2013届高考物理一轮 专题17 电场的能的性质学案 新课标

用心 爱心 专心1 20132013 届高三新课标物理一轮原创精品学案届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题专题 1717 电场的能的性质电场的能的性质 教学目标 教学目标 1 电势能 电势 电势差 等势面 2 匀强电场中电势差跟电场强度的关系 3 运用静电场的有关概念和规律解决物理问题 本讲重点 本讲重点 1 库仑定律 2 电场强度 电场线 本讲难点 本讲难点 运用静电场的有关概念和规律解决物理问题 考点点拨 考点点拨 1 电场力做功 电势能和电势 2 电势高低的判断 3 电势差 电势与静电力做功 4 匀强电场中电势差跟场强的关系 5 由电场线 等势面判断电荷的运动情况 6 动能定理的应用 第一课时 3 等势面 1 定义 电场中 相同的各点构成的面 2 特点 等势面一定与 垂直 即跟 的方向垂直 在同一等势面上移动电荷时电场力 功 电场线总是从电势 的等势面到电势 的等势面 任意两个等势面都不会 等差等势面越密的地方电场强度越 即等差等势面分布的疏密可以描述电场强弱 用心 爱心 专心2 5 电势差与电场强度的关系 公式 条件 电场 d为 的距离 二 重难点阐释 二 重难点阐释 1 电场力做功的计算 定义式 W Fscos qEscos 只使用于 电场 据WAB qUAB计算 据电场力做功与电势能变化的关系W EP计算 据动能定理W电 W非电 Ek2 Ek1进行求解 二 高考要点精析二 高考要点精析 一 电场力做功 电势能和电势 一 电场力做功 电势能和电势 考点点拨考点点拨 1 静电力做功等于电势能的减少量 PBPAAB EEW 2 电荷在电场中某点A的电势能 等于静电力把它从该点移到零势能位置时所作的功 即 AOPA WE 用心 爱心 专心3 3 电场中某点的电势等于电荷在该点的电势能与其电荷量的比值 q EP 电场力做的功 电势能和电势以及电荷量都有正负 要正确理解正负号的意义 计算式最 好是带入正负号直接计算 电势和电势能均与参考点的选取有关 考点精炼考点精炼 1 将一正电荷从无穷远处移向电场中M点 电场力做功为 6 0 10 9J 若将一个等量的负 电荷从电场中N点移向无穷远处 电场力做功为 7 0 10 9J 则M N两点的电势 m n 有如下关系 A m n 0 B n m 0 C n m 0 D m n 0 二 电势高低的判断 二 电势高低的判断 考点点拨考点点拨 用心 爱心 专心4 1 沿着电场线电势降低 这是判断电势高低的最有效方法 2 借助电场力做功来判断 将正电荷从电场中一点A移到另一点B 若电场力做正功 电势能减少 则A点电势高于B点 反之 若电场力做负功 电势能增加 则A点电势低 于B点 移动负电荷 情况正好相反 第二课时 三 电势差 电势与静电力做功 三 电势差 电势与静电力做功 考点点拨考点点拨 1 电场中两点间的电势之差 叫做两点间的电势差 BABAAB UU 2 电势差与静电力做功 或 q W U AB AB ABAB qUW 电势与零参考点的选取有关 而电势差与零参考点的选取无关 只与两点的位置有关 静 电力做功与路径无关 决定于两点间的电势差 例 3 有一带电荷量q 3 10 6C 的点电荷 从电场中的A点移动到B点时克服电场力 做功 6 10 4J 从电场中的B点移动到C点时电场力做功 9 10 4J 问 1 AB BC CA间电势差各为多少 2 如以B点电势为零 则A C两点的点势各为多少 电荷在A C两点的电势能各为多 少 用心 爱心 专心5 考点精炼考点精炼 3 如图所示 将一个电荷量为q 3 10 10C 的点电荷沿电场中 的一条电场线从A点移到B点的过程中 克服电场力做功 6 10 9J 已知A点的电势为 A 4V 求B点的电势 并指出电场线 的方向 四 由电 四 由电场线 等势面判断电荷的运动情况场线 等势面判断电荷的运动情况 考点点拨考点点拨 1 等势面一定与电场线垂直 即跟电场强度的方向垂直 在同一等势面上移动电荷时电 场力不做功 电场线总是从高等电势指向电势低等势面 2 等差等势面越密的地方电场强度越强 即等差等势面分布的疏密可以描述电场强弱 3 电荷的运动轨迹向所受合力 往往仅为电场力 的方向弯曲 由此判断电场力方向 进而确定电场力做功及电势能 动能的变化情况 例 5 如图所示 a b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面 它们的电势分别为 6V 4V 和 1 5V 一质子 从等势面a上某处由静止释放 仅受电场力作用而运动 H 1 1 已知它经过等势面b时的速率为v 则对质子的运动有下列判断 正确的是 A 质子从a等势面运动到c等势面电势能增加 4 5eV B 质子从a等势面运动到c等势面动能减少 4 5eV C 质子经过等势面c时的速率为 2 25v D 质子经过等势面c时的速率为 1 5v 解析 质子由高等势面向低等势面运动 电势能减少 动能增加 A B 都错 质子从等势面a到等势面b 由动能定理得 质子从等势面a到等势面c 由动能定理得 解得eVmv2 2 1 2 eVmvc5 4 2 1 2 D 正确 vvc5 1 b a c 用心 爱心 专心6 答案 D 考点精炼考点精炼 第三课时 五 匀强电场的场强与电势差的关系 五 匀强电场的场强与电势差的关系 考点点拨考点点拨 匀强电场中E U d d为沿场强方向上两点间的距离 推论 匀强电场中 沿任一方向 等势面除外 两点间的电势差与两点间的距离成正比 例 7 图中A B C D是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知A B C三点的电势分 别为 A 15V B 3V C 3V 由此可得D点电势 D V 解析 匀强电场中 沿任一方向 等势面除外 两点间的电势差与两点间的距离成正比 连线 AB 与 DC 方向相同 且长度相同 故UAB UDC A B D C 12V 故 D 9V 用心 爱心 专心7 六 电场知 六 电场知识的识的综合应用综合应用 考点点拨考点点拨 在历年高考试题中 电学知识常常是与力学知识联系起来考查 解答这一类题目的关键还 是在力学上 只要在对物体进行受力分析时 注意对带电体所受的电场力进行分析 再应 用力学相关规律 牛顿定律 运动学公式 动能定律等 即可求解 必须熟练掌握电场线 等势面 静电力做功 电势能 电势 电势差 电场强度与电势差的关系这些基本概念和 规律 这是顺利解题的基础 例 8 如图所示 在倾角 37 的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场 场强 E 4 0 103N C 在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板 质量m 0 20kg 的带电 滑块从斜面顶端由静止开始滑下 滑到斜面底端以与挡板相 碰前的速率返回 已知斜面的高度h 0 24m 滑块与斜面 间的动摩擦因数 0 30 滑块带电荷q 5 0 10 4C 取重力加速度g 10m s2 sin 37 0 60 cos37 0 80 求 1 滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小 2 滑块在斜面上运动的总路程 s 和系统产生的热量Q 2 滑块最终将静止在斜面底端 因此重力势能和电势能的减少等于克服摩擦力做的功 mg qE h fs 3 分 解得滑块在斜面上运动的总路程 s 1 m 由能量守恒 系统产生的热量为 用心 爱心 专心8 Q fs 0 96 J 2 分 考点精炼考点精炼 8 如图所示 Q为固定的正点电荷 A B两点在Q的正上方和 Q相距分别为 h和 0 25 h 将另一点电荷从 A点由静止释放 运动到B点时速度正好又变为零 若此电荷在A点 处的加速度大小为 试求 g 4 3 1 此电荷在B点处的加速度 2 A B两点间的电势差 用Q和h表示 考点精炼参考答案考点精炼参考答案 5 D 解析 先由等势面与电场线垂直 画出电场线 再根据轨迹向电场力的方向弯曲 判 断电场力的方向 进而确定电场线方向 可以判定电场线从等势面c指向等势面a 故等势 面a的电势最低 带电质点从P点到Q点电场力做正功 若从Q点到P点电场力做负功 都 有通过P点时的动能比通过Q点时小 D 正确 6 解 根据 得 d U E MN 500 V m 5 0102 5 60cos 2 MN U E MN 7 解析 把电荷q从A移到B电场力不做功 说明A B两点在同一等势面上 因该电场 为匀强电场 等势面应为平面 故图中直线AB即为等势线 电场方向应垂直于等势面 可见 选项 A B 不正确 V 173 V B点电势比C点低 173 V 因电场线指向电势降低 5 3 10 1073 1 q W U BC BC 的方向 所以场强方向必垂直于AB斜向下 场强大小 V m 1000V m 60sinBC U d U E CBCB 2 3 2 0 173 用心 爱心 专心9 故 选项 D 正确 3 如图所示 Q是带正电的点电荷 P1和P 为其电场中的两点 若E1 E2为P1 P2两点 的电场强度的大小 1 2为P1 P2两点的电势 则 A E1 E2 1 2 B E1 E2 1 2 C E1 2 D E1 E2 1 b c B Ea Eb Ec C a b b c D Ea Eb Ec 5 若带正电荷的小球只受到电场力作用 则它在任意一段时间内 A 一定沿电力线由高电势处向低电势处运动 B 一定沿电力线由低电势处向高电势处运动 用心 爱心 专心10 C 不一定沿电力线运动 但一定由高电势处向低电势处运动 D 不一定沿电力线运动 也不一定由高电势处向低电势处运动 6 一个带正电的质点 电量q 2 0 10 9库 在静电场中由a点移到b点 在这过程中 除电场力外 其他力作的功为 6 0 10 5焦 质点的动能增加了 8 0 10 5焦 则a b两 点间的电势差Ua Ub为 A 3 104伏 B 1 104伏 C 4 104伏 D 7 104伏 12 在匀强电场中 将一电荷量为 2 10 5C 的负电荷由A点移到B点 其电势能增加了 0 1J 已知A B两点间距为 2cm 两点连线与电场方向成 60 角 如图所示 问 1 在电荷由A移到B的过程中 电场力做了多少功 2 A B两点间的电势差为多少 3 该匀强电场的电场强度为多大 用心 爱心 专心11 考点落实训练参考答案考点落实训练参考答案 1 B 由U Ed 在d相同时 E越大 电压U也越大 因此UAB UBC 选 B 2 C 根据电场线和等势面的分布可知 试探电荷由a 点沿直线移到O点 电场力先作正 功 再沿直线由O点移到c点的