步步高高三物理总复习Word文档第6章 静电场第3课时Word下载.docx

1、B电场力做功与路径无关，与移动电荷的初末位置的电势差有关，即WABqUABC重力对物体做正功，其重力势能减少，做负功，其重力势能增加D电场力对正电荷做正功，其电势能减少，对负电荷做正功，其电势能增加解析电场力做功的特点与重力做功的特点相同，且有电场力对电荷做的功等于其电势能的减少量做正功，电势能减少，做负功，电势能增加，选项D错误一、电场力做功与电势能1电场力做功的特点（1）在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似（2）在匀强电场中，电场力做的功WEqd，其中d为沿电场线方向的位移2电势能（1）定义：电荷在电场中具有的势能电荷在某点的电势能，等于

2、把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功（2）电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量，即WABEpAEpB.（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限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零二、电势1电势电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值（2）定义式：.（3）标矢性：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）（4）相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同（5）沿着电场线方向电势逐渐降低2等势面电场中电势相等的各点构成的面（2）特点电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直

3、在等势面上移动电荷时电场力不做功电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小任意两等势面不相交三、电势差1电势差：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压公式：UAB2电势差与电势的关系：UABAB，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有UABUBA.3电势差UAB由电场中A、B两点的位置决定，与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取也无关4电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积即UEd，也可以写作E考点一电势

4、高低及电势能大小的判断方法1比较电势高低的方法（1）沿电场线方向，电势越来越低（2）判断出UAB的正负，再由UABAB，比较A、B的大小，若UAB0，则AB，若UAB0，则AB.2电势能大小的比较方法做功判断法电场力做正功，电荷（无论是正电荷还是负电荷）从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方特别提醒其他各种方法都是在此基础上推理出来的，最终还要回归到电场力做功与电势能的变化关系上例1如图2所示，a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，abc120. 现将三个等量的正点电荷Q固定在a、b、c三个顶点上，将一个电荷量为

5、q的点电荷依次放在菱形中心点O点和另一个顶点d点，两点相比 （）图2Aq在d点所受的电场力较大Bq在d点所具有的电势能较大Cd点的电场强度大于O点的电场强度Dd点的电势低于O点的电势解析a、c两个顶点的点电荷在菱形中心点O点产生的电场抵消，设b、O两点之间距离为x，则固定于b顶点的点电荷在菱形中心点O点产生的电场强度为kQ/x2；a、b、c三个顶点的点电荷在顶点d点产生的电场强度为kQ/（2x）22kQ/（2x）2cos 60kQ/2x2，方向由O指向d，显然，d点电场强度比O点小，而FqE，则q在d点所受的电场力较小，选项A、C错误；根据沿着电场线方向电势逐渐降低的规律可知，O点电势高于d点

6、，q在d点所具有的电势能较小，选项B错误，选项D正确突破训练1如图3所示，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电场线跟x轴的负方向夹角为，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小为v0、方向沿x轴正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点电子的质量为m，电荷量为e，重力不计则（）图3AO点电势高于M点电势B运动过程中，电子在M点电势能最大C运动过程中，电子的电势能先减少后增加D电场力对电子先做负功，后做正功解析由电子的运动轨迹知，电子受到的电场力方向斜向左上，故电场方向斜向右下，M点电势高于O点电势，A错误；电子在M点电势能最小，B错误；运动过程中，电子先克服电场力做功，电势能增加，

7、后电场力对电子做正功，电势能减少，故C错误，D正确考点二电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹问题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连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高2.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法（1）从轨迹的弯曲方向判断受力方向（轨迹向合外力方向弯曲），从而分析电场方向或电荷的正负；（2）结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；（3）根据动能定理或能量守恒定律判断动能的

8、变化情况例2如图4所示，一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上下列说法正确的是 （）图4A该粒子可能带正电B该粒子经过B点时的速度最大C该粒子经过B点时的加速度一定为零D该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能解析从该电荷的运动轨迹看，固定电荷对它有吸引力，由固定电荷带正电可知，该运动电荷一定带负电，故A错误；因为运动电荷从A到B的过程中，只受电场力且电场力先做正功后做负功，由动能定理知：动能先增加后减小，故B点的动能不是最大，则经过B点时的速度不是最大，故B错误；B点是两点电荷连线的中点

9、，合场强为零，故运动电荷受力为零，则加速度为零，C正确；因为离正电荷越远，电势越低，即AEpB，故D项正确答案CD带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧（1）判断速度方向：带电粒子的轨迹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，电势能增加突破训练2如图5所示，A、B两点是粒子在匀强电场中运动时经过的两个点，平行直线表示电场线，但方向未知，整个过程中只有电场

10、力做功已知粒子在A点的动能比B点大，则下列说法中正确的是 （）图5A无论粒子是从A到B，还是从B到A，电场力均做负功B电场线方向从右向左C粒子的运动轨迹若为1，则粒子一定带负电D无论粒子是带正电还是负电，均不可能沿轨迹2运动解析由于粒子在A点的动能比B点大，结合电场线与轨迹形状（质点做曲线运动时合力必指向凹侧）进行分析，若粒子沿轨迹1运动时，则在任意位置时粒子所受到的电场力一定水平向左，若粒子从A到B，则电场力做负功，从B到A，则电场力做正功，由此可知，A错误；此时若粒子带正电，电场方向一定向左，且由A向B运动，若粒子带负电，电场方向一定向右，且由B向A运动，均满足粒子在A点的动能比B点大若粒

11、子沿轨迹2运动时，则在任意位置时粒子所受到的电场力一定水平向右，同理可判断此情况下粒子在A点的动能一定比B点的小，不符合题意，即符合题意的粒子一定沿轨迹1运动，由此可知B、C错误，D选项正确考点三匀强电场中电势差与电场强度的关系1在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为UEd，其中d为两点沿电场线方向的距离由公式UEd可以得到下面两个结论：结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势C，如图6甲所示甲乙图6结论2：匀强电场中若两线段ABCD，且ABCD，则UABUCD（或ABCD），如图乙所示2在非匀强电场中，不能用UEd进行计算，但可以进行定性分析，一般沿电场线方向取相同的长度d，线段处于场

12、强较大的区域所对应的电势差U较大例3（2012安徽18）如图7所示，在平面直角坐标系中，有一个方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0 V，点A处的电势为6 V，点B处的电势为3 V，则电场强度的大小为 （）图7A200 V/m B200 V/mC100 V/m D100解析在匀强电场中，沿某一方向电势降落，则在这一方 向上电势均匀降落，故OA的中点C的电势C3 V（如图 所示），因此BC为等势面O点到BC的距离dOCsin ， 而sin ，所以dOC1.5102 m根 据E得，匀强电场的电场强度EV/m200 V/m，故选项A正确，选 项B、C、D错误答案A1在匀强电场中，电

13、势沿直线均匀变化，即直线上距离相等的线段两端的电势差值相等2等分线段找等势点法：将电势最高点和电势最低点连接后根据需要平分成若干段，必能找到第三点电势的等势点，它们的连线即等势面（或等势线），与其垂直的线即为电场线突破训练3如图8所示，匀强电场中有a、b、c三点，在以它们为顶点的三角形中，a30，c90.电场方向与三角形所在平面平行已知a、b和c点的电势分别为（2） V、（2） V和2 V该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为（）图8A（2） V B0、4 VC. V、V D0、2 V答案B解析如图，圆心O是ab的中点，所以圆心O点的电势为2 V， 所以Oc是等势线，则电场线如图中MN所示，方

14、向由M指向N. 沿电场线方向电势均匀降低，过圆心的电势为2 V，则圆周上电势 最低为0，最高为4 V，选B.考点四用功能关系分析带电粒子的能量转化1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、动能之和保持不变；（3）除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化（4）所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化2电场力做功的计算方法（1）由公式WFlcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：WqElcos .（2）由WqU来计算，此公式适用于任何形式的静电场（3）由动能定理来计算：W电场力W其他力Ek.（4）由电势能的变

15、化来计算：WABEpAEpB.例4如图9所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中 （）图9A小球与弹簧组成的系统机械能守恒B小球的重力势能增加W1C小球的机械能增加W1mv2D小球的电势能减少W2解析本题考查势能大小的计算和机械能守恒定律由于电场力做正功，故小球与弹簧组成的系统机械能增加，机械能不守恒，故A选项错误；重力做功是重力势能变化的量度，由题意知

16、重力做负功，重力势能增加，故B选项正确；小球增加的机械能等于重力势能的增加量与小球动能的增加量之和，即W1mv2，故C选项错误；根据电场力做功是电势能变化的量度，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加，故D选项正确答案BD1电荷在电场中运动时，电场力做功将引起电势能与其他形式的能发生转化，电荷的机械能不再守恒2要搞清几个功能关系：重力做功等于重力势能的变化，电场力做功等于电势能的变化，弹簧弹力做功等于弹性势能的变化，合外力做功等于动能的变化3无论能量如何变化，总是满足能量守恒定律突破训练4如图10所示，虚线为匀强电场的等势线，一个带电小球以一定的速度射入该匀强电场后，运动轨迹如图所示，

17、已知小球受到的重力不能忽略，则下列有关说法中正确的是 （）图10A小球在b点的动能一定大于小球在a点的动能B若小球从a点向b点运动，则动能和电势能的和一定增加C若小球从b点向a点运动，则重力势能和电势能的和一定减小D根据图中信息不能确定小球在a、b两点的电势能大小解析由于等势线水平，则电场线一定沿竖直方向，根据曲线运动的轨迹与合外力的关系可知，小球受到的电场力一定向上，且合外力也竖直向上，由此可知若小球从a点向b点运动，合外力对小球做正功，故小球动能一定增加，若小球从b点向a点运动，合外力对小球做负功，故小球动能一定减少，则选项A正确；小球从a点向b点运动的过程中重力势能增加，根据能量守恒定律

18、，可知动能和电势能的和一定减小，则选项B错误；同理可知小球从b点向a点运动过程中动能减小，则重力势能和电势能的和一定增加，则选项C错误；由于小球从a点向b点运动过程中，电场力一定做正功，则电势能一定减小，故小球在a点的电势能一定大于在b点的电势能，故选项D错误29静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧1主要类型：（1）vt图象；（2）x图象；（3）Et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（即加速度大小的变化），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）x图象：电场强度的大小等于x图线的斜率大小，电场强度为零处，x

19、图线存在极值，其切线的斜率为零在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在x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WABqUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断（3）Et图象：根据题中给出的Et图象，确定E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例5两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图11甲所示，一个电荷量为2 C，质量为1 kg的小物块从C点静止释放，其运动的vt图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）则下列说法正确的是 （）甲乙图11AB点为中垂线

20、上电场强度最大的点，场强E2 V/mB由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大C由C点到A点的过程中，电势逐渐升高DAB两点电势差UAB5 V解析小物块在B点加速度最大，故B点场强最大，由vt图线知B点加速度为2 m/s2，据qEma得E1 V/m，选项A错误；由C到A的过程中小物块动能一直增大，电势能始终在减小，故电势逐渐降低，选项B、C错误；根据动能定理有qUABmv，解得UAB5 V，选项D正确高考题组1.（2013山东19）如图12所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷Q、Q，虚线是以Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两

21、点关于x轴对称下列判断正确的是 （）图12Ab、d两点处的电势相同B四个点中c点处的电势最低Cb、d两点处的电场强度相同D将一试探电荷q沿圆周由a点移至c点，q的电势能减小答案ABD解析在两等量异种电荷产生的电场中，根据电场分布规律和电场的对称性可以判断，b、d两点电势相同，均大于c点电势，b、d两点场强大小相同但方向不同，选项A、B正确，C错误将q沿圆周由a点移至c点，Q对其作用力不做功，Q对其作用力做正功，所以q的电势能减小，选项D正确2.（2013江苏单科6）将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图13所示，金属球表面的电势处处相等a、b为电场中的两点，则（）图

22、13Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高C检验电荷q在a点的电势能比在b点的大D将检验电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做负功解析根据题图中电场线的疏密可知a点场强比b点的大，A项正确；由电场线的方向可知a点电势比b点的高，则B项正确；由电场力做功和电势能变化关系可判断C项错，D项正确3（2013天津6）两个带等量正电的点电荷，固定在图14中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则 （）图14Aq由A向O的运动是匀加速直线运动Bq由A向O运动的过程电势能逐渐减小Cq运动

23、到O点时的动能最大Dq运动到O点时电势能为零解析q由A向O运动的过程中，电场力的方向始终由A指向O，但力的大小变化，所以电荷q做变加速直线运动，电场力做正功，q通过O点后在电场力的作用下做变减速运动，所以q到O点时速度最大，动能最大，电势能最小，因无限远处的电势为零，则O点的电势0，所以q在O点的电势能不为零，故选项B、C均正确，选项A、D错误模拟题组4空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图15所示下列说法正确的是 （）图15AO点的电势最低Bx2点的电势最高Cx1和x1两点的电势相等D该电场是等量负电荷从两电荷连线的中点沿中垂线向两侧外移形成的答案C5三个点电荷电荷量分

24、别为2q、q、Q，它们周围的电场线如图16所示，其中一条电场线上有A、B两点下列说法正确的是 （）图16AA点的场强小于B点场强BA点的电势高于B点电势C将一正点电荷从A点移到B点，电场力做负功D将一正点电荷从A点由静止释放，仅在电场力作用下，它将沿电场线运动到B点解析由电场线疏密可知EAEB，A项错；顺电场线方向为电势降低的方向，B正确；正点电荷由AB，电场力做正功，C项错；由于正点电荷受力方向始终沿电场线的切线方向，不会沿电场线运动，D错（限时：45分钟）题组1对电势、电势差、等势面、电势能的理解1如图1所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为ab的中点已知a、b两点的电势分

25、别为a3 V，b9 V，则下列叙述正确的是 （）A该电场在c点处的电势一定为6 VBa点处的场强Ea一定小于b点处的场强EbC正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大D正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增大解析本题中电场线只有一条，又没说明是哪种电场的电场线，因此电势降落及场强大小情况都不能确定，A、B错；a、b两点电势已知，正电荷从a到b是从低电势向高电势运动，电场力做负功，动能减小，电势能增大，C对，D错2.一带正电粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点，其vt图象如图2所示，则下列说法中正确的是 （）AA处的电场强度一定大于B处的电场强度B粒子在A处的电势能一定大于在B处的电势能CCD间各点电场强度和电势都为零DA、B两点的电势差大于CB两点间的电势差解析由题图知粒子在A处的加速度大于在B处的加速度，因a，所以EAEB，A对；粒子从A到B动能增加，由动能定理知电场力必做正功，电势能必减小，B对；同理由动能定理可知A、C两点的电势相等，UABUCB，D错；仅受电场力作用的粒子在CD间做匀速运动，所以CD间各点电场强度均为零，