【物理】2018届一轮复习人教版第7章第2节　电场能的性质教案

【物理】2018届一轮复习人教版第7章第2节　电场能的性质教案

第2节　电场能的性质 知识点1　电场力做功与电势能 ‎1．电场力做功 ‎(1)特点：电场力做功和路径无关，只与初、末位置有关．‎ ‎(2)计算方法 ‎①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场线方向的位移．‎ ‎②WAB＝qUAB，适用于任何形式的电场．‎ ‎2．电势能 ‎(1)定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．‎ ‎(2)静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB.‎ ‎(3)电势能的相对性，电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在地球表面的电势能规定为零．‎ 知识点2　电势与等势面 ‎1．电势 ‎(1)定义式：φ＝.‎ ‎(2)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)．‎ ‎(3)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因电势零点选取的不同而不同．‎ ‎2．等势面的特点 ‎(1)等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．‎ ‎(2)在等势面上移动电荷时电场力不做功．‎ ‎(3)电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．‎ ‎(4)等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小．‎ 知识点3　电势差 ‎1．定义式 UAB＝.‎ ‎2．电势差与电势的关系 UAB＝φA－φB.‎ ‎3．影响因素 电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关，与零势点的选取无关．‎ ‎4．匀强电场中电势差与电场强度的关系 ‎(1)电势差与场强的关系式：U＝Ed，其中d为电场中两点间沿电场线方向的距离．‎ ‎(2)电场强度的方向和大小：电场中，场强方向是指电势降低最快的方向．在匀强电场中，场强在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势．‎ ‎1．正误判断 ‎(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)沿电场线方向电场强度越来越小，电势逐渐降低．(×)‎ ‎(4)A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功．(×)‎ ‎(5)A、B两点的电势差是恒定的，所以UAB＝UBA.(×)‎ ‎(6)电场线越密集的地方，等差等势线也越密集．(√)‎ ‎2．[电势和电场强度关系的理解](多选)(2014·全国卷Ⅱ)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 AD　[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；场强的大小表征电势随空间的变化率，而与电势的大小无关，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．]‎ ‎3．[电场力做功特点的理解](2017·昆明三中、玉溪一中统考)如图721所示，空间中的M、N处存在两个被固定的等量同种正点电荷，在它们的连线上有A、B、C三点，已知MA＝CN＝NB，MAφC.将电荷由A点移到C点，电场力做正功，选项C错误．]‎ ‎4．[等势面与电场力做功](2015·全国卷Ⅰ)如图722所示，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φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等．则(　　) ‎ ‎【导学号：92492283】‎ 图722‎ A．直线a位于某一等势面内，φM>φQ B．直线c位于某一等势面内，φM>φN C．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功 D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功 B　[电子带负电荷，电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，有WMN＝WMP<0，而WMN＝qUMN，WMP＝qUMP，q<0，所以有UMN＝UMP>0，即φM>φN＝φP，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，有φM＝φQ，故A错误，B正确；电子由M点到Q点过程中，WMQ＝q(φM－φQ)＝0，电子由P点到Q点过程中，WPQ＝q(φP－φQ)>0，故C、D错误．]‎ 电势高低、电势能大小的判断 ‎1.电势高低的判断 ‎(1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低．‎ ‎(2)依据电场力做功：根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低．‎ ‎(3)依据场源电荷的正负：取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．‎ ‎2．电势能大小的判断 ‎(1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加．‎ ‎(2)电荷电势法：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．‎ ‎(3)公式法：由Ep＝qφp，将q、φp的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越小，电势能越大．‎ ‎(4)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小；反之，动能减小，电势能增加．‎ ‎[题组通关]‎ ‎1．如图723所示，实线表示某匀强电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是(　　)‎ 图723‎ A．1、2两点的场强不相等 B．2、3两点的电势不相等 C．1、2两点间的电势差等于1、3两点间的电势差 D．电荷在1点具有的电势能一定大于其在2点具有的电势能 C　[匀强电场的场强处处相同，选项A错误；2、3两点在同一等势面上，电势相等，故1、2两点间的电势差等于1、3两点间的电势差，选项B错误，C正确；沿着电场线方向，电势逐渐降低，即φ1＞φ2，正电荷在电势高处，电势能大，而负电荷在电势高处，电势能小，由于电荷的正、负未知，电荷在1点处具有的电势能不一定大于其在2点处具有的电势能，选项D错误．]‎ ‎2．(多选)如图724所示，真空中M、N点处固定有两等量异种点电荷，a、b、c表示两点电荷形成的电场中的3条等势线，b是M、N连线的中垂线，交M、N于O点，a、c关于b对称．点d、e、f、g是以O为圆心的圆与a、c的交点．已知一带正电的试探电荷从d点移动到e点时，试探电荷的电势能增加，则以下判断正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：92492284】‎ 图724‎ A．M点处固定的是正电荷 B．d点的电势低于f点的电势 C．d点的场强与f点的场强相同 D．将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点，电势能先增大后减小 BC　[正电荷从d点移动到e点电势能增加，则d点电势低于e点，M处为负电荷，N处为正电荷，d点的电势低于f点的电势，d、f两点的电场强度大小相等、方向相同，将带正电的试探电荷沿直线从d点移动到f点，电势能一直增大，故B、C正确，A、D错误．]‎ ‎1．电势和电势能都是标量，具有相对性，其正、负表示大小，某点电势为零，该点的电势能也一定为零．‎ ‎2．电势和电场强度是两个不同的物理量，分别从能的角度和力的角度描述电场，二者在大小上无必然联系．‎ 电场线、等势线、轨迹线的综合问题 ‎1．几种常见的典型电场的等势面比较 电场 等势面(实线)图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中心电势最低，而在中垂线上，中点电势最高 ‎2.此类问题的解题方法可归纳为以下几点 ‎(1)运动粒子的曲线轨迹必定向电场力方向弯曲，即电场力方向指向曲线的内侧，且运动轨迹必定在v和F之间．先画出入射点的轨迹切线，即画出初速度的方向；再根据轨迹的弯曲方向，确定电场力方向．‎ ‎(2)电场线和等势面垂直，电场线从高电势指向低电势．‎ ‎(3)先根据电场线的方向以及疏密情况，确定场强及电性情况，定性判断电场力(或加速度)的大小和方向；再根据电场力方向与速度方向的关系来判断速度的变化情况以及运动性质．‎ ‎(4)根据电场力方向与速度方向的关系来判断电场力做功情况及判断电势能的变化情况，另外可以通过能量的转化和守恒确定电势能及动能的变化情况．‎ ‎[题组通关]‎ ‎1．(2017·重庆模拟)如图725所示，M、N、P、O是真空中一平面内的四点，OM＝ONφB>φA B．EOx>EBx>EAx C．EpOEpO－EpB D　[由φx图象可知A、O、B三点中A点的电势最高，O点电势最低，选项A错误．由E＝可知，φx图象的斜率表示该点对应的电场强度，A点斜率绝对值最大，电场强度最大，O点斜率为零，电场强度为零，最小，选项B错误．电子带负电荷，电子的电势能为Ep＝－eφ，电势越高，电势能越小，因此电子在O点电势能最大，在A点电势能最小，选项C错误．由φx图象可知，A、O两点电势差大于B、O两点电势差，由电势能的知识易知，选项D正确．]‎ ‎●迁移2　关于Ex图象的理解 ‎2．(多选)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图7214所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷(　　) ‎ ‎【导学号：92492288】‎ 图7214‎ A．在x2和x4处电势能相等 B．由x1运动到x3的过程中电势能增大 C．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小 D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大 BC　[由题图可知，将正电荷沿x轴正向移动，从x2移动到x4的过程电场力做功不为零，两点处的电势能不相等，选项A错误；从x1运动到x3的过程电场力沿x轴负方向，电场力做负功，电势能增大，选项B正确；从x1运动到x4的过程中场强先增大后减小，所以电场力先增大后减小，选项C正确，D错误．]‎ ‎1．φ x的图象的特点 ‎(1)电场强度的大小等于φ x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ x图线存在极值，其切线的斜率为零；‎ ‎(2)在φ x图象中可以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)在φ x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断．‎ ‎2．Ex图象的特点 ‎(1)反映了电场强度随位移变化的规律．‎ ‎(2)E>0表示场强沿x轴正方向；E<0表示场强沿x轴负方向．‎ ‎(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定．‎