高考物理大一轮复习 第七章 静电场 基础课2 电场的能的性质课件 新人教版

1、基础课2电场的能的性质,知识点一、电势能、电势 1电势能 (1)电场力做功的特点： 电场力做功与_无关，只与_有关。 (2)电势能 定义：电荷在_中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到_位置时电场力所做的功。 电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于_，即wabepaepbep。,路径,初、末位置,电场,零势能,电势能的减少量,2电势 (1)定义：试探电荷在电场中某点具有的_与它的_的比值。 (2)定义式：_。 (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：电势具有_，同一点的电势因选取_的不同而不同。,电势能ep,电荷量q,标量,零电势,相

2、对性,零电势点,3等势面 (1)定义：电场中_的各点组成的面。 (2)四个特点 等势面一定与_垂直。 在_上移动电荷时电场力不做功。 电场线方向总是从_的等势面指向_的等势面。 等差等势面越密的地方电场强度_，反之_。,电势相等,电场线,同一等势面,电势高,电势低,越大,越小,知识点二、电势差 1定义：电荷在电场中，由一点a移到另一点b时，_与移动电荷的_的比值。 2定义式：uab_。 3电势差与电势的关系：uab_，uabuba。,电场力做功,电荷量,ab,电场线,思考判断 (1)电场力做功与重力做功相似，均与路径无关。() (2)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。() (3)电场强度处

3、处相同的区域内，电势一定也处处相同。() (4)a、b两点的电势差是恒定的，所以uabuba。() (5)电场中，场强方向是指电势降落最快的方向。() (6)电势有正负之分，因此电势是矢量。() (7)电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关。() (8)电势差uab由电场本身的性质决定，与零电势点的选取无关。() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8),电势能、电势、等势面,1电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 2电场强度大小与电势无直接关系：零电势可人为选取，电场强度的大小由电场本身决定，故电场强度大的地方，电势不一定

4、高。 3电势能与电势的关系：正电荷在电势高的地方电势能大；负电荷在电势低的地方电势能大。,1电场强度和电势的理解(2014全国卷，19)(多选)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,解析电场中场强为零的位置是绝对的，而电势为零的位置是人为选取的；再者场强的大小表征着电势随空间的变化率，而与电势的高低无关，故b错误；由沿电场线方向电势降低，可知电势的升降取决于场强的方向而与场强的大小无关，故c错误。 答案ad,2等势面的

5、理解(2016全国卷，15)关于静电场的等势面，下列说法正确的是() a两个电势不同的等势面可能相交 b电场线与等势面处处相互垂直 c同一等势面上各点电场强度一定相等 d将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功,解析若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，a错；电场线一定与等势面垂直，b对；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，c错；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故d错。 答案b,3电场强度、电势和电势能的判断 (2015海南单科，7)(多选)如图1所示，两电荷量分别为q(q0)和q的点电荷对称地

6、放置在x轴上原点o的两侧，a点位于x轴上o点与点电荷q之间，b点位于y轴o点上方。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是(),图1,ab点电势为零，电场强度也为零 b正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右 c将正的试探电荷从o点移到a点，必须克服电场力做功 d将同一正的试探电荷先后从o、b两点移到a点，后者电势能的变化较大,解析因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为平行于x轴指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，a错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷

7、，方向平行于x轴向右，在中点o处电势为零，o点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故b正确；o点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，c正确；o点和b点的电势相等，所以先后从o、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，d错误。 答案bc,1电势高低常用的两种判断方法 (1)依据电场线的方向沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)依据uabab uab0，ab，uab0，ab。,方法技巧,2电势能大小的判断,带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法,带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 (1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从

8、而分析电场方向或电荷的正负。 (2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等。 (3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。,1电场线与运动轨迹(多选)如图2所示，实线是一质子仅在电场力作用下由a点运动到b点的运动轨迹，虚线可能是电场线，也可能是等差等势线，则下列说法中正确的是(),图2,a若虚线是电场线，则质子在a点的电势能大，动能小 b若虚线是等差等势线，则质子在a点的电势能大，动能小 c质子在a点的加速度一定大于在b点的加速度 da点的电势一定高于b点的电势,答案bc,2等势面与运动轨迹(2017青岛市质量检测)(多选)两个固定

9、的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图3中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是(),图3,a带正电 b速度先变大后变小 c电势能先变大后变小 d经过b点和d点时的速度大小相同 解析由等势线的分布特点可知，形成电场的正电荷在上方，负电荷在下方，又由轨迹的偏转情况可确定，运动的粒子带负电，选项a错误；电场力先做负功后做正功，动能先变小后变大，速度先减小后变大，电势能先变大后变小，则选项b错误，c正确；由于bd两点在同一等势面上，则粒子在这两点的电势能相等，动能相等，速度大小相等，选项d正确。 答案cd,3

10、带电油滴的运动轨迹分析(2016全国卷，20)(多选)如图4，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点p的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知(),图4,aq点的电势比p点高 b油滴在q点的动能比它在p点的大 c油滴在q点的电势能比它在p点的大 d油滴在q点的加速度大小比它在p点的小,解析由于油滴受到的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，所以d选项错；由于油滴轨迹相对于过p的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直向上的方向，因此电场力竖直向上，且qemg，则电场方向竖直向下，所以q点的电势比p点的高，a选项正确

11、；当油滴从p点运动到q点时，电场力做正功，电势能减小，c选项错误；当油滴从p点运动到q点的过程中，合外力做正功，动能增加，所以q点动能大于p点的动能，b选项正确。 答案ab,带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧 (1)判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向。 (2)判断电场力(或场强)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强的方向。 (3)判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加。,方法技巧,电势差与电场强度的关系,结论

12、2匀强电场中若两线段abcd，且abcd，则uabucd(或abcd)，如图乙所示。,甲乙,图5,答案a,2等分线段法找等势点(多选)如图所示，a、b、c是匀强电场中平行于电场线的某一平面上的三个点，各点的电势分别为a5 v，b2 v，c3 v，h、f三等分ab，g为ac的中点，在下列各示意图中，能正确表示该电场强度方向的是(),解析匀强电场中将任一线段等分，则电势差等分，把ab等分为三段，ab间电压为3 v，则每等分电压为1 v，h点电势为4 v，f点电势为3 v，将fc相连，则fc为等势线，电场线垂直于fc，从高电势指向低电势，c正确；把ac相连，分为两份，ac电压为2 v，则g点电势为4

13、 v，gh为等势线，电场线垂直于gh，从高电势指向低电势，b正确。 答案bc,3ued在非匀强电场中的应用如图6所示，在某电场中画出了三条电场线，c点是a、b连线的中点。已知a点的电势为a30 v，b点的电势为b20 v，则下列说法正确的是(),图6,ac点的电势c5 v bc点的电势c5 v cc点的电势c5 v d负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 解析从电场线的分布情况可以看出accb，所以有c5 v，c正确，a、b错误；因为负电荷在电势高的地方电势能较小，所以d错误。 答案c,1匀强电场中求解电势(场强)的两点技巧 (1)在匀强电场中，电势沿直线均匀变化，即直线上距离相等的线段两端

14、的电势差值相等。 (2)等分线段找等势点法：将电势最高点和电势最低点连接后根据需要平分成若干段，必能找到第三点电势的等势点，它们的连线即等势面(或等势线)，与其垂直的线即为电场线。,方法技巧,电场中的功能关系,1求电场力做功的几种方法 (1)由公式wflcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为weqlcos 。 (2)由wabquab计算，此公式适用于任何电场。 (3)由电势能的变化计算：wabepaepb。 (4)由动能定理计算：w电场力w其他力ek。,2电场中的功能关系 (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

15、变。 (3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。 (4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。,【典例】(2015四川理综，6)(多选)如图7所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是o，最低点是p，直径mn水平。a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在m点，a从n点静止释放，沿半圆槽运动经过p点到达某点q(图中未画出)时速度为零。则小球a(),图7,a从n到q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小 b从n到p的过程中，速率先增大后减小 c从n到q的过程中，电势能一直增加 d从p到q的过程中，动能减少量小于电势能增加量,解析a从n点静止释放，过p点后

16、到q点速度为零，整个运动过程只有重力和库仑力做功，库仑力方向与a速度方向夹角一直大于90，所以库仑力整个过程做负功。小球a从n到q的过程中，库仑力增大，库仑力与重力的夹角从90一直减小，所以它们的合力一直增大，故a错误；带电小球a受力如图所示，在靠近,n点的位置，合力与速度夹角小于90，在p点合力与速度夹角大于90，所以小球a从n到p的过程中，速率应先增大后减小，故b正确；从n到q的过程中，库仑力一直做负功，所以电势能一直增加，故c正确；根据能量守恒可知，p到q的过程中，动能的减少量等于重力势能和电势能的增加量之和，故d错误。,答案bc,【拓展延伸】 (1)在【典例】中小球a从n到q的过程中机

17、械能守恒吗？ (2)在【典例】中，若把b球固定在圆心o点(其他条件不变)，小球a从n点静止释放，小球a到达何处时的速度为零？在此过程中机械能守恒吗？为什么？,答案(1)机械能不守恒。(2)小球a到达m点时速度为零，在此过程中机械能守恒，因为库仑力、轨道的支持力都不做功。,1功能关系的应用(2016海南单科，10)(多选)如图8，一带正电的点电荷固定于o点，两虚线圆均以o为圆心，两实线分别为带电粒子m和n先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是(),图8,am带负电荷，n带正电荷 bm在b点的动能小于它在a点的动能 cn在d点的电势能等于它在e点

18、的电势能 dn在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功,解析如图所示，m粒子的轨迹向左弯曲，则带电粒子所受的电场力方向向左，可知m带电粒子受到了引力作用，故m带负电荷，而n粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力方向向下，说明n粒子受到斥力作用，故n粒子带正电荷，故选项a正确；由于虚线是等势面，故m粒子从a到b电场力对其做负功，故动能减小，故选项b正确；对于n粒子，由于d和e在同一等势面上，故从d到e电场力不做功，故电势能不变，故选项c正确；由于n粒子带正电，故从c点运动到d点的过程中，电场力做正功，故选项d错误。 答案abc,图9,(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数； (2)o、b两点间的

19、电势差uob； (3)小滑块运动的总路程s。,解决电场力做功问题时应注意以下两点 (1)利用电场线的特点、等势面的特点来分析电场力做功情况。 (2)应用公式wabquab计算时，wab、q、uab一般都要带正、负号计算。,方法技巧,静电场中的“两类”图象问题 1ex图象 (1)在给定了电场的e x图象后，可以由图线确定场强的变化情况，电势的变化情况，ex图线与x轴所围图形“面积”表示电势差。在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。 (2)在这类题目中，还可以由ex图象假设某一种符合ex图线的电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相

20、关问题。,图10,ao点的电势最低 bx1和x1两点的电势相等 c电子在x1处的电势能大于在x1处的电势能 d电子从x1处由静止释放后，若向o点运动，则到达o点时速度最大,解析作出电场线，根据顺着电场线电势降低，则o点电势最高，故a错误；从图线看出，电场强度关于原点o对称，则x轴上关于o点对称位置的电势相等，电子在x1和x1两点处的电势能相等，故b正确，c错误；电子从x1处由静止释放后，若向o点运动，到达o点时电场力做功最多，故动能最大，速度最大，故d正确。 答案bd,2x图象 (1)电场强度的大小等于x图线的斜率大小，电场强度为零处，x图线存在极值，其切线的斜率为零。 (2)在x图象中可以直

21、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)在x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用wabquab，进而分析wab的正负，然后作出判断。,图11,a该静电场是匀强电场 b该静电场是非匀强电场 c电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐减小 d电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐增大,答案bc,1(2016全国卷，15)如图12，p是固定的点电荷，虚线是以p为圆心的两个圆。带电粒子q在p的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若q仅受p的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则(),图12,aaaabac，vavcvbbaaabac，vbvcva cabacaa，vbvcva dabacaa，vavcvb,答案d,2(2015全国卷，15)如图13直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，m、n、p、q是它们的交点，四点处的电势分别为m、n、p、q。一电子由m点分