高考物理复习第六章静电场第二课时电场的能的性质市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第2课时电场能性质1/58一、电势能和电势1.电势能(1)电场力做功特点：电场力做功与_______无关，只与_____________相关。(2)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________位置时电场力所做功。②电场力做功与电势能改变关系：电场力做功等于_________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。

路径初、末位置电场零势能电势能降低许2/582.电势(1)定义：试探电荷在电场中某点含有___________与它_________比值。(2)定义式：φ＝_______。(3)矢标性：电势是_______，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比_________高(低)。(4)相对性：电势含有_________，同一点电势因选取____________不一样而不一样。

电势能Ep电荷量q标量零电势相对性零电势点3/583.等势面(1)定义：电场中____________各点组成面。(2)四个特点①等势面一定与_________垂直。②在__________上移动电荷时电场力不做功。③电场线方向总是从_______等势面指向_______等势面。④等差等势面越密地方电场强度_______，反之_______。

电势相等电场线同一等势面电势高电势低越大越小4/58二、电势差1.定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，___________与移动电荷________比值。2.定义式：UAB＝_______。3.电势差与电势关系：UAB＝_________，UAB＝－UBA。4.影响原因：电势差UAB由电场本身性质决定，与移动电荷q及电场力做功WAB_______，与零电势点选取_______。电场力做功电荷量φA－φB无关无关5/58电场线6/58四、静电现象1.静电感应和静电平衡把金属导体放在电场E中，因为内部自由电子受电场力作用而定向移动，使导体两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫___________，当自由电子定向移动停顿时，导体处于________________。

2.静电平衡状态下导体电场强度和电势

导体内部场强处处为_______，整个导体是_________，导体表面是_________，导体表面电场线和带电体表面______。

静电感应静电平衡状态零等势体等势面垂直7/583.静电平衡状态下静电荷只分布在外表面。4.尖端放电现象和避雷针电性与尖端相反粒子被吸引而奔向尖端，与尖端电荷______，相当于尖端______电荷，这就是尖端放电。避雷针就是利用尖端放电设备。5.处于静电平衡导体腔内场强处处为零。6.处于静电平衡状态导体，内部区域不再受外部电场影响，这种现象叫____________。中和失去静电屏蔽8/58【思索判断】1.电势差是个标量，不过有正值和负值之分()2.A、B两点电势差是恒定，所以UAB＝UBA(

)3.A、B两点电势差等于将正电荷从A点移动到B点时静电力所做功(

)4.电场力做功与重力做功相同，均与路径无关(

)5.电场中电场强度为零地方电势一定为零(

)6.沿电场线方向电场强度越来越小，电势逐步降低(

)7.电势是矢量，现有大小也有方向(

)8.电场中电势降低方向，就是电场强度方向(

)√××√××××9/58考点一电势能、电势(b/c)[关键点突破]一、静电力做功与电势能改变关系1.静电力做功特点：静电力做功与电荷初、末位置相关，与电荷运动路径无关。2.静电力做功与电势能改变关系：静电力做功，等于电势能降低许，即WAB＝EpA－EpB。电荷在某点电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做功。10/58二、电势高低及电势能大小判断方法1.电势能大小判断方法(1)做功判断法：不论正、负电荷，只要静电力做正功，电荷电势能一定减小；只要静电力做负功，电荷电势能一定增大。(2)电场线判断法：正电荷顺着电场线方向移动时电势能逐步减小，逆着电场线方向移动时电势能逐步增大；负电荷顺着电场线方向移动时电势能逐步增大，逆着电场线方向移动时电势能逐步减小。(3)电势判断法：由公式Ep＝qφ知，正电荷在电势高地方电势能大，负电荷在电势高地方电势能小。

11/582.电势高低判断方法(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近点，电势越高；离场源负电荷越近点，电势越低。(3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置电势越高。

12/58[典例剖析]【例1】

(·温州模拟)如图所表示，三条平行等距直虚线表示电场中三个等势面，电势值分别为10V、20V、30V，实线是一带负电粒子(不计重力)在该区域内运动轨迹，对于这条轨迹上a、b、c三点来说，以下选项说法正确是(

)A.粒子必先过a，再到b，然后到cB.粒子在三点所受协力关系为Fa>Fb>FcC.粒子在三点动能大小关系为Ekb>Eka>EkcD.粒子在三点电势能大小关系为Epb>Epa>Epc13/58解析因等势面为等间距平面，所以该电场为匀强电场，场强方向与等势面垂直，故Fa＝Fb＝Fc，选项B错误；由做曲线运动条件可知，电场力方向向下，又因粒子带负电，所以电场方向向上，a、b、c三点电势关系为φc>φa>φb，粒子在三点电势能关系为Epb>Epa>Epc，又因在只有电场力做功条件下电势能和动能之和守恒，所以Ekb<Eka<Ekc，选项C错误，D正确；关于粒子运动轨迹，可能沿abc方向，也可能沿cba方向，所以选项A错误。答案D14/58【例2】

如图所表示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上两点。以下说法正确是(

)A.M点电势一定低于N点电势B.M点场强一定大于N点场强C.正电荷在M点电势能大于在N点电势能D.将电子从M点移动到N点，电场力做正功

15/58解析沿电场线方向电势逐步降低，M点电势一定高于N点电势，A错误；电场线越密区域场强越大，由图可知N点场强大于M点场强，B错误；由Ep＝qφ可知，正电荷在M点电势能大于在N点电势能，C正确；电子从M点移到N点过程中，受到电场力与移动方向相反，电场力做负功，D错误。答案C16/58【例3】

如图所表示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带负电质点仅在电场力作用下经过该区域时运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上三点，R同时在等势面b上，据此可知(

)A.三个等势面中，c电势最低B.带电质点在P点电势能比在Q点小C.带电质点在P点动能与电势能之和比在Q点小D.带电质点在R点加速度方向垂直于等势面b17/58解析依据题意画出电场线、质点在P处受力方向如图所表示，可知电场线应垂直等势面由c经b至a，所以a电势最低，选项A错误；质点带负电，且φP<φQ，则EpP>EpQ，故选项B错误；因为质点运动过程中只有电场力做功，所以质点电势能与动能之和保持不变，选项C错误；依据电场线与等势面垂直可知，选项D正确。答案D18/58【巧学妙记】电场线、等势面、运动轨迹综合问题分析关键点(1)带电粒子轨迹切线方向为该点处速度方向。(2)带电粒子所受协力应指向轨迹曲线凹侧，再依据电场力与场强方向关系(同向或反向)，或电场力做正功还是负功等，深入确定其它量。19/58[针对训练]1.如图所表示，真空中有两个等量异种点电荷，A、B分别为两电荷连线和连线中垂线上点，A、B两点电场强度大小分别是EA、EB，电势分别是φA、φB，以下判断中，正确是(

)A.EA>EB，φA>φB B.EA>EB，φA<φBC.EA<EB，φA>φB D.EA<EB，φA<φB20/58解析常见电场电场线中，等量异种电荷电场线特点如图所表示，可见A点电场线比B点密，故A点电场强度大；另外，电场线方向从左到右，故A点电势高于B点电势。所以，A选项正确，B、C、D选项错误。故选A。答案A21/582.在如图所表示匀强电场中，1、2、3三条虚线表示三个等势面，a、b分别是等势面1、3上点。以下说法中正确是(

)A.三个等势面电势相等B.等势面2电势高于等势面1电势C.若将一正电荷由a移到b，电场力做正功D.若将一正电荷由a移到b，电场力做负功

22/58解析电场线由高电势指向低电势，所以A、B错误；正电荷受力方向与电场线方向相同，所以电场力做正功，故D错误，C正确。答案C23/583.如图所表示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用电荷运动轨迹，a、b为运动轨迹上两点，能够判定(

)A.电荷在a点速度大于在b点速度B.电荷为负电荷C.电荷在a点电势能大于在b点电势能D.a点电势低于b点电势

24/58解析沿着电场线方向电势越来越低，可得a点电势高于b点电势，D错误；该电荷在电场中做曲线运动，电场力应指向轨迹凹侧，即受力方向与电场强度方向一致，电荷必带正电，B错误；电荷若从a运动到b，因为a点电势高于b点电势，a、b间电势差为正值，电荷带正电，由Wab＝qUab可得电场力做正功，所以电荷在b点动能大于在a点动能，电荷在b点速度大于在a点速度；电荷若从b运动到a，由Wba＝qUba可得电场力做负功，所以电荷在b点动能大于在a点动能，电荷在b点速度大于在a点速度，A错误；因为a点电势高于b点电势，正电荷在电势高处电势能大，所以电荷在a点电势能大于在b点电势能，C正确。答案C25/58考点二电势差(b/c)[关键点突破]1.电场力做功特点：电场力做功与运动路径无关，只与始末位置相关。2.电场力做功计算方法 (1)W＝Eqd，只适合用于匀强电场，其中d为沿电场线方向距离。 (2)WAB＝qUAB，适合用于任何电场。 (3)由动能定理来计算：W电场力＋W其它力＝ΔEk。 (4)由电势能改变来计算：WAB＝EpA－EpB。

26/58[典例剖析]【例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。一正电荷在φ3上时，含有动能20J，它运动到等势线φ1上时，速度为0。令φ2＝0，那么该电荷电势能为4J时，其动能大小为(

)A.16J B.10JC.6J D.4J27/58解析电荷在电场中运动，总能量守恒，动能和电势能相互转化。由题意知电荷运动至等势线φ2时，其动能与电势能之和为10J，所以当它电势能为4J时，其动能大小为6J。答案C28/58【例2】

如图所表示，在O点处固定一个正电荷，在过O点竖直平面内A点，自由释放一个带正电小球，小球质量为m、电荷量为q。小球下落轨迹如图中虚线所表示，它与以O为圆心、R为半径圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC竖直高度为h。若小球经过B点时速度为v，试求：29/58(1)小球经过C点时速度大小；(2)小球由A到C过程中电场力做功。30/58[针对训练]1.如图所表示，电荷只受电场力作用沿虚线从A运动到B，则该电荷电性及运动过程中电场力对其所做功分别是(

)A.负电，负功

B.负电，正功C.正电，负功

D.正电，正功

解析依据运动轨迹特点可知，电荷受到与E反向电场力，故带负电，从A到B过程中电场力与速度夹角小于90°，做正功，所以B正确。答案B31/582.如图所表示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中两组平行线，M、N、P、Q是它们交点，四点处电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点过程中，静电力所做负功相等。则(

)A.直线a位于某一等势面内，φM＞φQB.直线c位于某一等势面内，φM＞φNC.若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点，电场力做负功

32/58解析由电子从M点分别运动到N点和P点过程中静电力所做负功相等可知，N、P两点在同一等势面上，且电场线方向为M→N，故选项B正确，选项A错误；M点与Q点在同一等势面上，电子由M点运动到Q点，静电力不做功，故选项C错误；电子由P点运动到Q点，静电力做正功，故选项D错误。答案B33/583.一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点电势能为4.8×10－17J，电子经过B点时电势能为3.2×10－17J，电子在A点动能为3.2×10－17J，假如电子只受静电力作用，则(

)A.电子在B点时动能为4.8×10－17VB.由A到B静电力做功为1000eVC.电子在B点时动能为1.6×10－17JD.A、B两点间电势差为100V34/58答案A35/58考点三匀强电场中电势差与电场强度关系(－/c)[关键点突破]1.表示式U＝Ed适合用于匀强电场中定量计算，且d是沿场强方向上距离；电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低电势。36/5837/58[典例剖析]【例1】

如图所表示，a、b、c为电场中同一条电场线上三点，其中c为ab中点。已知a、b两点电势分别为φa＝3V，φb＝9V，则以下叙述正确是(

)A.该电场在c点处电势一定为6VB.a点处场强Ea一定小于b点处场强EbC.正电荷从a点运动到b点过程中电势能一定增大D.正电荷只受电场力作用从a点运动到b点过程中动能一定增大

38/58解析本题中电场线只有一条，又没说明是哪种电场电场线，所以电势降落及场强大小情况都不能确定，A、B错误；a、b两点电势已知，正电荷从a到b是从低电势向高电势运动，电场力做负功，动能减小，电势能增大，C正确，D错误。答案C39/58【例2】

a、b、c是匀强电场中三个点，各点电势依次为10V、2V、6V；三点在同一平面上，以下图中电场强度方向表示正确是(

)解析因为Uab＝φa－φb＝8V，则ab中点处电势为6V，所以c点与ab中点电势相同，c点与ab中点连线则为一条等势线，电场强度方向应垂直于该等势线而且指向电势较低方向，故选项C正确。答案C40/58[针对训练]1.如图所表示，匀强电场电场强度E＝100V/m，A、B两点相距LAB＝10cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UBA为(

)A.－10V B.10VC.－5V D.－3V41/58解析依据电势差与电场强度关系U＝Ed得UAB＝ELABcos60°＝100×0.1×cos60°V＝5V，且沿电场线方向电势逐步降低，φA>φB，故UBA＝－5V，选项C正确。答案C42/582.如图所表示，沿x轴正向匀强电场中，有一动点以O为圆心，半径为r沿逆时针转动一周，A点为连线OA与x轴正向成θ角时圆周上一点，电场强度为E，则此圆周上各点与A点间最大电势差为(

)A.U＝Er B.U＝Er(sinθ＋1)C.U＝Er(cosθ＋1) D.U＝2Er43/58解析由U＝Ed知，与A点间电势差最大点应是沿场强方向与A点相距最远点，dmax＝r＋rcosθ，所以Umax＝Er(cosθ＋1)，选项C正确。答案C44/58考点四静电现象应用(－/a)[关键点突破]1.两种现象现象1：因为静电感应，导体外表面感应电荷电场与外电场在导体内部任一点场强叠加结果为零，从而外部电场影响不到导体内部，如图所表示。

45/58现象2：因为静电感应，接地导体壳内表面感应电荷与壳内电场在导体壳外表面以外空间叠加结果为零，从而使接地封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响，如图所表示。2.应用：有电学仪器和电子设备外面套有金属罩，有通信电缆外面包有一层铅皮等都是用来预防外电场干扰，起屏蔽作用。

46/58[典例剖析]【例1】

请用学过电学知识判断以下说法正确是(

)A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全

B.制作汽油桶材料用金属比用塑料好

C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死

D.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险

解析由静电屏蔽知识可知，A、D选项均错；金属能够消除多出静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误。

答案B47/58【例2】

晚间脱衣时常能见到闪光并听到噼啪声，但人普通不会受到伤害，这是因为(

)A.静电电压很高，且聚集电荷量很多B.静电电压很高，但聚集电荷量极少C.静电电压不高，但聚集电荷量较多D.静电电压不高，且聚集电荷量较少解析静电电压很高，但聚集电荷量极少，对人体不会产生危害，B正确。答案B48/58[针对训练]1.用金属箔做成一个不带电圆环，放在干燥绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所表示。对上述现象判断与分析，以下说法错误是(

)A.摩擦使笔套带电B.笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C.圆环被吸引到笔套过程中，圆环所受静电力协力大于圆环重力D.笔套碰到圆环后，笔套所带电荷立刻被全部中和

49/58解析笔套带电是因为笔套与头发摩擦起电，选项A正确；笔套靠近圆环时，圆环上表面感应出与笔套带电性质相反电荷，下表面感应出与笔套带电性质相同电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套过程中，圆环所受静电力协力大于圆环重力，选项C正确；笔套碰到圆环后两物体接触带电，笔套一部分电荷转移到圆环上，而不是被全部中和，选项D错误。答案D50/582.为了预防静电危害，应尽快把静电导走，以下办法中不是为了预防静电危害是(

)A.油罐车后面装一条拖地铁链B.电工钳柄上有一绝缘胶套C.飞机轮采取导电橡胶D.印染厂车间保持相当湿度解析A、C、D项做法都是为了预防静电危害，应尽快把静电导走方法，只有B项不是静电问题，而是预防触电防护办法。答案B51/581.如图所表示，一导体AB在点电荷Q电场中发生静电感应，以下说法正确是(

)A.导体中M、N两点电场强度不相等B.感应电荷在M点产生场强大于感应电荷在N点产生场强C.假如在AB间用一导线连接，则导线中将有电流产生D.N点电势大于M点电势答案B52/582.(·杭州联考)如图所表示，O为两个等量同