人教版高考物理总复习 第26讲 电场能的性质讲义.docx

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人教版高考物理总复习第26讲电场能的性质讲义

第26讲　电场能的性质

考情剖析

考查内容

考纲要求及变化

考查年份

考查详情

能力要求

匀强电场中电势差与电场强度的关系

Ⅰ

电势差

Ⅱ

13年,T6—选择，考查点电荷周围电势、电势能的大小比较及电场力做功的判断

14年,T4—选择，考查电势和场强的关系

17年,T8—选择，考查根据电势随距离的变化关系图分析电场强度、电势能的变化

15年,T8—选择考查电势和场强以及他们之间的相互关系

16年,T3—选择，考查点电荷周围电势高低的判断、电场线与等势面的关系及电场力做功的判断,推理、理解

弱项清单,1.电场力做功与电势能变化的关系；

2．如何根据电场线以及电势的定义式判断电势的高低；

3．匀强电场中电势差与电场强度的关系；

4．不能很好的掌握电场线、电场强度、电势、电势差的概念及它们之间的关系．

知识整合

一、静电力做功与电势能

1．静电力做功的特点

静电力做功与路径________，只与电荷的________有关（电荷及电场一定时）．

2．电势能

（1）定义：

电荷在电场中具有的势能，数值上等于________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

通常取电荷在__________________处电势能为零．

（2）电场力做功与电势能变化的关系：

电场力做的功等于________________，即WAB＝________________．（静电力对电荷做正功，电荷的电势能__________，静电力对电荷做负功，电荷的电势能__________）．

二、电势　等势面

1．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）相对性：

电势具有相对性，同一点的电势因选取__________的不同而不同，通常选取__________________处为零电势点．

（4）矢标性：

电势是____________，有正、负之分，其正（负）表示该点电势比____________．

（5）公式中的q要代入正负号

2．等势面：

电场中电势相等的点构成的面叫等势面．

（1）等势面一定与电场线____________．

（2）在同一等势面上移动电荷静电力____________．

（3）电场线方向总是从______________的等势面指向____________的等势面．

（4）等差等势面越密的地方电场强度____________，反之越小．

3．几种常见的典型电场的等势面分布

电场

等势面（实线）图样

重要描述

匀强电场

________于电场线的一簇________

点电荷的电场

以点电荷为________的一簇________

等量异种点电荷的电场

连线的中垂面上的电势______

等量同种正点电荷的电场

连线上，中点电势________，而在连线的中垂线上，中点电势________

三、电势差

1．电势差定义式：

____________．

2．电势差特点

（1）电势差与电场中的两点位置及电场本身有关，而与移动的电荷________．

（2）电势差也等于电势之差UAB＝φA－φB，有正负，但无方向，是________量．

3．匀强电场中电势差与电场强度的关系

（1）公式：

__________，只适用于__________．

（2）d为某两点沿__________方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离．

（3）匀强电场中E＝____________，电场强度的方向是__________最快的方向．

方法技巧考点1　电势高低、电势能大小的判断方法

1．电势高低的判断

判断角度

判断方法

依据电场线方向

沿电场线方向电势逐渐降低

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

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

依据电势

能的高低

正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大

2.电势能大小的判断

判断角度

判断方法

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

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

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

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，电势能增加

3.从电场线看电场强度、电场力、电势高低以及等势面的疏密

【典型例题1】　（17年盐城模拟）如图所示，一对等量正点电荷电场的电场线（实线）和等势线（虚线）．图中A、B两点电场强度大小分别为EA、EB电势分别为φA、φB.下列判断正确的是（　　）

A．EA>EB，φA>φBB．EA>EB，φA<φB

C．EAφBD．EA

考点2　电场线、等势面及运动轨迹问题

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．

【典型例题2】　（17年南通模拟）（多选）如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹．粒子先经过M点，再经过N点．可以判定（　　）

A．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力

B．M点的电势高于N点的电势

C．粒子带正电

D．粒子在M点的动能大于在N点的动能

　1.（17年南京模拟）如图，某示波管内的聚焦电场，上下对称分布的实线和虚线分别表示电场线和等势线，一电子分别在a、b、c三点，所受的电场力为Fa、Fb和Fc，所具有的电势能为Ea，Eb，Ec，则他们的大小关系是（　　）

A．Fa>Fc，EaFb，Ea>Eb

C．FbFc，Eb>Ec

考点3　匀强电场中电势差与场强的关系

1．在匀强电场中，不与电场线垂直的同一直线上的距离相同的两点间的电势差相等，相互平行的相等线段的两端点电势差也相等．

2．在匀强电场中，不与电场线垂直的同一条直线上或几条相互平行的直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比．如图所示AC∥PR，则

＝

＝

＝

.

【典型例题3】　（多选）一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V．下列说法正确的是（　　）

A．电场强度的大小为2.5V/cm

B．坐标原点处的电势为1V

C．电子在a点的电势能比在b点的低7eV

D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV

考点4　用功能关系分析带电粒子的运动

1．电场力做功的计算方法

（1）由公式W＝Flcosθ计算，此公式只适用于匀强电场．可变形为W＝qEd（d＝lcosθ），式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移．

（2）由公式W＝qU计算时有两种方法：

①三个量都取绝对值，先计算出功的数值，然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功，还是克服电场力做功．

②代入符号，将公式写成WAB＝qUAB，特别是在比较A、B两点电势高低时更为方便：

先计算UAB＝

，若UAB＞0，即φA－φB＞0，则φA＞φB；若UAB＜0，即φA－φB＜0，则φA＜φB.

（3）由动能定理计算：

W电场力＋W其他力＝ΔEk.

（4）由电势能变化计算：

W＝－ΔEp.

2．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、动能三者总和保持不变；

（3）除重力以外的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．

【典型例题4】　如图所示，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等．在O点处有固定点电荷，已知b点电势高于c点电势．若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则（　　）

A．两过程中电场力做的功相等

B．前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功

C．前一过程中，粒子电势能不断减小

D．后一过程中，粒子动能不断减小

　2.（多选）如图所示，在竖直平面内xOy坐标系中分布着与水平方向成45°角的匀强电场，将一质量为m、带电荷量为q的小球，以某一初速度从O点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程y＝kx2，且小球通过点p（

，

）．已知重力加速度为g，则（　　）

A．电场强度的大小为

B．小球初速度的大小为

C．小球通过点p时的动能为

D．小球从O点运动到p点的过程中，电势能减少

考点5　静电场中的图象

1．主要类型

（1）vt图象；

（2）φx图象；（3）Ex图象．

2．应对策略

（1）vt图象：

根据vt图象的速度变化、斜率变化（即加速度的变化），确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化．

（2）φx图象：

①电场强度的大小等于φx图线的斜率大小，电场强度为零处，φx图线存在极值，其切线的斜率为零．②在φx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φx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．

（3）Ex图象：

根据Ex图象中E的正负确定电场强度的方向，再在草纸上画出对应电场线的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布．

【典型例题5】　一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动．取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示．下列图象中合理的是（　　）

A．电场强度与位移关系　　B．粒子动能与位移关系

C．粒子速度与位移关系　　D．粒子加速度与位移关系

　3.两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则（　　）

A．N点的电场强度大小为零

B．A点的电场强度大小为零

C．NC间场强方向指向x轴正方向

D．将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功

当堂检测　　1.一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是（　　）

第1题图

A．A点的电场强度比B点的大

B．小球表面的电势比容器内表面的低

C．B点的