点的场强有关，还与这两点沿电场线方向的距离有关，B错；在D项中，初、未位置场强为零，中间某段场强可能不为零，电场力做功不一定为零，D错；只有C项正确．答案：C4．有一带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4J，从B点移动C点时静电力做功9×10－4J．求：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)若以B点为电势零点，则A、C两点的电势各为多少？点电荷在A、C两点的电势能各为多少？(2)若φB＝0，则φA＝UAB＋φB＝200V.φC＝φB－UBC＝300V．点电荷在A点的电势能EpA＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J，点电荷在C点的电势能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J.答案：(1)200V－300V100V(2)200V300V－6×10－4J－9×10－4J电势高低和电势能大小的判断方法1．电势高低的判断2.电势能高低的判断(1)电势、电势能的正、负表示高低，正的电势、电势能比负的电势、电势能高，而电势差的正负表示两点电势的相对高低．(2)电场线或等差等势面越密的地方电场强度越大，但电势不一定越高．

[例1]如图所示，一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM＝MN，P点在y轴的右侧，MP⊥ON，则()A．M点的电势比P点的电势高B．将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C．M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D．在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动[思路点拨]

电势的高低可根据电场线的方向来判断；电势差的大小关系可根据U＝Ed来定性分析；带电粒子轨迹是直线还是曲线取决于带电粒子所受电场力与速度方向间的关系．[答案]AD1．如在图所偿示，秃实线闭为电李场线椅，虚堪线为意等势推线，懂且AB＝BC，电国场中惊的A、B、C三点蒙的场嫂强分皇别奶为EA、EB、EC，电全势分薯别为φA、φB、φC，AB、BC间的绪电势伴差分吼别为UAB、UBC则下骑列关灰系中衰正唉确姨的有()A．φA＞φB＞φCB．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBCD．UAB＝UBC解析梯：A、B、C三点沃处在铸一根刃电场疼线上娱，沿让着电察场线压的方蹄向电增势降澡低，冻故φA＞φB＞φC，A正确狡；由纱电场汇线的碑密集幕程度兴可看缓出电她场强辰度大外小关晶系为EC＞EB＞EA，B对；星电场胀线密演集的锈地方润电势尖降落铜较快架，故UBC＞UAB，C对、D错．答案夸：AB草C电场障力做挤功的饶计算糕、电乐场中刷的功姜能关脾系1．电场插力做练功的岭计算获方法(1炒)WAB＝qUAB(普遍继适用)；(2申)W＝qE钥lco仆sθ(适用江于匀班强电裂场)；(3抄)WAB＝－ΔEp＝EpA－EpB(从能槐量角近度求带解)；(4罚)W电＋W非电＝ΔEk(由动胆能定博理求休解)．2．带电膊粒子乓在电冻场中杠做曲盾线运棒动时迎正负深功的乔判断(1扩)粒子览速度罚方向崖一定榆沿轨猎迹的含切线贤方向压，粒城子合往力方启向一镇定沿址电场绘线指构向轨校迹弯春曲的顺凹侧咸．(2要)电场者力与银速度岔方向躲间夹纹角小植于90筋°，电家场力滑做正唉功；际夹角贩大于90鞠°，电差场力团做负桨功．3．功能冷关系(1课)若只饭有电择场力双做功辨，电道势能链与动慌能之社和保滋持不眯变；(2缴)若只涂有电尾场力难和重精力做互功，闭电势下能、跨重力叙势能批、动弊能之筑和保溉持不究变；(3留)除重呈力之福外，救其他挽各力荒对物所体做俗的功腿等于傲物体洞机械低能的毛变化丝式；(4决)合力油对物筹体所丛做的蹈功，泛等于栽物体棒动能滤的变捷化．解决谊此类扩问题滔时应梁注意眯以下孤两点墙：(1窃)利用稍电场航线的款特点繁、等奴势面散的特朝点来验分析线粒子遗做功队情况财．(2仁)应用带公式WAB＝qUAB计算撤功时肌：WAB、q、UAB一般挨都要精带正糠、负谋号计所算．[例2]如图带所示正，在O点放拍置一车个正赛电荷象．在直过O点的渐竖直拳平面积内的A点，恒自由鼻释放统一个跌带正厚电的恭小川球，牛小球眠的质序量为m、电弱荷量芬为q.小球戴落下盼的轨矛迹如希图岔中虚河线所场示，催它与盼以O为圆狸心、R为半识径的领圆(图中秤实线鸭表示)相交怪于B、C两点亭，O、C在同侵一水移平线鞭上，∠BO胞C＝30善°，A距离OC的竖晨直高卷度为h.若小妖球通较过B点的狱速度汤为v，试讲求：(1肚)小球萄通过C点的带速度推大小涝．(2致)小球阻由A到C的过鞋程中姓电场凳力做马的功登．[思路舍点拨]φB＝φC→WBC＝0→WAB＝WAC→由动雄能定酿理分套析→结论2．一替个不还带电贤的金互属板我，表其面有听很薄扭的光砖滑绝钓缘层见，与浇水平呼方向智成θ角放膏置．基金属晒板上B、C两点滩间的我距离动为L，在滑金属比板上耳方的A点固暮定一院个带迹电荷嫁量为树＋Q的点收电荷针，金的属板氏处在茄＋Q的电膛场中聋．已什知A、B、C三点址在同涝一竖捏直平娃面内后，且AB水平脉，AC竖直翠，如桂图所带示．叛将一慈个带元电荷必量为弄＋q(q≪Q，q对原顾电场誓无影怎响)可看鹊做点嗽电荷攀的小袜球，嫁从B点无径初速园释放裹，如铲果小灾球质托量为m，下您滑过聚程中荷带电妨荷量佩不变搬，求总：(1突)小球轿在B点的娘加速灾度的罚大小荐；(2吧)下滑庭到C点时引的速浴度的包大小状．1．如膀图所允示，苦在两挎等量耐异种谅点电辫荷的鸽电场四中，MN为两骂电荷遍连线夹的中查垂线，a、b、c三点锈所在康直线崖平行俗于两执电荷熔的连凯线，观且a和c关于MN对称酬、b点位除于MN上，d点位羞于两汇电荷毅的连隙线上渐．以脸下判类断正求确的惊是()A．b点场惹强大弟于d点场握强B．b点场棕强小你于d点场引强C．a、b两点稀间的趟电势拥差等班于b、c两点无间的表电势劳差D．试逆探电雀荷＋q在a点的僚电势瞎能小岸于在c点的福电势谋能解析霉：根据杂等量边异种白点电颤荷产放生的其电场贼的电晓场线志分布纸情况稠，由勿电场运线的船疏密费表示亿场强龙大小海可知Ed>Eb.故选潜项A错误但、选漠项B正确慕．a、c两点搏关于MN对称驳，故Uab＝Ubc，选父项C正确兴．沿植电场要线方克向电选势降导低，乳所以φa>φc，由Ep＝qφ可知Epa>Epc，故割选项D错误适．答案鸣：BC2．下冶图为鞠静电皮除尘挽器除凡尘机悟理的醉示意泼图．燥尘埃律在电副场中宽通过朋某种组机制上带电队，在桌电场世力的娇作用等下向芒集尘钟极迁友移并稿沉积共，以筋达到泼除尘围目的膜．下帅列表砖述正蜜确的婆是()A．到卷达集负尘极简的尘款埃带病正电业荷B．电缝场方植向由残集尘世极指场向放归电极C．带备电尘秃埃所河受电梢场力馆的方烟向与电场慰方向张相同D．同壳一位获置带使电荷愁量越偿多的微尘埃捐所受电宝场力摔越大解析送：由题侵图知令，集辛尘极痛连电科源正肃极，纽奉电势近高，立所以罩电场遇方向昂由集弹尘极尺指向影放电薯极，B正确期．带园电尘业埃向扁集尘怪极迁驱移，捕带电边尘埃血所受舟电场走力方善向与液电场蜜方向肥相反羊，带孝负电跨，A、C错误嗽．由F＝qE知，弄同一渔位置F正比涌于q，D正确雁．答案抵：BD3．一想粒子瓣从A点射特入电营场，悠从B点射嘉出，族电场批的等裤势面柿和粒保子的最运动但轨迹狐如图虚所示丙，图经中左盗侧前么三个肚等势突面彼左此平胳行，衡不计辈粒子车的重烦力．评下列抗说法刃正确凝的有()A．粒粪子带决负电床荷B．粒维子的逮加速梨度先里不变界，后壮变小C．粒雨子的丛速度谅不断弓增大D．粒金子的咸电势夹能先效减小尤，后初增大