高考物理总复习专题7电场第2讲电势能电势电势差市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第2讲电势能、电势、电势差【考纲解读】1.掌握电势、电势能、电势差概念；2.了解电场力做功特点，掌握电场力做功与电势能改变关系；3.会分析电场中电势改变，并能利用功效关系分析电荷或带电物体电势能改变情况．1/56一、电场力做功和电势能1．静电力做功(1)特点：与__________无关，只与___________相关．(2)计算方法①W＝qEd，只适合用于匀强电场，其中d为沿___________距离．②WAB＝qUAB，适合用于___________．考点O讲堂梳理自查实际路径初末位置电场方向任何电场2/562．电势能(1)定义：电荷在________中含有势能，数值上等于将电荷从该点移到________位置时静电力所做功．(2)静电力做功与电势能改变关系：静电力做功等于_________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.电场零势能电势能降低许3/56电势能电荷量零电势点4/562．等势面(1)定义：电场中___________各点组成面．(2)特点①在等势面上移动电荷，电场力不做功．②等势面一定与电场线垂直，即与场强方向________．③电场线总是由电势________等势面指向电势________等势面．④等差等势面疏密表示电场强弱(等差等势面越密地方，电场线越密)．电势相同垂直高低5/56三、电势差1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力所做功WAB与移动电荷电量q比值．2．定义式：UAB＝________.3．电势差与电势关系：UAB＝___________，UAB＝－UBA.4．电势差与电场强度关系匀强电场中两点间电势差等于电场强度与这两点距离乘积，即UAB＝Ed.φA－φB

6/56温馨提醒：电势和电势差都是由电场本身决定，与检验电荷无关，但电势是相对量，电场中各点电势与零电势点选取相关，而电势差是绝对量，与零电势点选取无关．7/561．[对电场力做功和电势能改变考查]如图所表示，正点电荷(电荷量为Q)产生电场中，已知A，B间电势差为U，现将电荷量为q正点电荷从B移到A，则()A．外力克服电场力做功QU，电荷q电势能增加qUB．外力克服电场力做功qU，电荷q电势能增加QUC．外力克服电场力做功qU，电荷q电势能增加qUD．外力克服电场力做功QU，电荷q电势能降低QU【答案】C【解析】电荷量为q正点电荷从B移到A，库仑力由A指向B，外力需要克服库仑力做功qU，电势能增加qU，选项C正确．8/562．[对等势面考查]空间中P，Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P，Q两点附近电场等势面分布如图所表示，a，b，c，d为电场中4个点．则()A．P，Q两点处电荷等量同种B．a点和b点电场强度相同C．c点电势低于d点电势D．负电荷从a到c，电势能降低9/56【答案】D【解析】依据等势面画出电场线可知P，Q两点处电荷等量异种，选项A错误；a点和b点电场强度方向不一样，选项B错误；越靠近正电荷，等势面电势越高，c点电势高于d点电势，选项C错误；负电荷从a移到c，电势升高，电势能降低，选项D正确．10/563．[对电势、电场强度关系考查]在静电场中，以下说法正确是()A．电场强度处处为零区域内，电势一定也处处为零B．电场强度处处相同区域内，电势一定也处处相同C．电场强度方向总是跟等势面垂直D．电势降低方向就是电场强度方向【答案】C【解析】电场强度大小与电势大小没有必定关系，选项A、B错误；电场线一直与等势面垂直，选项C正确，电势降低最快方向就是电场强度方向，选项D错误．11/5612/56【答案】BC13/565．[对电场强度和电势差关系考查]如图所表示是一个匀强电场等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此能够确定电场强度方向和数值是()A．竖直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m【答案】B14/561．功效关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．(3)除重力之外，其它各力对物体做功等于物体机械能改变．2．电场力做功特点：电场力对某电荷做功与路径无关，只与初、末位置电势差相关．考点1电场中功效关系15/563．电场力做功计算方法16/56例1(多项选择)如图所表示，在粗糙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小物块，小物块在Q产生电场中沿斜面运动到N点静止，则从M到N过程中()A．小物块所受电场力减小B．小物块电势能可能增加C．小物块电势能改变量大小一定小于克服摩擦力做功D．M点电势一定高于N点电势思绪剖析：小物块从M点由静止释放至N点又静止，说明物体先加速后减速，所以物块一定受到摩擦力作用，其能量在重力势能、电势能和内能之间转化．17/56【答案】AC【解析】Q为点电荷，越远电场力越小，选项A正确．由小物块初、末状态可知，小物块从M到N过程先加速再减速，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间库仑力为斥力，电场力做正功，电势能减小，选项B错误．由功效关系可知，克服摩擦力做功等于电势能和重力势能降低许之和，故选项C正确．因不知Q和物块电性，无法判断电势高低，选项D错误．18/56练1如图所表示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线间电势差相等．一正电子在等势线φ3上时，含有动能20J，它在运动到等势线φ1上时，速度为零．令φ2＝0，那么，当该电荷电势能为4J时，其动能大小为()A．16J B．10JC．6J D．4J【答案】C【解析】正电荷从等势线φ3运动到等势线φ1上时，克服电场力做功，电势能增加了20J，由U12＝U23，φ2＝0知φ1＝－φ3，则点电荷在等势线φ1处电势能为10J，在φ3处电势能为－10J，正电子总能量E总＝10J．当电势能为4J时，动能应为6J，选项C正确．19/56处理电场中能量问题基本方法在处理电场中能量问题时惯用到基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时也会用到功效关系．1．应用动能定理处理问题需研究合外力功(或总功)．2．应用能量守恒定律处理问题需注意电势能和其它形式能之间转化．3．应用功效关系处理该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间对应关系．4．有电场力做功过程机械能普通不守恒，但机械能与电势能总和能够不变．20/561．电势高低判断考点2电势高低与电势能大小判断判断角度判断方法电场线方向沿电场线方向电势逐步降低场源电荷正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低21/5622/562.电势能大小判断判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小，反之相反电荷电势法正电荷在电势高地方电势能大负电荷在电势低地方电势能大公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，Ep越大，电势能越大能量守恒法在电场中，若只有电场力做功时，电荷动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加23/5624/56思绪剖析：(1)电势为标量，怎样比较两电荷在空间不一样点产生电势大小？(2)电场强度为矢量，怎样比较两电荷在空间不一样点产生电场强度大小？【答案】ABD【解析】在两等量异种电荷产生电场中，依据电场分布规律和电场对称性能够判断，b、d两点电势相同，均大于c点电势，b、d两点场强大小相同但方向不一样，选项A，B正确，C错误．c点电势低于a点电势，将＋q沿圆周由a点移至c点，电场力做正功，所以＋q电势能减小，选项D正确．25/56练2(多项选择)如图所表示，MN，PQ是圆两条相互垂直直径，O为圆心．两个等量正电荷分别固定在M，N两点．现有一带电粒子(不计重力及粒子对电场影响)从P点由静止释放，粒子恰能在P，Q之间做直线运动，则以下判断正确是()A．O点场强一定为零B．P点电势一定比O点电势高C．粒子一定带负电D．粒子在P点电势能一定比在Q点电势能小【答案】AC26/56【解析】因为M，N两点放置是等量同种电荷，依据点电荷电场特点及电场叠加可知O点合场强为零，选项A正确；因带电粒子从P点由静止释放，只在电场力作用下运动到Q点，说明带电粒子在P点受到电场力由P点指向Q点，故带电粒子一定带负电，带电粒子从P点运动到Q点过程中，电场力先做正功后做负功，P点电势比O点电势低，选项B错误，C正确；依据对称性可知P，Q两点电势相同，选项D错误．27/56考点3电场强度、电势、电势差、电势能比较28/5629/56温馨提醒：电势、电势差、电势能、电场力功、电荷量等物理量均为标量，它们正负意义不全相同，要注意比较区分，而矢量正负一定表示方向．30/56例3(多项选择)(年新课标Ⅱ卷)关于静电场电场强度和电势，以下说法正确是()A．电场强度方向处处与等电势面垂直B．电场强度为零地方，电势也为零C．伴随电场强度大小逐步减小，电势也逐步降低D．任一点电场强度总是指向该点电势降落最快方向思绪剖析：(1)电场强度与电势、电势差大小关系是怎样？(2)电场强度与等势面之间关系是怎样？【答案】AD31/56【解析】电场线与等势面垂直，而电场强度方向为电场线方向，故电场强度方向与等势面垂直，选项A正确；场强为零地方电势不一定为零，比如等量同种正电荷连线中点处场强为零，不过电势大于零，选项B错误；场强大小与电场线疏密程度相关，而沿着电场线方向电势逐步降低，故随电场强度大小逐步减小，电势不一定降低，选项C错误；任一点电场强度方向总是和电场线方向一致，而电场线方向是电势降落最快方向，选项D正确．32/5633/5634/56电场强度电势是分别从两个不一样方面描述电场性质物理量．它们没有必定联络，电场强度大地方电势不一定大，电场强度为零地方电势不一定为零；反之，电势大地方电场强度不一定大，电势为零地方电场强度不一定为零．35/561．几个常见经典电场等势面考点4电场线和等势面应用36/5637/5638/56例4如图所表示方框中为一匀强电场，A、B、C三点为电场中三点，电势分别为φA＝24V，φB＝12V，φC＝－24V，试用作图法作出该电场电场线．39/56【解析】在图示匀强电场中，沿AB方向和AC方向电势都是均匀降低，因φA＝24V，φC＝－24V，则AC连线中点O电势必为零，而AO中心点O′电势一定等于12V，即O′和B在同一等势面上，连接BO′即为该匀强电场中一条等势线，依据电场线与等势面垂直可画出电场电场线，如图所表示，作图步骤以下：(1)连接AC，并作出AC中点O.(2)再作出AO中点O′.(3)连接O′B.(4)过A点作直线O′B垂线AD，电场E方向由A→D.40/56练4(多项选择)(年新课标Ⅰ卷)如图所表示，在正点电荷Q电场中有M，N，P，F四点．M，N，P为直角三角形三个顶点，F为MN中点，∠M＝30°.M，N，P，F四点处电势分别用φM，φN，φP，φF表示．已知φM＝φN，φP＝φF；点电荷Q在M，N，P三点所在平面内，则()A．点电荷Q一定在MP连线上B．连接PF线段一定在同一等势面上C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功D．φP大于φM【答案】AD41/56【解析】电场是由正点电荷产生，所以电场线由正点电荷指向无穷远处，而且跟点电荷距离相等点，电势相等，场强大小相等．因为φM＝φN，φP＝φF，所以点电荷Q到M和N距离相等，到P和F距离也相等，即过F作MN中垂线，然后作FP中垂线，两中垂线交点为点电荷Q所在位置，由几何知识得Q在MP上，如图所表示，故选项A正确；点电荷形成电场中，等势面是球面，故选项B错误；正试探电荷与Q同号，所以受斥力作用，故将其从P点搬运到N点时，电场力做正功，故选项C错误；由几何关系知点电荷Q距M距离大，距P距离小，所以φM<φP，故选项D正确．42/56在匀强电场中已知三个点电势即可绘画出等势面和电场线，方法是依据匀强电场电势是随距离均匀改变．选取任意两个点，在两点连线上找到与第三个点电势相同点．该点与第三个点连线即为等势面，垂直于该等势面即为电场线，沿着电场线方向电势降低．43/56热点题组一电势与电势能1．(多项选择)将一电荷量为＋Q小球放在不带电金属球附近，所形成电场线分布如图所表示，金属球表面电势处处相等，a、b为电场中两点，则()A．a点电场强度比b点大B．a点电势比b点高C．检验电荷－q在a点电势能比在b点大D．将检验电荷－q从a点移到b点过程中，电场力做负功【答案】ABD模拟精选·组合专练44/562．(届陕西名校月考)如图所表示，图中实线表示一匀强电场电场线，一带负电荷粒子射入电场，虚线是它运动轨迹，A，B是轨迹上两点，若粒子所受重力不计，则以下判断中正确是()A．电场线方向向下B．粒子一定从A点运动到B点C．A点电势比B点电势高D．粒子在A点电势能大于在B点电势能【答案】D45/56热点题组二电势差与电场强度3.(多项选择)(届厦门月考)如图所表示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中A、B、C三点电场强度分别为EA，EB，EC，电势分别为φA，φB，φC，AB、BC间电势差分别为UAB，UBC，则以下关系中正确有()A．φA＞φB＞φCB．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBCD．UAB＝UBC【答案】ABC46/564．如图所表示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O.以下关于x轴上电场强度和电势说法中正确是()A．O点电场强度为零，电势最低B．O点电场强度为零，电势最高C．从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高D．从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低【答案