高考物理一轮复习要点提示-第6讲-电场的能的性质

第1页一、静电力做功特点与电势能1．静电力做功特点(1)在电场中移动电荷时电场力做功与路径无关，只与

相关，可见静电力做功与重力做功相同．(2)在匀强电场中，电场力做功W＝

，其中d为沿电场线方向位移．2．电势能(1)定义：电荷在电场中某点电势能，等于静电力把它从该点移到

位置时所做功．(2)静电力做功与电势能改变关系静电力做功等于电势能

，WAB＝EpA－EpB.(3)电势能相对性：电势能是相正确，通常把电荷在离场源电荷

电势能要求为零，或把电荷在地球表面电势能要求为零．初、末位置qEd零势能降低许无穷远处第2页二、电势和等势面1．电势(1)定义：电荷在电场中某点电势能与它电荷量比值．(2)定义式：φ＝

.(3)矢标性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．(4)相对性：电势含有相对性，同一点电势因

选取不一样而不一样．(5)电场线指向电势降低方向．2．等势面(1)定义：电场中

各点组成面．(2)特点①电场线跟等势面

，即场强方向跟等势面

．②在

上移动电荷时电场力不做功．③电场线总是从

等势面指向

等势面．④等差等势面越密地方电场强度

；反之

．电势零点电势相同垂直垂直等势面电势高电势低越大越小第3页三、电势差1．定义：电场中两点间电势

．2．移动电荷做功与电势差关系：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，

与

比值等于电势差．公式

.单位：伏特，符号V.3．影响原因：电势差UAB由

决定，与移动电荷q及电场力做功WAB无关，与电势零点选取无关．电势、电势能含有相对性，要确定电场中某点电势或电荷在电场中某点含有电势能必须选取电势零点，但电势能改变和电势差含有绝对性，与电势零点选取无关．差值电场力做功电荷量电场本身性质第4页四、匀强电场中电势差与电场强度关系1．电势差与电场强度关系式：

，其中d为匀强电场中两点间

距离．2．电场强度方向和大小电场中，电场强度方向是指

最快方向．在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿

方向每单位距离上降低电势．U＝Ed沿电场线方向电势降低电场第5页1．右图中三条实线a、b、c表示三个等势面．一个带电粒子射入电场后只在电场力作用下沿虚线所表示路径由M点运动到N点，由图能够看出(

)A．三个等势面电势关系是φa＞φb＞φcB．三个等势面电势关系是φa＜φb＜φcC．带电粒子在N点动能较小，电势能较大D．带电粒子在N点动能较大，电势能较小解析：由图中等势面分布和带电粒子运动轨迹能够判断：带电粒子所受电场力一定垂直等势面指向轨迹内侧，再依据电场力与速度方向夹角能够得出，带电粒子从M运动到N做减速运动，动能减小，电势能增加，因为带电粒子电性未知，所以不能判断三个等势面电势高低，故选C.答案：C第6页2．如图所表示，AB、CD为一圆两条直径，且相互垂直，O点为圆心．空间存在一未知静电场，场强方向与圆周所在平面平行．现有一电子，在电场力作用下(重力不计)，先从A点运动至C点，动能降低了W；又从C点运动至B点，动能增加了W，那么关于此空间存在静电场可能是(

)A．方向垂直于AB并由O指向C匀强电场B．方向垂直于AB并由C指向O匀强电场C．位于O点正点电荷形成电场D．位于D点负点电荷形成电场解析：由电场力做功WAB＝qUAB可得：WAC＝－eUAC＝－W，WCB＝－eUCB＝W，所以φA＝φB，且φA＞φC，故正确答案为A.答案：A第7页3．(年高考全国卷Ⅰ)关于静电场，以下结论普遍成立是(

)A．电场强度大地方电势高，电场强度小地方电势低B．电场中任意两点之间电势差只与这两点场强相关C．在正电荷或负电荷产生静电场中，场强方向都指向电势降低最快方向D．将正点电荷从场强为零一点移动到场强为零另一点，电场力做功为零解析：电势高低与电场强度大小无关，A错；电场中任意两点电势差不但与这两点场强相关，还与这两点沿电场线方向距离相关，B错；在D项中，初、未位置场强为零，中间某段场强可能不为零，电场力做功不一定为零，D错；只有C项正确．答案：C第8页4．有一带电荷量q＝－3×10－6C点电荷，从电场中A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4J，从B点移动C点时静电力做功9×10－4J．求：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)若以B点为电势零点，则A、C两点电势各为多少？点电荷在A、C两点电势能各为多少？第9页(2)若φB＝0，则φA＝UAB＋φB＝200V.φC＝φB－UBC＝300V．点电荷在A点电势能EpA＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J，点电荷在C点电势能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J.答案：(1)200V－300V

100V(2)200V

300V－6×10－4J－9×10－4J第10页电势高低和电势能大小判断方法1．电势高低判断第11页2.电势能高低判断第12页(1)电势、电势能正、负表示高低，正电势、电势能比负电势、电势能高，而电势差正负表示两点电势相对高低．(2)电场线或等差等势面越密地方电场强度越大，但电势不一定越高．

第13页[例1]如图所表示，一电场电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上三个点，且OM＝MN，P点在y轴右侧，MP⊥ON，则(

)A．M点电势比P点电势低B．将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C．M、N两点间电势差大于O、M两点间电势差D．在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动[思绪点拨]

电势高低可依据电场线方向来判断；电势差大小关系可依据U＝Ed来定性分析；带电粒子轨迹是直线还是曲线取决于带电粒子所受电场力与速度方向间关系．第14页[答案]

D第15页1．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三点场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间电势差分别为UAB、UBC则以下关系中不正确有(

)A．φA＞φB＞φC

B．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBCD．UAB＝UBC解析：A、B、C三点处于一根电场线上，沿着电场线方向电势降低，故φA＞φB＞φC，A正确；由电场线密集程度可看出电场强度大小关系为EC＞EB＞EA，B对；电场线密集地方电势降落较快，故UBC＞UAB，C对、D错．答案：D第16页电场力做功计算、电场中功效关系

1．电场力做功计算方法(1)WAB＝qUAB(普遍适用)；(2)W＝qElcosθ(适合用于匀强电场)；(3)WAB＝－ΔEp＝EpA－EpB(从能量角度求解)；(4)W电＋W非电＝ΔEk(由动能定理求解)．2．带电粒子在电场中做曲线运动时正负功判断(1)粒子速度方向一定沿轨迹切线方向，粒子协力方向一定沿电场线指向轨迹弯曲凹侧．(2)电场力与速度方向间夹角小于90°，电场力做正功；夹角大于90°，电场力做负功．3．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；(4)协力对物体所做功，等于物体动能改变．第17页处理这类问题时应注意以下两点：(1)利用电场线特点、等势面特点来分析粒子做功情况．(2)应用公式WAB＝qUAB计算功时：WAB、q、UAB普通都要带正、负号计算．第18页[例2]如图所表示，在O点放置一个正电荷．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.小球落下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点速度为v，试求：(1)小球经过C点速度大小．(2)小球由A到C过程中电场力做功．[思绪点拨]

φB＝φC→WBC＝0→WAB＝WAC→由动能定理分析→结论第19页第20页第21页2．一个不带电金属板，表面有很薄光滑绝缘层，与水平方向成θ角放置．金属板上B、C两点间距离为L，在金属板上方A点固定一个带电荷量为＋Q点电荷，金属板处于＋Q电场中．已知A、B、C三点在同一竖直平面内，且AB水平，AC竖直，如图所表示．将一个带电荷量为＋q(q≪Q，q对原电场无影响)可看做点电荷小球，从B点无初速释放，假如小球质量为m，下滑过程中带电荷量不变，求：(1)小球在B点加速度大小；(2)下滑到C点时速度大小．第22页第23页1．(年合肥模拟)如图所表示，在两等量异种点电荷电场中，MN为两电荷连线中垂 线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷连线，且a和c关于MN对称、b点位于MN上，d点位于两电荷连线上．以下判断正确是(

)A．b点场强大于d点场强B．b点场强等于d点场强C．a、b两点间电势差等于b、c两点间电势差D．试探电荷＋q在a点电势能小于在c点电势能第24页解析：依据等量异种点电荷产生电场电场线分布情况，由电场线疏密表示场强大小可知Ed>Eb.故选项A错误、选项B错误．a、c两点关于MN对称，故Uab＝Ubc，选项C正确．沿电场线方向电势降低，所以φa>φc，由Ep＝qφ可知Epa>Epc，故选项D错误．答案：C第25页2．(年铜陵模拟)下列图为静电除尘器除尘机理示意图．尘埃在电场中经过某种机制带电，在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，以抵达除尘目标．以下表述正确是(

)A．抵达集尘极尘埃带正电荷B．电场方向由放电极指向集尘极C．带电尘埃所受电场力方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多尘埃所受电场力越大解析：由题图知，集尘极连电源正极，电势高，所以电场方向由集尘极指向放电极，B