【步步高】年高考物理大一輪 第六章 第3課時 電場的能的性質(zhì) 新人教版選修31

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1、第3課時電場的能的性質(zhì)導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.會判斷電場中電勢的高低、電荷電勢能的變化.2.會計算電場力做功及分析電場中的功能關(guān)系一、電場力做功與電勢能基礎(chǔ)導(dǎo)引在圖1如圖1所示的勻強(qiáng)電場中，把正電荷q從A點沿路徑ACB移到 B點，與把它直接從A點沿直線AB移到B點，電場力做功相同嗎？所做的功是正功還是負(fù)功？電勢能是增加還是減少？知識梳理1電場力做功的特點(1)在電場中移動電荷時，電場力做功與_無關(guān)，只與_有關(guān)，可見電場力做功與_做功相似(2)在勻強(qiáng)電場中，電場力做的功W_，其中d為沿_的位移2電勢能(1)定義：電荷在電場中具有的勢能電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移到_位置時電場力所做的功(2)電場力

2、做功與電勢能變化的關(guān)系電場力做的功等于_，即WAB_.(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_的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在_表面上的電勢能規(guī)定為零二、電勢和等勢面基礎(chǔ)導(dǎo)引圖2甲、乙、丙分別是等量異種電荷、等量正電荷、正點電荷的電場線與等勢面的分布情況甲 乙丙圖2問：(1)在圖甲中，比較A、B、C三點的電勢大??？(2)在圖乙中，O點、M點電勢一樣嗎？(3)在圖丙中，A、B、C三點場強(qiáng)相等嗎？電勢相等嗎？知識梳理1電勢(1)定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值(2)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(負(fù))表示該點電勢比電勢零點高(低)(

3、4)相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因_的選取的不同而不同(5)沿著電場線方向電勢逐漸降低2等勢面(1)定義：電場中_的各點構(gòu)成的面(2)特點電場線跟等勢面_，即場強(qiáng)的方向跟等勢面_在_上移動電荷時電場力不做功電場線總是從_的等勢面指向_的等勢面等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度_；反之_：電勢、電勢能是由誰決定的？二者有何區(qū)別？有何聯(lián)系？三、電勢差基礎(chǔ)導(dǎo)引判斷下列說法正確與否：(1)電勢差與電勢一樣，是相對量，與零電勢點的選取有關(guān) ()(2)電勢差是一個矢量，有正值和負(fù)值之分 ()(3)由于電場力做功跟移動電荷的路徑無關(guān)，所以電勢差也跟移動電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點的位置有關(guān) ()(4)A、B

4、兩點的電勢差是恒定的，不隨零電勢點的不同而改變，所以UABUBA ()知識梳理1電勢差：電荷q在電場中A、B兩點間移動時，電場力所做的功WAB跟它的電荷量q的比值，叫做A、B間的電勢差，也叫電壓公式：UAB_.單位：伏(V)2電勢差與電勢的關(guān)系：UAB_，電勢差是標(biāo)量，可以是正值，也可以是負(fù)值，而且有UABUBA.3電勢差UAB由_決定的，與移動的電荷q、電場力做的功WAB無關(guān)，與零電勢點的選取也_4電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場中兩點間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點沿_方向的距離的乘積即UEd，也可以寫作E.考點一電勢高低及電勢能大小的判斷考點解讀1比較電勢高低的方法(1)沿電場線方向，電勢

5、越來越低(2)判斷出UAB的正負(fù)，再由UABAB，比較A、B的大小，若UAB0，則AB，若UAB0，則AFaFcC帶電粒子在三點動能EkcEkaEkbD帶電粒子在三點電勢能的大小相等 6.綜合應(yīng)用動力學(xué)和功能觀點解題圖9例4如圖9所示，在絕緣水平面上，有相距為L的A、B兩點，分別固定著兩個帶電荷量均為Q的正電荷O為AB連線的中點，a、b是AB連線上兩點，其中AaBb.一質(zhì)量為m、電荷量為q的小滑塊(可視為質(zhì)點)以初動能Ek0從a點出發(fā)，沿AB直線向b運(yùn)動，其中小滑塊第一次經(jīng)過O點時的動能為2Ek0，第一次到達(dá)b點時的動能恰好為零，小滑塊最終停在O點，已知靜電力常量為k.求：(1)小滑塊與水平面

6、間滑動摩擦力的大??；(2)小滑塊剛要到達(dá)b點時加速度的大小和方向；(3)小滑塊運(yùn)動的總路程l路建模感悟該題是一個物體有多個運(yùn)動過程的題目，對該物體運(yùn)動過程的受力分析要清楚在解答該題的過程中多次運(yùn)用了動能定理，這要比運(yùn)用牛頓定律簡單得多，因為在該題中，庫侖力是一個變力最近幾年的高考命題，突出考查力、電兩個主干知識的同時，電場性質(zhì)與力學(xué)問題的綜合考查的幾率越來越高，特別是對電場力做功特點、動能定理、牛頓第二定律等力學(xué)問題考查分析、理解和應(yīng)用能力，挖掘隱含信息能力圖10跟蹤訓(xùn)練4在一個水平面上建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E6.0105 N/C，方向 與x軸正

7、方向相同在O處放一個電荷量q5.0108 C，質(zhì)量m1.0102 kg的絕緣物塊物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.20，沿x軸正方向給物塊一個初速度v02.0 m/s，如圖10所示(g取10 m/s2)試求：(1)物塊向右運(yùn)動的最大距離； (2)物塊最終停止的位置A組電勢高低及電勢能大小的判斷圖111. 如圖11所示，A、B兩點分別放置電荷量為2Q和Q的點電荷，在AB連線的中垂線上有C、D兩點現(xiàn)將一帶正電的試探電荷，從C點沿中垂線移到D點在移動過程中，下列判斷正確的是 ()A該試探電荷受到的電場力逐漸增大B該試探電荷具有的電勢能不變C電場力一定對該試探電荷做正功D該試探電荷具有的電勢能減小圖122

8、如圖12所示，真空中有兩個等量異種點電荷A、B，M、N、O是AB連線的垂線上的點，且AOBO.一帶負(fù)電的試探電荷僅受電場力作用，運(yùn)動軌跡如圖中實線所示，設(shè)M、N兩點的場強(qiáng)大小分別為EM、EN，電勢分別為M、N.下列判斷中正確的是()AB點電荷一定帶正電BEM小于ENCM大于ND此試探電荷在M處的電勢能小于在N處的電勢能B組帶電粒子在電場中的曲線運(yùn)動3某帶電粒子僅在電場力作用下由A點運(yùn)動到B點，電場線的分布情況、粒子在A點的初速度方向及運(yùn)動軌跡如圖13所示，可以判 斷 ()圖13A粒子在A點的加速度大于它在B點的加速度B粒子在A點的動能小于它在B點的動能C粒子在A點的電勢能小于在B點的電勢能DA

9、點的電勢低于B點的電勢圖144. 一個電子只在電場力作用下從a點運(yùn)動到b點，軌跡如圖14中虛線所示，圖中的一組等距平行實線表示的可能是電場線也可能是等差等勢面，則以下說法正確的是 ()A無論圖中的實線是電場線還是等勢面，a點的場強(qiáng)都比b 點的場強(qiáng)小B無論圖中的實線是電場線還是等勢面，a點的電勢都比b點的電勢高C無論圖中的實線是電場線還是等勢面，電子在a點的電勢能都比在b點的電勢能小D如果圖中的實線是等勢面，電子在a點的速率一定大于在b點的速率C組功能關(guān)系在電場中的應(yīng)用圖155. 如圖15所示，在絕緣的斜面上方，存在著勻強(qiáng)電場，電場方向平行于斜面向上，斜面上的帶電金屬塊在平行于斜面的力F作用下沿

10、 斜面移動已知金屬塊在移動的過程中，力F做功32 J，金屬塊克服電場力做功8 J，金屬塊克服摩擦力做功16 J，重力勢能增加18 J，則在此過程中金屬塊的 ()A動能減少10 J B電勢能增加24 JC機(jī)械能減少24 J D內(nèi)能增加16 J課時規(guī)范訓(xùn)練(限時：45分鐘)一、選擇題1(2010全國卷16)關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是 ()A電場強(qiáng)度大的地方電勢高，電場強(qiáng)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(qiáng)有關(guān)C在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強(qiáng)方向都指向電勢降低最快的方向D將正點電荷從場強(qiáng)為零的點移動到場強(qiáng)為零的另一點，電場力做功為零2某靜電場的電場線分布如圖1所示

11、，一負(fù)點電荷只在電場力作用下先后經(jīng)過場中的M、N兩點，過N點的虛線是電場中的一條等勢線，則 ()AM點的電場強(qiáng)度小于N點電場強(qiáng)度圖1BM點的電勢低于N點的電勢C負(fù)點電荷在M點的電勢能小于在N點的電勢能D負(fù)點電荷在M點的動能小于在N點的動能圖23如圖2所示，在粗糙絕緣的水平地面上放置一帶正電的物體甲，現(xiàn)將另一個也帶正電的物體乙沿著以甲為圓心的豎直平面內(nèi)的圓弧由M點移動到N點，若此過程中甲始終保持靜止，甲、乙兩物體可視為質(zhì)點，則下列說法正確的是 ()A乙的電勢能先增大后減小B甲對地面的壓力先增大后減小C甲受到地面的摩擦力不變D甲受到地面的摩擦力先增大后減小圖34如圖3所示，光滑絕緣斜面的底端固定著

12、一個帶正電的小物塊P，將另一個帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運(yùn)動設(shè)斜面足夠長，則在Q向上運(yùn)動過程中 ()A物塊Q的動能一直增大B物塊P、Q之間的電勢能一直增大C物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和一直增大D物塊Q的機(jī)械能一直增大圖45如圖4所示，MN是一負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線一個帶正電的粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示下列結(jié)論正確的是 ()A帶電粒子從a到b過程中動能逐漸減小B負(fù)點電荷一定位于M點左側(cè)C帶電粒子在a點時具有的電勢能大于在b點時具有的電勢能D帶電粒子在a點的加速度小于在b點的加速度6 x軸上有兩點電荷Q1和Q2，Q1和Q2的位

13、置坐標(biāo)分別為x1、x2.Q1和Q2之間各點對應(yīng)的電勢高低如圖5中曲線所示，從 圖中可看出 ()圖5AQ1的電荷量一定小于Q2的電荷量BQ1和Q2一定是同種電荷，但不一定是正電荷C電勢最低處P點的電場強(qiáng)度為零D將一負(fù)點電荷由xP點的左側(cè)移至右側(cè)，電場力先做正功后做負(fù)功7如圖6所示，在O點處放置一點電荷Q，a、b、c、d、e、f為以O(shè)點為球心的球面上的點，aecf平面與bedf平面垂直，則下 列說法中正確的是 ()Ab、d兩點的電場強(qiáng)度相同圖6Ba、f兩點的電勢相等C點電荷q在球面上任意兩點之間移動時，電場力要做功D圖中Oa兩點之間的電勢差與Ob兩點之間的電勢差不同8(2011江蘇8)粒子從A點射

14、入電場，從B點射出，電場的等勢面和粒子的運(yùn)動軌跡如圖7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 ()圖7A粒子帶負(fù)電荷B粒子的加速度先不變，后變小C粒子的速度不斷增大D粒子的電勢能先減小，后增大9如圖8所示，在粗糙程度相同的斜面上固定一點電荷Q，在M點無初速度地釋放帶有恒定電荷的小物塊，小物塊在Q的電場中沿斜面運(yùn)動到N點靜止，則從M到N的過程中()圖8AM點的電勢一定高于N點的電勢B小物塊的電勢能可能增加C小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功D小物塊和點電荷Q一定是同種電荷圖910.如圖9所示，勻強(qiáng)電場中三點A、B、C是一個三角形的三個頂點，ABCCAB

15、30，BC2 m，已知電場線平行于ABC所在的平面，一個帶電荷量q2106 C的點電荷由A移到B的過程中，電勢能增加了1.2105 J，由B移到C的過程中電場力做功6106 J，下列說法正確的是 ()AB、C兩點的電勢差UBC3 VBA點的電勢低于B點的電勢C負(fù)電荷由C點移到A點的過程中，電勢能增加D該電場的場強(qiáng)為1 V/m二、非選擇題11一長為L的細(xì)線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖10所示的水平向右的勻強(qiáng)電場中開始時，將線與小球拉成水平，然圖10后釋放，小球由靜止開始向下擺動，當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過60角時，小球到達(dá)B點速度恰好為零試求：(1)A、B兩點的電勢差UAB；(2)

16、勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大?。?3)小球到達(dá)B點時，細(xì)線對小球的拉力大小12如圖11所示，固定在水平地面上的絕緣平板置于勻強(qiáng)電場中，電場方向與平板平行在絕緣平板上，放置一個帶負(fù)電的物體圖11(可視為質(zhì)點)，物體與平板間的動摩擦因數(shù)為0.5.現(xiàn)讓物體以10 m/s的初速度平行于電場方向運(yùn)動，物體沿電場方向運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離為4 m已知物體所受電場力大于其最大靜摩擦力，平板足夠大，規(guī)定物體在出發(fā)點時的電勢能為零，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)物體所受電場力與其所受重力的比值；(2)物體在離出發(fā)點多遠(yuǎn)處動能與電勢能相等復(fù)習(xí)講義基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引相同正功減少知識梳理1.(1)路徑初末位置重力(2)Eqd

17、電場線方向2.(1)零勢能(2)電勢能的減少量EpAEpB(3)無限遠(yuǎn)處大地二、基礎(chǔ)導(dǎo)引(1)ABC，且A0，B0，CM(3)場強(qiáng)的大小EAEBEC，方向不同；電勢ABC知識梳理1.(2)(4)零勢點2(1)電勢相等(2)垂直垂直等勢面電勢高電勢低越大越小思考：(1)電勢是描述電場本身的能的性質(zhì)的物理量，由電場本身決定，而電勢能反映電荷在電場中某點所具有的電勢能，由電荷與電場共同決定(2)或Epq.三、基礎(chǔ)導(dǎo)引(1)(2)(3)(4)知識梳理1.2.AB3.電場中A、B兩點的位置無關(guān)4.電場線課堂探究例1D跟蹤訓(xùn)練1D例2BD跟蹤訓(xùn)練2C例3AD跟蹤訓(xùn)練3C例4(1)(2)，方向由b指向O(或向左)(3)1.25L跟蹤訓(xùn)練4(1)0.4 m(2)O點左側(cè)0.2 m處分組訓(xùn)練1A2.AB3.B4.D5.AD課時規(guī)范訓(xùn)練1C2C3B4D5CD6C7B8AB9D10D11(1)(2)(3)mg12(1)(2)2.5 m或1 m12