高考物理一轮复习 专题6.3 电场的能的性质教学案 新人教版.doc

2016高考物理一轮复习 专题6.3 电场的能的性质教学案 新人教版【重点知识梳理】一、电势能1定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。2电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。3电势能大小：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功4电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法。二、电势1电势：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。电势用字母表示。表达式： 单位：伏特（v），且有1v=1j/c。意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。相对性：电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零。标量：只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低。高低判断：顺着电场线方向电势越来越低。三、等势面：电场中电势相等的点构成的面。意义：等势面来表示电势的高低。典型电场的等势面：匀强电场； 点电荷电场； 等量的异种点电荷电场； 等量的同种点电荷电场。 等势面的特点： 同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功；等势面一定跟电场线垂直；电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。四、电势差1电势差：电荷q在电场中由一点a移动到另一点b时，电场力所做的功wab与电荷量的q的比值。uab = 注意：电势差这个物理量与场中的试探电荷无关，它是一个只属于电场的量。电势差是从能量角度表征电场的一个重要物理量。电势差也等于电场中两点电势之差 电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关。2电场力做功：在电场中ab两点间移动电荷时，电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。 wab = quab 注意： 该式适用于一切电场； 电场力做功与路径无关利用上述结论计算时，均用绝对值代入，而功的正负，借助于力与移动方向间关系确定。五、电势差与电场强度关系1电场方向是指向电势降低最快的方向。在匀强电场中，电势降低是均匀的。2匀强电场中，沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。 u=ed在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势。 注意：两式只适用于匀强电场。d是沿场方向上的距离。3电场线和等势面要牢记以下6种常见的电场的电场线和等势面：注意电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系：电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。电场线互不相交，等势面也互不相交。电场线和等势面在相交处互相垂直。电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。六、电荷引入电场1将电荷引入电场将电荷引入电场后，它一定受电场力eq，且一定具有电势能q。2在电场中移动电荷电场力做的功在电场中移动电荷电场力做的功w=qu，只与始末位置的电势差有关。在只有电场力做功的情况下，电场力做功的过程是电势能和动能相互转化的过程。w= -e=ek。无论对正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电势能就减小；克服电场力做功，电势能就增大。正电荷在电势高处电势能大；负电荷在电势高处电势能小。利用公式w=qu进行计算时，各量都取绝对值，功的正负由电荷的正负和移动的方向判定。每道题都应该画出示意图，抓住电场线这个关键。（电场线能表示电场强度的大小和方向，能表示电势降低的方向。有了这个直观的示意图，可以很方便地判定点电荷在电场中受力、做功、电势能变化等情况。）七、带电粒子在电场中的运动1.带电粒子在匀强电场中的加速一般情况下带电粒子所受的电场力远大于重力，所以可以认为只有电场力做功。由动能定理w=qu=ek，此式与电场是否匀强无关，与带电粒子的运动性质、轨迹形状也无关。2.带电粒子在匀强电场中的偏转质量为m电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入长l板间距离为d的平行板电容器间，两板间电压为u，求射出时的侧移、偏转角和动能增量。u l dv0m，qyvt（1）侧移：千万不要死记公式，要清楚物理过程。根据不同的已知条件，结论改用不同的表达形式（已知初速度、初动能、初动量或加速电压等）。（2）偏角：，注意到，说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。这一点和平抛运动的结论相同。穿越电场过程的动能增量：ek=eqy （注意，一般来说不等于qu）3.带电物体在电场力和重力共同作用下的运动。当带电体的重力和电场力大小可以相比时，不能再将重力忽略不计。这时研究对象经常被称为“带电微粒”、“带电尘埃”、“带电小球”等等。这时的问题实际上变成一个力学问题，只是在考虑能量守恒的时候需要考虑到电势能的变化。【高频考点突破】考点一 、电场能的性质例1、在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图622所示若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动粒子从b点运动到d点的过程中 () a先做匀加速运动，后做匀减速运动 b先从高电势到低电势，后从低电势到高电势 c电势能与机械能之和先增大，后减小 d电势能先减小，后增大 (2)研究电势能的变化关键是分析电场力做功，电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加. 考点二、带电粒子运动例2、某空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图所示，在相等的时间间隔内 () a重力做的功相等 b电场力做的功相等 c电场力做的功大于重力做的功 d电场力做的功小于重力做的功 【特别提醒】带电粒子在电场中运动时，如果只有电场力做功，则电势能和动能之和不变，如果只有重力和电场力做功，则电势能、重力势能和动能三者之和守恒. 考点三、综合问题探究例3、一长为l的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中，开始时，将线与小球拉成水平，然后释放，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60角时，小球到达b点速度恰好为零试求： (1)ab两点的电势差uab； (2)匀强电场的场强大小； (3)小球到达b点时，细线对小球的拉力大小 【经典考题精析】 【2014高考真题】 1（2014重庆卷）如题3图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为wa和wb，a、b点的电场强度大小分别为ea和eb，则()题3图awawb，eaeb bwawb，eaebcwawb，eaeb dwawb，eaeb2（2014新课标全国卷）如图所示，在正点电荷q的电场中有m、n、p、f四点，m、n、p为直角三角形的三个顶点，f为mn的中点，m30.m、n、p、f四点处的电势分别用m、n、p、f表示，已知mn，fp，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的连线上b连接pf的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dp大于m3（2014新课标卷）关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是()a电场强度的方向处处与等电势面垂直b电场强度为零的地方，电势也为零c随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低d任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向4（2014广东卷）如图12所示，光滑绝缘的水平桌面上，固定着一个带电荷量为q的小球p，带电荷量分别为q和2q的小球m和n，由绝缘细杆相连，静止在桌面上，p与m相距l，p、m和n视为点电荷，下列说法正确的是()am与n的距离大于lbp、m和n在同一直线上c在p产生的电场中，m、n处的电势相同dm、n及细杆组成的系统所受合外力为零5（2014全国卷）地球表面附近某区域存在大小为150 n/c、方向竖直向下的电场一质量为1.00104 kg、带电荷量为1.00107 c的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0 m对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2，忽略空气阻力)()a1.50104 j和9.95103 jb1.50104 j和9.95103 jc1.50104 j和9.65103 jd1.50104 j和9.65103 j6（2014北京卷）如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面下列判断正确的是()a1、2两点的场强相等b1、3两点的场强相等c1、2两点的电势相等d 2、3两点的电势相等 【2013高考真题】1（2013江苏卷） 将一电荷量为q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等a、b为电场中的两点，则()aa点的电场强度比b点的大ba点的电势比b点的高c检验电荷q在a点的电势能比在b点的大d将检验电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做负功2（2013天津卷） 两个带等量正电的点电荷，固定在图中p、q两点，mn为pq连线的中垂线，交pq于o点，a为mn上的一点一带负电的试探电荷q，从a点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则()aq由a向o的运动是匀加速直线运动bq由a向o运动的过程电势能逐渐减小cq运动到o点时的动能最大dq运动到o点时电势能为零【2012高考真题】1（2012天津卷） 两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中a点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中()a做直线运动，电势能先变小后变大b做直线运动，电势能先变大后变小c做曲线运动，电势能先变小后变大d做曲线运动，电势能先变大后变小2（2012山东卷） 图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点则该粒子()a带负电b在c点受力最大c在b点的电势能大于在c点的电势能d由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 3（2012广东卷） 图5是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧对矿粉分离的过程，下列表述正确的有()图5a带正电的矿粉落在右侧b电场力对矿粉做正功c带负电的矿粉电势能变大d带正电的矿粉电势能变小【答案】bd【解析】电场线的方向是由右向左，所以正电荷受到向左的电场力、负电荷受到向右的电场力，电场力对正电荷或负电荷都做正功，电势能减小，故a、c错，b、d对4（2012福建卷） 如图，在点电荷q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于a、b两点，虚线为等势线取无穷远处为零电势点