2022年高中物理电场能的性质复习学案新人教版.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载电场能的性质【学习目标】1、懂得电场力做功特点,把握电场力做功和电势能的变化的关系2、懂得电势能、电势的概念及相互关系；3、懂得等势面的概念及等势面和电场线的关系；4、懂得电势差的定义及正负值的定义；5、会用 U AB A B . 及 U AB W AB / q 进行有关运算6、懂得匀场电场中电势差跟电场强度的关系 U AB Ed7、会用 U AB Ed 或 E U AB / d 解决有关问题【自主学习】一、电势差、电势、电势能电定义电荷 q 在电场中的两点间移动时电场力所做的功WAB与电荷量 q的比值势公式UABW AB/q

2、 单位 : 伏 , 符号 V差物理意义描述电场能的性质,两点间的电势差在数值上等于在两点间移动单位正电荷时电场力的功电定义电场中某点的电势是指该点与零电势点之间的电势差,符号：电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移动到零电势点时电物理意义场力的功,描述电场能的性质势与电势差的关UABAB电势能系类似于高度差和高度的关系定义电荷在电场中由其相对位置打算的能（类似重力势能）2、（ 1）电场中确定的两点间的电势差是 选取；的,和零电势参考点（标准点）的（2）电势是相对量,它的大小和电势零点选取（3）在选取了参考点以后,在确定的电场中的确定点的电势是 探电荷无关；,和该点有无试（4）正电荷由静止开头仅

3、在电场力作用下肯定由电势处向电势处运动；负电荷由静止开头仅在电场力的作用下肯定由向运动；二、电场力的功1、特点电场力做功与路径,只与有关；2、运算方法（1）由公式 W=qE s（ s 为电荷初末位置在电场方向上的位移）名师归纳总结 （2）由公式W ABqUAB（UAB为电荷初末位置间电势差的大小）第 1 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备W AB欢迎下载EPBEPA. EPB分别是电荷电场中A、（3）由电场力做功和电势能的变化的关系：EPAB两点的电势能）（4）由动能定理W 电场力W 其他力EK三、等势面1、定义：电场中 构成的

4、面叫等势面；2、等势面与电场线的关系（1）电场线总是与等势面垂直,且从等势面指向等势面；做功；（2）电场线越密的地方,等势面也；（3）沿等势面移动电荷,电场力做功,沿电场线移动电荷,电场力（4）电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具（5）实际中测量等电势点较简单,所以往往通过描画等势线来确定电场线；四、电势差与电场强度的关系1、匀强电场中电势差U和电场强度E的关系式为U= 2、说明（1）U=Ed只适用匀强电场的运算,对非匀强场可以用来定性分析,如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差肯定时,E 越大处, d ,即等势而越（2）式中 d 的含义是某两点距离或两点所在等势面间的距离；由此可知

5、电场强度的方向是电势降落最 的方向；（3）匀强电场中相互平行的方向上相等的距离上电势降落【典型例题】例 1 图 1.2 1 中, a、b 为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在 a 点由静止释放,沿电场线向上运动,到b 点恰好速度为零,以下说法中正确选项（）A、带电质点在 a、b 两点所受的电场力都是竖直向上的B、a 点的电势比 b 点的电势高C、带电质点在 a 点的电势能比在 b 点的电势能小D、a 点的电场强度比 b 点的电场强度大（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）分析（合理分段,画出示意图,并找出各段之间的连接点）（3）解题过程例 2 如图 1.2

6、2 所示的匀强电场中,有 a、b、c 三点,ab=5cm,bc=12cm,其中 ab 沿电场方向, bc 和电场方向成名师归纳总结 60 角,一个电量为q=4 10-8C 的正电荷从a 移到第 2 页,共 11 页b 电场力做功为W1=1.2 10-7J 求：（1）匀强电场的场强E=？- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）电荷从 b 移到 c,电场力做功学习必备欢迎下载W2=？（3）a、c 两点的电势差 Uac=？分析：（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）（合理分段,画出示意图,并找出各段之间的连接点）3 解题过程：

7、例 3 1.23 如下列图,在场强E=1.5 103N/C 的匀强电场中,有 A、B、C三点, AB垂直于电场线,BC平行于电场线,AB=3cm,BC=4cm,AC=5cm,A、B 的电势差 UAB=0,B、C电势差 UBC与 A、C 电势差 UAC相等, UBC=UAC=60V,把一正电荷q1.0 108C 放在 A点,求：（1）电荷 q 在 A 点受到的电场力为多大？方向怎样？（2）电荷 q 沿 ABC 路线到达 C点,电场力各做了多少功？电场力做功有什么特点？电势能怎样变化？变化了多少？分析：（1）（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）（合理分段,画出示意图,并找出

8、各段之间的连接点）解题过程：例 4 如图 1.2 4 所示,两平行金属板 A、B 间接有直流电源,名师归纳总结 一电子从 A板邻近无初速释放,当电子到达B 极板时速度为、第 3 页,共 11 页V1,现将 B 板向左移动一段距离,使A、B间距离变为原先的一半,仍让电子从A板邻近无初速释放,当电子到达B 板时速度为v2,就有（）A、v 1=v2B、v 1=2v 2C、v 11v 2D2v 12 v 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载分析（ 1）（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）（合理分段,画出示意图,并找出各

9、段之间的连接点）3 解题过程：【针对训练】1、如图 1.2 5 所示, M、N两点分别放置两个等量异种电荷,A为它们连线的中点,B 为连线上靠近 N的一点, C为连线中垂线上处于 A 点上方的一点,在 A、B、C三点中（）A、场强最小的点是 A 点,电势最高的点是 B 点B、场强最小的点是 A 点,电势最高的点是 C点C、场强最小的点是 C点,电势最高的点是 B 点D、场强最小的点是 C点,电势最高的点是 A 点2、如图 1.2 6 所示, Q是带正电的点电荷,P1、P2为其电场中的两点,如 E1、E2为 P1 和 P2两点的电场强度的大小,1、2为 P1和 P2两点的电势,就（）A、E 1

10、E 2 , 1 2B、E 1 E 2 , 1 2C、E 1 E 2 , 1 2D、E 1 E 2 , 1 23、如图 1.2 7 所示为某一电场的电场线和等势面,名师归纳总结 已知ba5 ,c3 , V abbc ,就（）第 4 页,共 11 页A、4 VB、b4 VC、b4 V- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载D、上述三种情形都有可能4、在静电场中,将一电子从 A 点移到 B 点,电场力做了正功,就（）A、电场强度的方向肯定是由 A 点指向 B 点B、电场强度的方向肯定是由 B 点指向 A 点C、电子在 A 点的电势能肯定比在 B

11、点高D、电子在 B 点的电势能肯定比在 A 点高5、某带电粒子仅在电场力作用下由 A点运动到 B 点,电场线、粒子在 A 点的初速度及运动轨迹如图 1.2 8 所示,可以判定（）A、粒子在 A 点的加速度大于它在 B 点的加速度B、粒子在 A 点的动能小于它在 B 点的动能C、粒子在 A 点的电势能小于它在 B 点的电势能D、电场中 A 点的电势低于 B 点的电势【才能训练】1、如图 1.2 9 所示,在真空中有两个带相等电荷量的正电荷 q1 和 q2,它们分别固定在 A、 B 两点, DC为 AB连线的中垂线,现将正电荷 q3由 C 沿 CD移至无穷远处,在此过程中（）A、q3的电势能逐步增

12、加B、q3的电势能先逐步增加,后逐步削减C、q3受到电场力逐步减小D、q3受到电场力先逐步增大,后逐步减小2、如图 1.2 10 所示,在某电场中,沿 ABCDA 移动一负电荷,电场力分别做功为W AB4 eV W BC2eV W CD3 eV.就以下判定正确选项A、D点的电势最高,且ABB、C点的电势最高,且ABC、B 点的电势最高,且ADD、A 点的电势最高,且DB解析：3、如图 1.2 11 所示,虚线 a、 b 和 C是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为a、b和 C , a b c一带正电的粒子射入电场中,.其运动轨迹照实线 KLMN所示,由图可知（）A、粒子从 K 到 L 的过

13、程中,电场力做负功名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载B、粒子从 L 从 M的过程中,电场力做负功C、粒子从 K 到 L 的过程中,电势能增加D、粒子从 L 到 M的过程中,动能削减4、一带电粒子射入一固定在 O点的点电荷电场中,粒子运动轨迹如 1.2 12 图中细线 abc 所示,图中粗线是同心圆弧,表示电场等势面,不计重力,就以下判定正确的有（）A、此粒子始终受静电斥力作用B、粒子在 b 点的电势能肯定大于 a 点的电势能C、粒子在 b 点的速度肯定和在 c 点的速度大小相等D、粒子在 a,c

14、两点的动能、速度大小相等5、如图 1. 13 中虚线表示等势面相邻两等势面间电势差相等,有一带正电的粒子在电场中运动,实线表示该带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,粒子在 a 点的动能为 20eV,运动到 b 点时的动能为2eV,如取 c 点为零势点,就当粒子的电势能为6eV 时,它的动能是（）A、16eV B、 14eV C、6ev D、4ev 6、（山东济南联考题）如图 1.2 14 所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等,一正电荷在等势面A 处的动能为20J,运动到等势面C处动能为零,现取B 等势面为零电势能面,就当此电荷的电势能为2J 时的动能是

15、J（不计重力和空气阻力）7、（2005 湖北宜昌模拟）图 1.2 15 中的虚线a、b、c、d 表示匀强电场中的 4 个等势面,两个带电粒子 M、N（重力忽视不计）以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图中 MPN 和 NQM所示,已知 M是带正电的带电粒子,就以下说法中正确选项（）A、N肯定也带正电名师归纳总结 B、a 点的电势高于b 点的电势, a 点的场强大于b 点的场强第 6 页,共 11 页C、带电粒子N的动能减小,电势能增大D、带电粒子N的动能增大,电势能减小8、如图 1.2 16 所示,带电体Q固定,带电体P的电荷量为q,质量为 m,与绝缘的水平面间的动摩擦因数,将 P在

16、 A 点由静止放开,就在 Q的排斥下运动到B 点停下, A、 B相距为 s,以下说法正确选项（）A、如将 P从 B 点由静止拉到A 点,水平拉力至少做功2 mgsB、如将 P从 B 点拉到 A 点,水平拉力至少做功mgsC、P 从 A点运动到 B 点,电势能增加mgs- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - D、P 从 A点运动到 B 点,电势能削减学习必备欢迎下载mgs9、图中虚线 1.2 17 所示为静电场中的等势面 1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面 3 的电势为 0；一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过 a、b 点时的动能分

17、别为 26eV 和 5eV；当这一点电荷运动到某一位置,其电热能变为8eV 时,它的动能为多大？10、一端固定的长为 L 的绝缘线,另一端拴住质量为m带电荷量为 q 的小球,放在水平向右的匀强电场中,如图 1.2 18 所示,把细线拉至水平,将小球从 A点由静止释放,当小球向下摆过 60 角达 B 的位置时速度恰好为零,求：（1）A、B两点间的电热差（2）匀强电场的场强【学后反思】_答案 自主学习 1、 （见原稿）2、（ 1）确定低无关（ 2）无关（3）定值无关（4）高低高二、 1、无关初未位置三、 1、电势相等的点2、（ 1）高低（2）越密密集（3）不肯定快四、 1、E d2、（1）越小（2

18、）沿电场线方向上的（3）相同 典型例题 名师归纳总结 例 1 （1）审题：静止释放恰好速度为零第 7 页,共 11 页（2）分析：电场线是直线,由a 点静止释放,到b 点速度恰好为零,说明质点先加速后减速,电场力方向由a 指向 b,保持不变,重力向下,大小不变（3）解题过程：带电质点受向上的电场力和向下的重力作用,先加速后减速,a、b 两点电场力方向都是向上的,A 对, ab电场力做正功,电势能减小,C错；由于电荷的电性未知故不能判定a、b 两点电势高低B 错,由题意可知质点在ab 两点的电场力大小Fa Fb D- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 对,故

19、此题正确答案为AD 学习必备欢迎下载例 2 分析：（1）审题“ ab 沿电场方向” “ 正电荷” “ 由 a 到 b”（2）如下列图,分两个过程先 a b , 再 b c,由于电场力做功 W qU 与路径无关,只与初末位置的电势差有关,故可据已知的电场力做功先求电势差,再据匀强电场中场强与电势差的关系确定场强 E,反之亦然；解题过程：（ 1）设 a、b 两点间距离为 d,W 1 qUab 1E U ab / d ab 2（1）（2）联立得EW 1qd ab1.2 10760 V m bc4 1085 102（2）bc 电场力做功W 2qUocqEd=4 108606 1021.44107（J）

20、（3）a、b 两点间的电势差Uab=Wac=W +W2=1.2+1.44. 10-7=6.6Vqq4.10-8例 3 分析（1）审题：“ 匀强场” “AB 垂直于电场线” “BC 平行于电场线”（2）电荷移动两种方式一是 A B C ,二是 A C 比较两种方式中电场力做功的关系；解题过程：（1）电荷在A 点所受的电场力FqE1.01081.5 103N1.5105N,方向与电场线方向相同, 由于匀强电场中各点的场强的大小和方向都相同,所以电荷q 在电场中各点的受力都相同；（2）q沿ABC路线,8电场力做功120,W ABCW ABW BCqUABqUBC1.01080J1.01060J6.0

21、 107J同理,电荷q 沿AC路线,电场力做功W ACq1UA .8C 0107 J 或60J6AW.C54 s 05由于电场力对电荷做的功等于电荷的电势能的削减,所以电荷从A 点移到 C点电势能削减,削减的电势能为AC6.0107J例 4 分析（1）审题“ A 板邻近” “ 无初速释放” “ 电子”（2）AB间接有直流电源, AB间有匀强电场方向BA,故电子在 AB间受恒定电场力作用,匀加速向右, AB 间距离变化前后始终与直流电流相连,两板间电势差不变,此题已知两种名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢

22、迎下载情形,分别应用动能定理,联立求得未知数；解题过程：设A、B间距离原先为d,电源电动势为E,由动能定理得：eE d12 mv 12其中E 1E d解得v 12eE,mB板左移后 由动定理得:eE 2d1mv 2 222其中E 2E2Edd解得v 22eE,可见,v 1v2,即 选项正确m总结求电场力做功：（1）W=qU是求电场力做功的基本方法,也是普遍适用的方法（不论电场是否为匀强电场）,但需留意, 式中的 U是电荷运动中跨过的电势差；力做功才能有WFscos运算 ； 针对训练 （2）只有电荷在匀强电场中运动时,电场1、解析：由等量异种电荷的电场线和等势画的分布特点可知 ABC三占场强大小

23、关系为,EBEAEC,电势高低关小为 B A C故正确选项为 C；2、解析：由正电荷电场线特占可知 E1E2,由沿电场线方向电势逐步减小可知 1 2故正确选项为 A；3、解析：由匀强电场U=Ed可知, d 肯定的情形下E 越大处, U越大,就b4 V ,故正确答案为 C；名师归纳总结 4、解析：由电场力做功公式W ABqE S ABcos可知如W ABo .cos90即电场力方向位第 9 页,共 11 页移S AB方向夹角小于90 ,电场力方向不肯定沿S AB方向,场强的方向也就不肯定由B 指向A,AB均错, 但由电场力做功与电势能的变化关系W ABE PAE PB可知EPAEPB所以 C对,

24、D错,此题正确答案为C；5、解析：由电场线的疏密可知场强EBE ,所以粒子的加速度aBa ,由定性画出的等势面并依据沿电场线方向电势降低,可知电势AB,由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 做正功,所以动能、电势能的变化情形为学习必备KB欢迎下载BEA,选项 B正确；EE KA,E答案： B 才能训练 1、解析： CD 线上各占场强方向均由 C D,大小先逐步增大再逐步减小,所受电场力先逐步增大再逐步减小 C 错 D对,电场力始终对电荷 q3做正功,电势能渐小,AB 均错,故本题正确答案 D；2、由 Uw可知Dl 斥力做负

25、功, A 对,电势能增加CqUABW AB4故AB,AB 均错qqUBCW BC2故BCqqUCDW CD3故CD结合分析可知DBCqqUADW AD4233故AD所以此题挑选qqq3、解析：由粒子运动轨迹可知场源电荷为正电荷,k对, L、M电势, LM 不做功, B错, D错此题正确选项为AC 4、解析：名师归纳总结 由粒子们运动轨迹可以判定,粒子受到斥力作用A 对, cb斥力做负功, 电势能增加又因第 10 页,共 11 页为 a、 c 为等势点,粒子在a、c 两点电势能相等,故B 对,cb 动能减小,速率减小,C错, D对,故此题正确答案ABD；5、解析：因该带正电的粒子从a 点运动到

26、b 点动能削减了18eV,就运动到c 等势面时的动能E kc20 eV2022 eV8 eV 带电粒子的总能量EEkcEc8 eV08 eV 当3粒子的电势能为6eV时,动能Ek8eV 6eV14eV ,选项 B 正确6、解：设ABC间相邻等势间电势差为U q 3U=20 就荷在 A 处的电势能为qU 20320 3所以由能的转化与守恒可知20202E kx3E kx3612 3即电荷电势能为2J 时动能为 12J；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载N粒子带负电,7、 解析 选 D；由两个粒子的运动轨迹可知,M、N受电场力的方向相反,故

27、正电荷在电场力作用下由高电势到低电势,故 a、b、c、d 的电势关系为 a b c d,由于等场面是平行的直线,形成的电场是匀强电场,由图可知,电场力对 M、N带电粒子做正功使其动能增大,电势能减小；8、 解析 选 A、 D；方法一 用动能定懂得对 P,由动能定理得,W 电 W F 0, W 电 mgs,电场力做正功,电势能削减,如用外力将 P 从 B 点拉到 A 点,要克服电场力和摩擦力做功,所以至少做功 2 mgs；方法二 用能量守恒定律解P从 A点到 B 点过程中,电势能削减,内能增加,由于动能的变化量为零,所以削减的电势能即 W电等于增加的内能 mgs,如用水平拉力将 P 从 B点拉回

28、 A 点,既要增加电势能,又要产生内能,所以拉力的功至少要等于 2 mgs,正确选项为 A、D；9、解析：设相邻等势面之间的电势差大小为 U,正电荷从 a 运动到 b,动能削减,可知 b点电势高于 a 点,就 a 2 U , b U ,设正电荷的电量为 q,就正电荷在 a 点、 b 点的电势能 E pa 2 qU E pb qU ,据能量守恒定律 E ka E pa E kb E pb,代入数据得 qU=7eV 设 点 电 荷 运 动 时 c 点 时 , 其 动 能 、 电 势 能 分 别 为 E kc、E pc, 据 能 量 守 恒 定 律E ka E pa E kc E pc,26 eV 14 eV E kc 8 eV E kc 20 eV10、解析（1） A B 由动能定理mgl sin 60 qU AB 0U AB mglSin 60 3 mglq 2 q（2）由名师归纳总结 UEd可知EU3mgl/1l3mg第 11 页,共 11 页匀强电场强为qd2q2- - - - - - -