高考物理一輪復(fù)習(xí)要點提示 第6講 電場的能的性質(zhì)課件

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1、一、靜電力做功的特點與電勢能一、靜電力做功的特點與電勢能1靜電力做功的特點靜電力做功的特點(1)在電場中移動電荷時電場力做功與路徑無關(guān)，只與在電場中移動電荷時電場力做功與路徑無關(guān)，只與 有有關(guān)，可見靜電力做功與重力做功相似關(guān)，可見靜電力做功與重力做功相似(2)在勻強電場中，電場力做的功在勻強電場中，電場力做的功W ，其中，其中d為沿電場線方向為沿電場線方向的位移的位移2電勢能電勢能(1)定義：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移到定義：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移到 位置時所做的功位置時所做的功(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力

2、做的功等于電勢能的靜電力做的功等于電勢能的 ，WABEpAEpB.(3)電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷 的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在地球表面的電勢能規(guī)定的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在地球表面的電勢能規(guī)定為零為零初、末位置初、末位置qEd零勢能零勢能減少量減少量無窮遠(yuǎn)處無窮遠(yuǎn)處二、電勢和等勢面二、電勢和等勢面1電勢電勢(1)定義：電荷在電場中某點的電勢能與它的電荷量的比值定義：電荷在電場中某點的電勢能與它的電荷量的比值(2)定義式：定義式： .(3)矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)量，其大小有正負(fù)之分，其正矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)量，其大小有正

3、負(fù)之分，其正(負(fù)負(fù))表示該點電勢表示該點電勢比電勢零點高比電勢零點高(低低)(4)相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因 的選取的的選取的不同而不同不同而不同(5)電場線指向電勢降低的方向電場線指向電勢降低的方向2等勢面等勢面(1)定義：電場中定義：電場中 的各點構(gòu)成的面的各點構(gòu)成的面(2)特點特點電場線跟等勢面電場線跟等勢面 ，即場強的方向跟等勢面，即場強的方向跟等勢面 在在 上移動電荷時電場力不做功上移動電荷時電場力不做功電場線總是從電場線總是從 的等勢面指向的等勢面指向 的等勢面的等勢面等差等勢面越密的地方電場強度等差等勢面越密的地方電場強度 ；反之

4、；反之 電勢零點電勢零點電勢相同電勢相同垂直垂直垂直垂直等勢面等勢面電勢高電勢高電勢低電勢低越大越大越小越小三、電勢差三、電勢差1定義：定義：電場中兩點間電勢的電場中兩點間電勢的 2移動電荷做功與電勢差的關(guān)系移動電荷做功與電勢差的關(guān)系：電荷在電場中由一點：電荷在電場中由一點A移到另一移到另一點點B時，時， 與與 的比值等于電勢差公式的比值等于電勢差公式 .單位：伏特，符號單位：伏特，符號V.3影響因素影響因素：電勢差：電勢差UAB由由 決定，與移動的電荷決定，與移動的電荷q及電場力做的功及電場力做的功WAB無關(guān)，與電勢零點的選取無關(guān)無關(guān)，與電勢零點的選取無關(guān)電勢、電勢能具有相對性，要確定電場中

5、某點的電勢或電荷在電場中電勢、電勢能具有相對性，要確定電場中某點的電勢或電荷在電場中某點具有的電勢能必須選取電勢零點，但電勢能的變化和電勢差具有某點具有的電勢能必須選取電勢零點，但電勢能的變化和電勢差具有絕對性，與電勢零點的選取無關(guān)絕對性，與電勢零點的選取無關(guān)差值差值電場力做的功電場力做的功電荷量電荷量電場本身的性質(zhì)電場本身的性質(zhì)四、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系四、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系1電勢差與電場強度的關(guān)系式電勢差與電場強度的關(guān)系式： ，其中，其中d為勻強電場中兩為勻強電場中兩點間點間 的距離的距離2電場強度的方向和大小電場強度的方向和大小電場中，電場強度的方向是指電場中，電

6、場強度的方向是指 最快的方向在勻強電場最快的方向在勻強電場中，電場強度在數(shù)值上等于沿中，電場強度在數(shù)值上等于沿 方向每單位距離上降低的電勢方向每單位距離上降低的電勢UEd沿電場線方向沿電場線方向電勢降低電勢降低電場電場1右圖中三條實線右圖中三條實線a、b、c表示三個等勢面一個帶電粒子射入電表示三個等勢面一個帶電粒子射入電場后只在電場力作用下沿虛線所示途徑由場后只在電場力作用下沿虛線所示途徑由M點運動到點運動到N點，由圖可以看點，由圖可以看出出()A三個等勢面的電勢關(guān)系是三個等勢面的電勢關(guān)系是abcB三個等勢面的電勢關(guān)系是三個等勢面的電勢關(guān)系是abcC帶電粒子在帶電粒子在N點的動能較小，電勢能較

7、大點的動能較小，電勢能較大D帶電粒子在帶電粒子在N點的動能較大，電勢能較小點的動能較大，電勢能較小解析：解析：由圖中等勢面的分布和帶電粒子的運動軌跡可以判斷：帶電由圖中等勢面的分布和帶電粒子的運動軌跡可以判斷：帶電粒子所受電場力一定垂直等勢面指向軌跡的內(nèi)側(cè)，再根據(jù)電場力與速粒子所受電場力一定垂直等勢面指向軌跡的內(nèi)側(cè)，再根據(jù)電場力與速度方向的夾角可以得出，帶電粒子從度方向的夾角可以得出，帶電粒子從M運動到運動到N做減速運動，做減速運動， 動能減小動能減小，電勢能增加，由于帶電粒子的電性未知，所以不能判斷三個等勢面，電勢能增加，由于帶電粒子的電性未知，所以不能判斷三個等勢面電勢的高低，故選電勢的高

8、低，故選C.答案：答案：C2如圖所示，如圖所示，AB、CD為一圓的兩條直徑，且互相垂直，為一圓的兩條直徑，且互相垂直，O點為圓點為圓心空間存在一未知靜電場，場強方向與圓周所在平面平行現(xiàn)有一心空間存在一未知靜電場，場強方向與圓周所在平面平行現(xiàn)有一電子，在電場力作用下電子，在電場力作用下(重力不計重力不計)，先從，先從A點運動至點運動至C點，動能減少了點，動能減少了W；又從；又從C點運動至點運動至B點，動能增加了點，動能增加了W，那么關(guān)于此空間存在的靜電，那么關(guān)于此空間存在的靜電場可能是場可能是()A方向垂直于方向垂直于AB并由并由O指向指向C的勻強電場的勻強電場B方向垂直于方向垂直于AB并由并由

9、C指向指向O的勻強電場的勻強電場C位于位于O點的正點電荷形成的電場點的正點電荷形成的電場D位于位于D點的負(fù)點電荷形成的電場點的負(fù)點電荷形成的電場解析：解析：由電場力做功由電場力做功WABqUAB可得：可得：WACeUACW，WCBeUCBW，所以，所以AB，且，且AC，故正確答案為，故正確答案為A.答案：答案：A3(2010年高考全國卷年高考全國卷)關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是()A電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低B電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關(guān)電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的

10、場強有關(guān)C在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向快的方向D將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零做功為零解析：解析：電勢的高低與電場強度的大小無關(guān)，電勢的高低與電場強度的大小無關(guān)，A錯；錯； 電場中任意兩點電場中任意兩點的電勢差不僅與這兩點的場強有關(guān)，的電勢差不僅與這兩點的場強有關(guān)， 還與這兩點沿電場線方向的距離還與這兩點沿電場線方向的距離有關(guān)，有關(guān)，B錯；在錯；在D項中，初、未位置場強為零，中間某段場強可能不為項中，初、未位置場強

11、為零，中間某段場強可能不為零，電場力做功不一定為零，零，電場力做功不一定為零，D錯；只有錯；只有C項正確項正確答案：答案：C4有一帶電荷量有一帶電荷量q3106C的點電荷，從電場中的的點電荷，從電場中的A點移到點移到B點點時，克服靜電力做功時，克服靜電力做功6104 J，從，從B點移動點移動C點時靜電力做功點時靜電力做功9104 J求：求：(1)AB、BC、CA間電勢差各為多少？間電勢差各為多少？(2)若以若以B點為電勢零點，則點為電勢零點，則A、C兩點的電勢各為多少？點電荷在兩點的電勢各為多少？點電荷在A、C兩點的電勢能各為多少？兩點的電勢能各為多少？(2)若若B0，則，則AUABB200

12、V.CBUBC300 V點電荷在點電荷在A點的電勢能點的電勢能EpAqA3106200 J6104 J，點電荷在點電荷在C點的電勢能點的電勢能EpCqC3106300 J9104 J.答案：答案：(1)200 V300 V100 V(2)200 V300 V6104 J9104 J電勢高低和電勢能大小的判斷方法電勢高低和電勢能大小的判斷方法1電勢高低的判斷電勢高低的判斷2.電勢能高低的判斷電勢能高低的判斷(1)電勢、電勢能的正、負(fù)表示高低，正的電勢、電勢能比負(fù)的電勢、電勢、電勢能的正、負(fù)表示高低，正的電勢、電勢能比負(fù)的電勢、電勢能高，而電勢差的正負(fù)表示兩點電勢的相對高低電勢能高，而電勢差的正負(fù)

13、表示兩點電勢的相對高低(2)電場線或等差等勢面越密的地方電場強度越大，但電勢不一定越電場線或等差等勢面越密的地方電場強度越大，但電勢不一定越高高 例例1如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于y軸軸(沿豎直方向沿豎直方向)對稱，對稱，O、M、N是是y軸上的三個點，且軸上的三個點，且OMMN，P點在點在y軸的右側(cè)，軸的右側(cè)，MPON，則，則()AM點的電勢比點的電勢比P點的電勢低點的電勢低B將負(fù)電荷由將負(fù)電荷由O點移動到點移動到P點，電場力做正功點，電場力做正功CM、N兩點間的電勢差大于兩點間的電勢差大于O、M兩點間的電勢差兩點間的電勢差D在在O點靜止釋放一帶正電粒子，該

14、粒子將沿點靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線運動軸做直線運動思路點撥思路點撥電勢的高低可根據(jù)電場線的方向來判斷；電勢差的大電勢的高低可根據(jù)電場線的方向來判斷；電勢差的大小關(guān)系可根據(jù)小關(guān)系可根據(jù)UEd來定性分析；帶電粒子軌跡是直線還是曲線取決來定性分析；帶電粒子軌跡是直線還是曲線取決于帶電粒子所受電場力與速度方向間的關(guān)系于帶電粒子所受電場力與速度方向間的關(guān)系答案答案D 1如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且且ABBC，電場中的，電場中的A、B、C三點的場強分三點的場強分別為別為EA、EB、EC，電勢分別為，電勢分別為A、B、C，AB、BC間的電勢

15、差分別為間的電勢差分別為UAB、UBC則下列關(guān)則下列關(guān)系中不正確的有系中不正確的有()AABC BECEBEACUABUBC DUABUBC解析：解析：A、B、C三點處在一根電場線上，沿著電場線的方向電勢降低，三點處在一根電場線上，沿著電場線的方向電勢降低，故故ABC，A正確；由電場線的密集程度可看出電場強度大小關(guān)系為正確；由電場線的密集程度可看出電場強度大小關(guān)系為ECEBEA，B對；電場線密集的地方電勢降落較快，故對；電場線密集的地方電勢降落較快，故UBCUAB，C對、對、D錯錯答案：答案：D電場力做功的計算、電場中的功能關(guān)系電場力做功的計算、電場中的功能關(guān)系 1電場力做功的計算方法電場力做

16、功的計算方法(1)WABqUAB(普遍適用普遍適用)；(2)WqElcos (適用于勻強電場適用于勻強電場)；(3)WABEpEpAEpB(從能量角度求解從能量角度求解)；(4)W電電W非電非電Ek(由動能定理求解由動能定理求解)2帶電粒子在電場中做曲線運動時正負(fù)功的判斷帶電粒子在電場中做曲線運動時正負(fù)功的判斷(1)粒子速度方向一定沿軌跡的切線方向，粒子合力方向一定沿電場粒子速度方向一定沿軌跡的切線方向，粒子合力方向一定沿電場線指向軌跡彎曲的凹側(cè)線指向軌跡彎曲的凹側(cè)(2)電場力與速度方向間夾角小于電場力與速度方向間夾角小于90，電場力做正功；夾角大于，電場力做正功；夾角大于90，電場力做負(fù)功，

17、電場力做負(fù)功3功能關(guān)系功能關(guān)系(1)若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變；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；變；(3)除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化；除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化；(4)合力對物體所做的功，等于物體動能的變化合力對物體所做的功，等于物體動能的變化解決此類問題時應(yīng)注意以下兩點：解決此類問題時應(yīng)注意以下兩點：(1)利用電場線的特點、等勢面的特點來分析粒子做功情況利用電場線的特點、等勢面的特點來分析粒子

18、做功情況(2)應(yīng)用公式應(yīng)用公式WABqUAB計算功時：計算功時：WAB、q、UAB一般都要帶正、負(fù)一般都要帶正、負(fù)號計算號計算例例2如圖所示，在如圖所示，在O點放置一個正電荷在過點放置一個正電荷在過 O點的豎直平面內(nèi)的點的豎直平面內(nèi)的A點，自由釋放一個帶正電的小點，自由釋放一個帶正電的小 球，小球的質(zhì)量為球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q.小球落下的軌跡如小球落下的軌跡如 圖中虛線所示，它與以圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、為圓心、R為半徑的圓為半徑的圓(圖中圖中 實線表示實線表示)相交于相交于B、C兩點，兩點，O、C在同一水平線上在同一水平線上 ，BOC30，A距離距離OC的豎直高度為的

19、豎直高度為h.若小球通過若小球通過B點的速度為點的速度為v，試求：，試求：(1)小球通過小球通過C點的速度大小點的速度大小(2)小球由小球由A到到C的過程中電場力做的功的過程中電場力做的功思路點撥思路點撥BCWBC0WABWAC由動能定理分析由動能定理分析結(jié)論結(jié)論2一個不帶電的金屬板，表面有很薄的光滑絕緣層，與水平方向成一個不帶電的金屬板，表面有很薄的光滑絕緣層，與水平方向成角放置金屬板上角放置金屬板上B、C兩點間的距離為兩點間的距離為L，在金屬板上方的，在金屬板上方的A點固定點固定一個帶電荷量為一個帶電荷量為Q的點電荷，金屬板處在的點電荷，金屬板處在Q的電場中已知的電場中已知A、B、C三點在

20、同一豎直平面內(nèi)，且三點在同一豎直平面內(nèi)，且AB水平，水平，AC豎直，如圖所示將一個帶豎直，如圖所示將一個帶電荷量為電荷量為q(qQ，q對原電場無影響對原電場無影響)可看做點電荷的小球，從可看做點電荷的小球，從B點無點無初速釋放，如果小球質(zhì)量為初速釋放，如果小球質(zhì)量為m，下滑過程中帶電荷量不變，求：，下滑過程中帶電荷量不變，求：(1)小球在小球在B點的加速度的大??；點的加速度的大??；(2)下滑到下滑到C點時的速度的大小點時的速度的大小1(2012年合肥模擬年合肥模擬)如圖所示，在兩等量異種點電荷的電場中，如圖所示，在兩等量異種點電荷的電場中，MN為兩為兩電荷連線的中垂電荷連線的中垂線，線，a、b

21、、c三點所在直線平行于兩電荷的連線，且三點所在直線平行于兩電荷的連線，且a和和c關(guān)于關(guān)于MN對稱、對稱、b點位于點位于MN上，上，d點位于兩電荷的連線上以下判斷正確的點位于兩電荷的連線上以下判斷正確的是是()Ab點場強大于點場強大于d點場強點場強Bb點場強等于點場強等于d點場強點場強Ca、b兩點間的電勢差等于兩點間的電勢差等于b、c兩點間的電勢差兩點間的電勢差D試探電荷試探電荷q在在a點的電勢能小于在點的電勢能小于在c點的電勢能點的電勢能解析：解析：根據(jù)等量異種點電荷產(chǎn)生的電場的電場線分布情況，由電根據(jù)等量異種點電荷產(chǎn)生的電場的電場線分布情況，由電場線的疏密表示場強大小可知場線的疏密表示場強大

22、小可知EdEb.故選項故選項A錯誤、選項錯誤、選項B錯誤錯誤a、c兩點關(guān)于兩點關(guān)于MN對稱，故對稱，故UabUbc，選項，選項C正確沿電場線方向電勢降正確沿電場線方向電勢降低，所以低，所以ac，由，由Epq可知可知EpaEpc，故選項，故選項D錯誤錯誤答案：答案：C2(2012年銅陵模擬年銅陵模擬)下圖為靜電除塵器除塵機理的示意圖塵埃在電場下圖為靜電除塵器除塵機理的示意圖塵埃在電場中通過某種機制帶電，在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵中通過某種機制帶電，在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的下列表述正確的是目的下列表述正確的是()A到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷到達(dá)集塵極的塵

23、埃帶正電荷B電場方向由放電極指向集塵極電場方向由放電極指向集塵極C帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同D同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大解析：解析：由題圖知，集塵極連電源正極，電勢高，所以電場方向由集塵極由題圖知，集塵極連電源正極，電勢高，所以電場方向由集塵極指向放電極，指向放電極，B錯誤帶電塵埃向集塵極遷移，帶電塵埃所受電場力方向與錯誤帶電塵埃向集塵極遷移，帶電塵埃所受電場力方向與電場方向相反，帶負(fù)電，電場方向相反，帶負(fù)電，A、C錯誤由錯誤由FqE知，同一位置知，同一位置F正比于正比于q，D正確正確答案：

24、答案：D3(2012年淮南模擬年淮南模擬)一粒子從一粒子從A點射入電場，從點射入電場，從B點射出，電場的等勢面點射出，電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個等勢面彼此平行，不計粒子的和粒子的運動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個等勢面彼此平行，不計粒子的重力下列說法正確的有重力下列說法正確的有()A粒子帶正電荷粒子帶正電荷B粒子的加速度先不變，后變小粒子的加速度先不變，后變小C粒子的速度不斷增大粒子的速度不斷增大D粒子的電勢能先減小，后增大粒子的電勢能先減小，后增大解析：解析：電場線如圖所示，由于受力總指向運動軌跡的電場線如圖所示，由于受力總指向運動軌跡的凹側(cè)，故粒子帶負(fù)電荷，凹側(cè)，故

25、粒子帶負(fù)電荷，A錯；由電場線分布知電場錯；由電場線分布知電場力先不變，后越來越小，力先不變，后越來越小，B對；電場力一直做負(fù)功，對；電場力一直做負(fù)功，粒子速度一直減小，電勢能一直增加，粒子速度一直減小，電勢能一直增加，C、D錯錯答案：答案：B4(2012年六安模擬年六安模擬)關(guān)于靜電場，下列說法正確的是關(guān)于靜電場，下列說法正確的是()A電勢等于零的物體一定不帶電電勢等于零的物體一定不帶電B電場強度為零的點，電勢一定為零電場強度為零的點，電勢一定為零C同一電場線上的各點，電勢一定相等同一電場線上的各點，電勢一定相等D負(fù)電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加負(fù)電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加

26、解析：解析：零電勢點是人為選擇的參考點，所以電勢等于零的物體可零電勢點是人為選擇的參考點，所以電勢等于零的物體可以帶電，也可以不帶電，故以帶電，也可以不帶電，故A錯；電場強度和電勢是兩個不同的物錯；電場強度和電勢是兩個不同的物理量，電場強度為零的點，電勢不一定為零，理量，電場強度為零的點，電勢不一定為零，B錯；沿著電場線方錯；沿著電場線方向電勢不斷降低，故向電勢不斷降低，故C錯；負(fù)電荷在電場中受到的電場力的方向與錯；負(fù)電荷在電場中受到的電場力的方向與電場線方向相反，故負(fù)電荷沿電場線方向移動時，電場力做負(fù)功，電場線方向相反，故負(fù)電荷沿電場線方向移動時，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故電勢能增加，故D對對答案：答案：D