《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 7.2 電場能的性質(zhì)課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 7.2 電場能的性質(zhì)課件.ppt（80頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2講 電場能的性質(zhì),【知識導(dǎo)圖】,路徑,初末位置,勻強,任何,零勢能,EpA-EpB,零電勢,電勢相等,A-B,Ed,【微點撥】 1.電場線與電場強度的關(guān)系: 電場線越密的地方表示電場強度越大,電場線上某點的切線方向表示該點的電場強度方向。 2.電場線與等勢面的關(guān)系: 電場線與等勢面垂直,并從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。,3.電場強度大小與電勢無直接關(guān)系: 電勢為零,電場強度不一定為零;場強大的地方,電勢不一定高。 4.電勢能與電勢的關(guān)系: 正電荷在電勢高的地方電勢能大;負電荷在電勢低的地方電勢能大。,【慧眼糾錯】 (1)電場力做功與路徑有關(guān)。 糾錯:_______________

2、_______________________。 (2)電勢差是一個矢量,有正值和負值之分。 糾錯:__________________________________。,電場力做功與重力做功相似,均與路徑無關(guān),電勢差雖然有正負值之分,但不是矢量,(3)電場中電場強度為零的地方電勢一定為零。 糾錯:_____________________________________ _________________________________________ _____。 (4)沿電場線方向電勢降低,場強減小。 糾錯:__________________________。,電場強度是描述電場力的性

3、質(zhì)的物理量,電勢,是描述電場能的性質(zhì)的物理量,兩者之間沒有必然的,關(guān)系,在勻強電場中,電場強度不變,(5)電場中電勢降低的方向,就是電場強度的方向。 糾錯:________________________________________ _____。 (6)A、B兩點間的電勢差等于將正電荷從A移到B點時 靜電力所做的功。 糾錯:________________________________________ ______________________。,電場中電勢降低最快的方向,就是電場強度的,方向,A、B兩點間的電勢差等于將單位正電荷從A移,到B點時靜電力所做的功,(7)某等勢面上各點的場

4、強方向均與此等勢面平行。 糾錯:_________________________________________ ______________________________________________ _______________。,帶電粒子沿等勢面運動時,電場力不做功,所以,電場力的方向必與等勢面垂直,場強方向與電場力的,方向相同或相反,考點1電場線、電勢、電勢能和等勢面 【典題探究】 【典例1】(2018臨沂模擬)A、B為兩等量異種電荷, 圖中水平虛線為A、B連線的中垂線,現(xiàn)將另兩個等量異 種的檢驗電荷a、b,如圖用絕緣細桿連接后從離AB無窮 遠處沿中垂線平移到AB的連線,平移過

5、程中兩檢驗電荷,位置始終關(guān)于中垂線對稱。若規(guī)定離AB無窮遠處電勢為零,則下列說法中正確的是() 導(dǎo)學(xué)號04450155,A.在A、B的連線上a所處的位置電勢a0 C.整個移動過程中,靜電力對a做正功 D.整個移動過程中,靜電力對a、b整體做正功,【解析】選B。設(shè)A、B連線的中點為O,由于A、B連線的 垂直平分線是一條等勢線,且一直延伸到無窮遠處,所 以O(shè)點的電勢為零,A、O間的電場線方向由A指向O,而沿 著電場線方向電勢逐漸降低,可知a所處的位置電勢 a0,故A錯誤;a所處的位置電勢a0,b所處的位置 電勢b0,故B正確;在平移過程中,,a所受的靜電力與其位移方向的夾角為鈍角,則靜電力對a做負

6、功,故C錯誤;a、b看成一個整體,原來總電勢能為零,在A、B連線處系統(tǒng)總電勢能大于零,所以整個移動過程中,總電勢能增大,靜電力對a、b整體做負功,故D錯誤。,【通關(guān)秘籍】 1.電勢高低的判斷:,2.電勢能大小的判斷:,【考點沖關(guān)】 1.(多選)(2018長春模擬)在正點電荷Q形成的電場中,有M、N兩點,如圖所示。以下說法正確的是(),A.M點的場強大于N點的場強 B.M點的電勢大于N點的電勢 C.將一正點電荷分別放在M點和N點,則該電荷在M點電勢能大 D.將一負點電荷分別放在M點和N點,則該電荷在M點電勢能大,【解析】選A、B、C。根據(jù)點電荷產(chǎn)生的電場強度E= M點距離點電荷較近,所以M

7、點的場強大于N點的場 強,故A正確;正電荷產(chǎn)生的電場電場線向外,沿電場線 方向電勢降低,所以M點的電勢大于N點的電勢,故B正確; 正電荷在高電勢處電勢能大,負電荷在高電勢處電勢能 小,故C正確,D錯誤。,2.(2018南昌模擬)a、b兩點各放有電量為+Q和+4Q的點電荷,a、b、c、d、e、f、g七個點在同一直線上,且ac=cd=de=ef=fg=gb,如圖所示,取無限遠處為零電勢,則(),A.d處的場強和電勢均為零 B.e處的電勢比f處的電勢高 C.電子在f處的電勢能比在g處的電勢能小 D.電子從c移到e,電子所受電場力先做負功再做正功,【解析】選D。設(shè)ac=cd=de=ef=fg=gb=L

8、,場強為零處距 a為x,因為 所以x=2L,即在d處場強為零, 而d處電勢不為零,故A錯誤;a、d區(qū)域場強方向向右, d、b區(qū)域場強方向向左,因為沿著電場線方向電勢逐漸 降低,所以e處的電勢比f處的電勢低,故B錯誤;由于f處 的電勢比g處的電勢低,而電勢能Ep=e,電子帶負電,,所以電子在f處的電勢能比g處的電勢能大,故C錯誤;因為電子在cd間所受電場力方向向左,在d、e間所受電場力方向向右,因此電子從c移到e,電子所受到的電場力先做負功再做正功,故D正確。,【加固訓(xùn)練】 如圖所示,三條平行且等間距的虛線表示電場中的三個等勢面,其電勢分別為10 V、20 V、30 V。實線是一帶電粒子僅

9、在電場力的作用下在該區(qū)域內(nèi)運動的軌跡,對于軌跡上的a、b、c三點,下列說法中正確的是(),A.帶電粒子一定是先過a,再到b,然后到c B.帶電粒子在三點所受電場力的大小FbFaFc C.帶電粒子在三點動能的大小EkcEkaEkb D.帶電粒子在三點電勢能的大小相等,【解析】選C。根據(jù)電場線與等勢面垂直,且指向電勢 較低的等勢面,由圖可知,電場的方向向上,根據(jù)軌跡彎 曲方向可知,帶電粒子受到的電場力方向向下,說明粒 子帶負電。無論是依次沿a、b、c運動,還是依次沿c、 b、a運動,都會得到如圖的軌跡,故A錯誤;因表示電場 中三個等勢面的三條虛線是平行且等間距的,由此可判,斷電場是勻強電場,所以帶

10、電粒子在電場中各點受到的電場力相等,故B錯誤;根據(jù)Ep=q知,帶電粒子在三點電勢能的大小關(guān)系為EpcEkaEkb。故C正確,D錯誤。,考點2帶電粒子的運動軌跡 【典題探究】 【典例2】(多選)(2016全國卷)如圖,一帶負電荷的油滴在勻強電場中運動,其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi),且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱。忽略空氣阻力。由此可知() 導(dǎo)學(xué)號04450156,A.Q點的電勢比P點高 B.油滴在Q點的動能比它在P點的大 C.油滴在Q點的電勢能比它在P點的大 D.油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小,【解析】選A、B。帶負電荷的油滴在勻強電場中運動,且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱,由此可判

11、斷勻強電場方向豎直向下,Q點的電勢比P點高,油滴的加速度不變,A對、D錯;油滴由P到Q過程電場力做正功,電勢能減小,動能增大,B對、C錯。故選A、B。,【通關(guān)秘籍】 帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法,【考點沖關(guān)】 1.(多選)(2017天津高考)如圖所示,在點電荷Q產(chǎn)生的電場中,實線MN是一條方向未標出的電場線,虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設(shè)電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB,電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是(),A.電子一定從A向B運動 B.若aAaB,則Q靠近M端且為正電荷 C.無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpA

12、高于A點電勢,【解析】選B、C。電子在電場中做曲 線運動,虛線AB是電子只在靜電力作用 下的運動軌跡,電場力沿電場線指向曲 線的凹側(cè),電場的方向與電場力的方向相反,如圖所示, 由所知條件無法判斷電子的運動方向,故A錯誤;若 aAaB, 說明電子在A點受到的電場力較大,M點的電場 強度較大,根據(jù)點電荷的電場分布可知,靠近M端為場源,電荷的位置,應(yīng)帶正電,故B正確;無論Q為正電荷還是負電荷,一定有電勢AB,電子電勢能Ep=-e ,電勢能是標量,所以一定有EpA

13、負電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P、R、Q是這條軌跡上的三點,R同時在等勢面b上,據(jù)此可知(),A.三個等勢面中,c的電勢最低 B.帶電質(zhì)點在P點的電勢能比在Q點的小 C.帶電質(zhì)點在R點的加速度方向垂直于等勢面 D.帶電質(zhì)點在P點的動能與電勢能之和比在Q點的小,【解析】選C。負電荷做曲線運動,電場力指向曲線的 內(nèi)側(cè),根據(jù)軌跡彎曲的方向和負電荷可知電場線向上, 則c點電勢最高,故A錯誤;負電荷在電勢高處電勢能小, 質(zhì)點在P點電勢能大,故B錯誤;帶電質(zhì)點在R點的受力方 向沿著電場線的切線方向,電場線與等勢面垂直,故質(zhì) 點在R點的加速度方向與等勢面垂直,故C正確;只有電,場力做功,

14、電勢能和動能之和守恒,故帶電質(zhì)點在P點的動能與電勢能之和等于在Q點的動能與電勢能之和,故D錯誤。,【加固訓(xùn)練】 如圖所示,直線MN是某電場中的一條電場線(方向未畫出)。虛線是一帶電的粒子只在電場力的作用下,由a到b的運動軌跡,軌跡為一拋物線。下列判斷正確的是(),A.電場線MN的方向一定是由N指向M B.帶電粒子由a運動到b的過程中動能一定逐漸減小 C.帶電粒子在a點的電勢能一定大于在b點的電勢能 D.帶電粒子在a點的加速度一定大于在b點的加速度,【解析】選C。由于帶電粒子的電性不確定,所以電場線的方向不確定,選項A錯誤;帶電粒子由a運動到b的過程中,只受電場力的作用,由軌跡的彎曲方向知電場力

15、做正功,電勢能減小,動能增加,故選項B錯誤,C正確;由a到b的運動軌跡為拋物線可知,粒子一定受恒力,即帶電粒子在a點的加速度等于在b點的加速度,選項D錯誤。,考點3電勢差與電場強度的關(guān)系 【典題探究】 【典例3】(多選)(2017全國卷) 一勻強電場的方向平行于xOy平面,平 面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖所示,三 點的電勢分別為10 V、17 V、26 V。下列說法正確的是() 導(dǎo)學(xué)號04450157,A.電場強度的大小為2.5 V/cm B.坐標原點處的電勢為1 V C.電子在a點的電勢能比在b點的低7 eV D.電子從b點運動到c點,電場力做功為9 eV,【解析】選A、B、D。如圖所示,

16、設(shè)ac之 間的d點電勢與b點相同,則 所以d點的坐標為(3.5 cm,6 cm),過c點 作等勢線bd的垂線,由幾何關(guān)系可得cf的長度為 3.6 cm。 電場強度的大小E= =2.5 V/cm, 故A正確;因為Oacb是矩形,所以有Uac=UOb解得坐標原點,O處的電勢為1 V ,故B正確;a點電勢比b點電勢低7 V,電子帶負電,所以電子在a點的電勢能比在b點的高7 eV,故C錯誤;b點電勢比c點電勢低9 V,電子從b點運動到c點,電場力做功為9 eV,故D正確。,【通關(guān)秘籍】 1.公式E= 的三點注意: (1)只適用于勻強電場。 (2)d為某兩點沿電場強度方向上的距離,或兩點所在 等勢

17、面之間的距離。 (3)電場強度的方向是電勢降低最快的方向。,2.由E= 可推出的兩個重要推論: 推論1:如圖甲所示,勻強電場中任一線段AB的中點C 的電勢,等于兩端點電勢的等差中項,即C=,推論2:如圖乙所示,若勻強電場中兩線段AB=CD且ABCD,則A-B=C-D。,3.E= 在非勻強電場中的三點妙用:,【考點沖關(guān)】 1.(2018上饒模擬)某電場的電場線分布如圖所 示,M、N、Q是以電場線上一點O為圓心的同一圓周 上的三點,OQ連線與直線MN垂直。以下說法正確的 是(),A.O點電勢與Q點電勢相等 B.M、O間的電勢差大于O、N間的電勢差 C.將一負電荷由M點移到Q點,電荷的電勢能減少

18、D.正電荷在Q點所受電場力的方向與OQ垂直且豎直向上,【解析】選B。根據(jù)電場線與等勢線垂直特點,在O點所 在電場線上找到Q點的等勢點,該等勢點在O點的上方, 根據(jù)沿電場線方向電勢降低可知,O點的電勢比Q點的電 勢高,故A錯誤;根據(jù)電場線分布情況可知,MO間的平均 電場強度比ON之間的平均電場強度大,由公式U=Ed可 知,M、O間的電勢差大于O、N間的電勢差,故B正確;M點 的電勢比Q點的電勢高,負電荷由M點移到Q點,電場力做,負功,電荷的電勢能增加,故C錯誤;正電荷所受的電場力與該點電場線的切線方向相同,斜向上,故D錯誤。,2.(多選)(2018珠海模擬)如圖,abcdef是位于某勻強電場中邊

19、長為1 m 的正六邊形,已知a、b、c三頂點的電勢分別為900 V、600 V、300 V,則(),A.e點的電勢為600 V B.f到c的電勢差為600 V C.電場強度方向沿ab方向 D.電場強度的大小為E=300 V/m,【解析】選A、B。由勻強電場的特點可知,ac中點處N 的電勢N= =600 V,可知N點的電勢 與b點的電勢相等,則N、b處于同一個等勢面上,連接 Nb并延長,由幾何關(guān)系可知,延長線經(jīng)過e點,如圖所 示,b、N、e在同一個等勢面上,所以 e點的電勢等于600 V,故A正確;由于 afbecd,可知af和cd也是該勻強,電場的等勢面,所以a與f的電勢也相等,所以f與

20、c的電 勢差等于a與c的電勢差,Ufc=Uac=(900-300) V=600 V, 故B正確;b、N、e在同一個等勢面上,由幾何關(guān)系可知, 該勻強電場的電場方向沿ac的方向,故C錯誤;由幾何關(guān) 系可知 所以該電場的電場強 度E= 故D錯誤。,【加固訓(xùn)練】 如圖所示的同心圓是電場中的一簇等勢線,一個電子只在電場力作用下沿著直線由AC運動的速度越來越小,B為線段AC的中點,則下列說法正確的是(),A.電子沿AC方向運動時受到的電場力越來越小 B.電子沿AC方向運動時它具有的電勢能越來越大 C.電勢差UAB=UBC D.電勢A

21、電子沿AC方向運動時受到的電場力越來越大,選項A錯誤;根據(jù)電子只在電場力作用下沿直線由AC運動時的速度越來越小,它具有的電勢能越來越大,選項B正確;由于電場為非勻強電場,由U=Ed可以定性判斷電勢差UABBC,選項D錯誤。,考點4電場中的功能關(guān)系 【典題探究】 【典例4】(多選)(2017全國卷)在一 靜止點電荷的電場中,任一點的電勢與 該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。 電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、 Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已,在圖中用坐標(ra,a)標出,其余類推。現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點,在相鄰兩點間移

22、動的過程中,電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是導(dǎo)學(xué)號04450158() A.EaEb=41B.EcEd=21 C.WabWbc=31D.WbcWcd=13,【題眼直擊】 (1)靜止點電荷的電場電場中某點的場強大小可由 _______計算。 (2)任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如 題圖所示由圖中信息可以得到各點之間的_________ _____。,E=,距離和電,勢差,【解析】選A、C。a到點電荷的距離為ra,由圖可 知,b、c、d到點電荷的距離分別為rb=2ra、rc=3ra、 rd=6ra,由點電荷的場強公式E= 可得:Ea=4Eb=9Ec =36Ed

23、,則EaEb=41,EcEd=41;設(shè)帶正電的試探 電荷的電量為q,則Wab=qUab,Wbc=qUbc,Wcd=qUcd;由圖知 Uab=3 V,Ubc=1 V,Ucd=1 V,故WabWbc=31,WbcWcd= 11,故選項A、C正確。,【通關(guān)秘籍】 1.電場力做功的四種計算方法:,2.電場中的功能關(guān)系: (1)若只有電場力做功,電勢能與動能之和保持不變。 (2)若只有電場力和重力做功,電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。 (3)除重力、彈簧彈力之外,其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化。 (4)所有外力對物體所做的功等于物體動能的變化。,【考點沖關(guān)】 1.(多選)(2017江蘇

24、高考)在x軸上有兩個點電荷q1、q2,其靜電場的電勢在x軸上分布如圖所示。下列說法正確的有(),A.q1和q2帶有異種電荷 B.x1處的電場強度為零 C.負電荷從x1移到x2,電勢能減小 D.負電荷從x1移到x2,受到的電場力增大,【解析】選A、C。從圖中看到,中間電勢高,兩邊電勢低,且圖形左右不對稱,判斷q1和q2帶有異種不等量電荷,A項正確;從圖線斜率看,x1處的電場強度不為零,B項錯誤;負電荷從x1移到x2,即由低電勢到高電勢,電場力做正功,電勢能減小,C項正確;x2處電場強度為零,所以負電荷從x1移到x2,受到的電場力減小,D項錯誤。,2.(多選)(2018太原模擬)如圖所示,豎 直固

25、定的光滑的絕緣桿上O點套有一個質(zhì) 量為m,帶電量為q(q<0)的小環(huán)。在桿的 左側(cè)固定一個帶電量為+Q的點電荷,桿上 A、B兩點與Q正好構(gòu)成一邊長為a的等邊三角形,OA間距 離也為a?，F(xiàn)將小環(huán)從O點由靜止釋放,若小環(huán)通過A點,的速率為 則在小環(huán)從O到B的過程中() 導(dǎo)學(xué)號04450159 A.在O點時,q與Q形成的系統(tǒng)電勢能最大 B.到達AB的中點時,小環(huán)速度一定最大 C.從O到B,電場力對小環(huán)一直做正功 D.到達B點時,小環(huán)的速率為,【解析】選A、D。在小環(huán)從O到A的過程中,電場力做正 功,從A到B運動的過程中,電場力先做正功再做負功,且 做的正功和負功代數(shù)和為零,所以在小環(huán)從O到B的過程

26、 中,電勢能減小,在O點時,q與Q形成的系統(tǒng)電勢能最大, 故A正確,C錯誤;在小環(huán)從O到A的過程中,重力和電場力 都做正功,到達AB的中點時,電場力的方向沿水平方向, 而重力的方向沿豎直方向,所以在運動的過程中,重力,仍然做正功,可知到達AB的中點時,小環(huán)速度不是最大, 故B錯誤;小環(huán)從A點移到B點的過程,電場力做功為零, 根據(jù)動能定理得mga= 解得vB= 故D正確。,【加固訓(xùn)練】 (多選)M、N是某電場中一條電場線上的兩點,若在M點釋放一個初速度為零的電子,電子僅受電場力作用,并沿電場線由M點運動到N點,其電勢能隨位移變化的關(guān)系如圖所示,則下列說法正確的是(),A.電子運動的軌跡為

27、直線 B.該電場是勻強電場 C.電子在N點的加速度小于在M點的加速度 D.電子在N點的動能小于在M點的動能,【解析】選A、C。電子初速度為零,且沿著電場線運動, 其軌跡一定為直線,故選項A正確;電子通過相同位移時, 電勢能的減少量越來越小,說明電場力做功越來越少, 由W=Fs可知,電子所受的電場力越來越小,場強減小,不 可能是勻強電場,故選項B錯誤;由于Ep-x圖線的斜率表 示電場力的大小,根據(jù)圖象可知,電子受到的電場力越 來越小,故該電場不是勻強電場,電子做加速度逐漸減,小的加速運動,選項C正確;電子從M運動到N過程中,只受電場力,電勢能減小,電場力做正功,則動能增大,因此在N點的動能大于在M點的動能,故選項D錯誤。,