第一章+习题课1电场的基本性质（课件）新教材高中物理必修第三册同步导学案（教科版）

习题课1电场的基本性质关键能力合作探究课堂检测素养达标课时作业巩固演练类型一电场强度、电势、电势差、电势能1．电场强度、电势、电势差、电势能的比较名称比较点电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场的做功的本领描述电荷在电场中的能量，电荷做功的本领名称比较点电场强度电势电势差电势能定义式E＝φ＝

(Ep为电荷的电势能)UAB＝Ep＝qφ名称比较点电场强度电势电势差电势能矢标性矢量，方向为放在电场中的正电荷所受电场力方向标量，但有正负，正负号只表示大小标量，有正负，正负号只表示A、B两点电势的相对高低标量，有正负，正负号表示电势能的大小名称比较点电场强度电势电势差电势能决定因素场强由电场本身决定，与试探电荷无关电势由电场本身决定，与试探电荷无关，其大小与参考点的选取有关，具有相对性由电场本身和两点间位置决定，与试探电荷无关，与参考点选取无关由电荷量和该点电势二者决定，与参考点选取有关名称比较点电场强度电势电势差电势能联系匀强电场中UAB＝Ed(d为A、B间沿电场强度方向上的距离)；电势沿着电场强度方向降低最快；UAB＝φA－φB；WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝qUAB2.电势高低、电势能大小的判断思路(1)由电场力做功判断(2)由电场线的方向判断电场线分布及方向⇒电势的高低[答案]

CD1.等量异种电荷的电场线如图所示，下列表述正确的是(

)A．a点的电势低于b点的电势B．a点的场强大于b点的场强，方向相同C．将一负电荷从a点移到b点电场力做负功D．负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能针对训练解析：沿电场线方向电势降低，故a点电势高于b点电势，A错误；电场线的疏密程度表示电场强度大小，电场线越密，电场强度越大，故a点的场强大于b点的场强，电场线的切线方向为场强方向，故a、b两点的电场强度方向不同，B错误；负电荷在低电势处电势能大，所以从a点(高电势)移动到b点(低电势)，电势能增大，电场力做负功，C正确，D错误。答案：C类型二利用电场线与等势线分析带电粒子的运动轨迹1．已知等电势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线。2．带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大。3．速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧。[典例2]

(多选)如图所示，O是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线，正点电荷q仅在电场力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处。由此可知(

)A．O为负电荷B．在整个过程中，q的电势能先变小后变大C．在整个过程中，q的加速度先变大后变小D．在整个过程中，电场力做功为零[解析]

由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用，O应为正电荷，A错。从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力，速度逐渐减小，加速度逐渐增大，电势能逐渐增大；而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑斥力，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，电势能逐渐减小，B错，C对。由于a、c两点在同一等势面上，整个过程中，电场力不做功，D对。[答案]

CD2.(多选)如图所示，虚线A、B、C为某电场中的三条等势线，其电势分别为3V、5V、7V，实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹，P、Q为轨迹与等势线A、C的交点，带电粒子只受电场力的作用，则下列说法正确的是(

)A．粒子可能带负电B．粒子在P点的动能大于在Q点的动能C．粒子在P点电势能小于在Q点的电势能D．粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度针对训练解析：因电场线与等势面相互垂直，且由高电势指向低电势，故电场线如图所示，由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知粒子受力沿电场线的方向，故粒子带正电，故A错误；若粒子从P到Q，则电场力做负功，粒子动能减小，电势能增加，故粒子在P点的动能大于在Q点的动能，粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能，同理，粒子从Q到P亦可得出同样的结论，故B、C正确；因Q点处的等势面密集，故Q点的电场强度大，故粒子在Q点受到的电场力大于在P点受到的电场力，粒子在Q点的加速度大于在P点的加速度，故D正确。答案：BCD类型三静电场中常见的图像问题1．静电场中图像的主要类型(1)v­t图像；(2)φ­x图像；(3)E­x图像。2．应对策略(1)v­t图像：根据v­t图像的速度变化、斜率变化，确定电荷所受电场力的方向及电场力大小的变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。(2)φ­x图像①电场强度的大小等于斜率绝对值的大小。②直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。③分析电荷移动时电势能的变化，可用公式WAB＝qUAB分析WAB的正负，然后作出判断。(3)E­x图像：根据题中给出的E­x图像，确定E的方向的正负，再在草纸上画出对应电场线的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布。[典例3]

(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra，φa)标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是(

)A．Ea∶Eb＝4∶1

B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1 D．Wbc∶Wcd＝1∶3[答案]

AC3．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，x1和－x1为x轴上对称的两点。下列说法正确的是(

)A．x1处场强大于－x1处场强B．若电子从x1处由静止释放后向x轴负方向运动，到达－x1处时速度为零C．电子在x1处的电势能大于在－x1处的电势能D．x1处的电势比－x1处的电势高针对训练解析：由图可知x1处场强与－x1处场强大小相等，则A错误；因图线与横轴所围面积表示电势差，设O点处电势为零，则由图可知x1与－x1处电势相等，电势差为零，C、D错误；由动能定理有qU＝ΔEk，可知B正确。答案：B类型四电势、电势能、电场力做功的综合分析1．求解电场力做功的方法(1)利用电场力做功与电势能的关系求解：WAB＝EpA－EpB。(2)利用W＝Fd求解，此公式只适用于匀强电场。(3)利用公式WAB＝qUAB求解。(4)利用动能定理求解。2．静电场中的功能关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即W电＝－ΔEp。(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)O、b两点间的电势差；(3)小滑块运动的总路程。4．如图所示，两块水平放置的带电平行金属板间有竖直向上的匀强电场。一个质量为m、带电荷量为q的油滴以初速度v0进入电场，并在电场中沿直线运动了一段时间，空气阻力不计，则(

)A．该油滴带负电B．在这段时间内电场力所做的功大于油滴重力势能的变化C．在这段时间内油滴的机械能保持不变D．在这段时间内油滴的动能保持不变针对训练解析：油滴受重力和电场力，由于油滴做直线运动，故合力一定为零，电场力与重力平衡，电场力向上，与场强同向，所以油滴带正电，故A错误；由于电场力和重力是一对平衡力，电场力做的功等于克服重力做的功，而克服重力做的功等于重力势能的增加量，所以电场力所做的功等于油滴重力势能的变化，故B错误；由于除重力外电场力做正功，所以机械能增加，故C错误；由于油滴受力平衡，做匀速直线运动，所以动能不变，故D正确。答案：D1．下列物理量中，哪些与试探电荷有关(

)A．电场强度E

B．电势φC．电势能Ep D．电势差U答案：C2.如图所示，图中五点均在匀强电场中，a、b、c刚好是一个圆的三个等分点(电势已在图中标注)，O是圆心，c、O、d三点在同一条直线上，已知电场线与圆所在平面平行。下列有关d点的电势、电场强度的相关描述正确的是(

)A．d点的电势为4VB．d点的电势为6VC．电场强度方向由c点指向a点D．电场强度方向由c点指向b点答案：B3．如图所示，虚线为某点电荷电场的等势面，现有两个重力可忽略不计的带电粒子，其比荷相同，二者以相同的速率从同一等势面的a点进入电场后沿不同的轨迹1和2运动，图中a、b、c、d、e是粒子轨迹与各等势面的交点，则可以判断(

)A．两个粒子的电性相同B．经过b、d两点时，两粒子的速率相等C．经过b、d两点时，两粒子的加速度大小相等D．经过c、e两点时，两粒子的电势能相等解析：由图可知粒子1受到中心电荷的斥力，而粒子2受到中心电荷的引力，故两粒子的电性一定不同，故A错误。粒子1受到中心电荷的斥力，a到b的过程电场力做负功；而粒子2受到中心电荷的引力，a到d的过程电场力做正功，所以两粒子在b、d两点的速率不相等，故B错误。带电粒子的比荷相同，b、d两点电场强度大小相等，由牛顿第二定律可知，经过b、d两点时，两粒子的加速度大小相等，故C正确。由于c、e两点在同一等势面上，而两粒子电性不同，所以两粒子的电势能一定不相等，故D错误。答案：C4．两个等量异种电荷位于x轴上，相对原点对称分布，下列选项图中能正确描述电势φ随位置x变化规律的是(

)解析：两个等量异种点荷的电场线如图，根据“沿电场线方向电势降低”的原理，从左侧无穷远处向右电势应升高，正电荷所在位置处最高，然后再慢慢减小，O点处电势为零，则O点右侧电势为负，同理到达负电荷时电势最小，经过负电荷后，电势开始升高，直到无穷远处，电势为零，故B、C、D错误，A正确。答案：A5.如图所示，两个相同的绝缘细圆环带有等量正电荷，电荷在圆环上的分布是均匀的，两圆环相隔一定距离同轴平行固定放置，B、D分别为两环圆心，C为BD中点。一带负电的粒子从很远处沿轴线向下依次穿过两环，若粒子只受电场力作用，则在粒子运动过程中，下列说法正确的是(

)A．粒子经过B点时加速度为零B．粒子经过B点和C点时动能相等C．粒子从A到C的过程中，电势能一直增大D．粒子从B到D的过程中，电场力做的总功为0解析：两个相同的