高考物理一轮总复习第六章静电场第19讲电场能的性质课件

• (2)匀强电场中电势差与电场强度的关系
• ①__电__势_沿_差_电_场与__方电_向_的场距强离度．的关系式，UAB＝Ed，其中d为A、B两点 • ②在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿___电_场__强_度___方向
每单位距离上降低的电势；
• 注意：电场中，沿电场强度方向电势降落得最快．
• 1．请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原 因．
• 4．(电场线与电势能)(2013·江苏单科，改编)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 图所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点， 则下列说法中错误的是( ) C
• A．a点的电场强度比b点的大 • B．a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
• (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变化情 况．
•带电粒子在电场中运动轨迹的分析思路
• [例2]如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实 线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨 迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，点R同时在电场线b上， 由此可判断( )
匀强电场中的两点推论 (1)如图甲，C 点为线段 AB 的中点，则有 φC＝φA＋2 φB. (2)如图乙，AB∥CD，且 AB＝CD，则 UAB＝UCD.
• [例3](多选)如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10
cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1 V、2 V、3 V，正
• (3)电势能
• ①定义：电荷在电场中某点具有的势能，等于将电荷从该点 移到____零_势__点___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WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.
• 2．电势差 匀强电场中电势差与场强的关系 • (1)电势差 • ①定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，
第六章 第六章 静电场
第19讲 电场能的性质
考纲要求
考情分析
命题趋势
2016·全国卷Ⅰ，
1.电势能、电能 Ⅰ
20 2016·全国卷 Ⅱ，15
高考对本节内容的 考查主要是 以选择题的
2．电势差Ⅱ
2015·全国卷Ⅰ， 形式考查电势差、电势、 15 2015·广东卷， 电势能的理解和计算，
3．匀强电场中 21
• 电场中各点的电势与试探电荷无关；电荷在电场中 某点的电势能与试探电荷有关；在电场中移动电荷， 电场力做功和电势能的变化都与电荷有关．
• 二 等势面与粒子运动轨迹的分析
• 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
垂直于电场线的
电场
一簇平面
点电荷 的电场
以点电荷为球心 的一簇球面
•一 电势高低与电势能大小的判断
• 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
依据场源 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
电荷的正负 势为负值，靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
依据电场力做功 根据 UAB＝WAqB]，将 WAB、q 的正负号代入，由 UAB 的正负判 断 φA、φB 的高低
•三 电势差与电场强度的关系
1．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)UAB＝Ed，d 为 A、B 两点沿电场方向的距离． (2)沿电场强度方向电势降落得最快． (3)在同一直线上或相互平行的两条直线上距离相等的两点间电势差相等． 2．E＝Ud 在非匀强电场中的几点妙用 (1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系，当电势差 U 一定时，电场强 度 E 越大，则沿电场强度方向的距离 d 越小，即电场强度越大，等差等势面越密． (2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两点间的电势差，E 越大，U 越大；E 越小，U 越小．
• (2)等势面的特点 • ①同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力__不__做_功_____. • ②等势面一定跟电场线___垂__直__，即跟场强的方向___垂__直__. • ③电场线总是从电势较______高_的等势面指向电势较
____低____的等势面．
• ④等差等势面越密的地方场强越大，反之越___小____.
• (3)电势能与电势的关系：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．
• [例1](多选)(2015·海南卷)如图，两电荷量分别为Q(Q>0)和－Q的点电荷
对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b
点位于y轴O点上方．取无穷远处的电势为零．下列说法正确的是(
•四 图象在电场中的应用
• 1．v-t图象：根据v-t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，进而确定电场强度的方向、 电势的高低及电势能的变化．
• 解析：电势高低与电场强弱无关．
• (8)顺着电场线电势一定降低，顺着电场线电场强度一定变 小．( × )
• 解析：顺着电场线电场强度可能变大、可能变小、可能不变， 电场强度大小与电场线疏密有关，与方向无关．
• 2．(多选)(电场强度和电势的关系)(2014·全国理综Ⅱ)关于静 电场的电场强度和电势，下列说法正确的是( AD )
电场 等量异种 点电荷的电场
等量同种 正点电荷的电场
等势面(实线)图样
重要描述
连线的中垂线上 的电势为零
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；
• (1)电场线越密的地方电场强度越大，而等差等势面越密的地 方电场强度越小．( ×)
• 解析：等差等势面越密的地方电场强度越大．
• (2)负电荷在电势越高的地方具有的电势能一定越低( √ )
• (3)取无穷远处电势为零，则正电荷周围各点电势都是正值， 负电荷周围各点电势都是负值．( ) √
• (4)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功．( √ )
有时也通过计算题考查
电势差与电场强 度的关系Ⅰ
2014·全国卷Ⅰ， 21 2014·全国卷
涉及能量的力电综合问 题.
Ⅱ，19
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•考点 电势差 电势 电势能
1．电势 等势面和电势能 (1)电势 ①定义：电荷在电场中某点具有的_电___势__能____与它的__电___荷___量__的比值． ②定义式：φ＝Eqp. ③矢标性：电势是__标___量___，有正负之分，其正(负)表示该点电势比_零___势__点_高(低)． ④相对性，电势具有__相__对___性___，同一点的电势因选取__零___势__点___的不同而不同， 通常取无限远或地球的电势为零．
3．(多选)(对电势差的理解)关于电势差的计算公式，下列说法正确的是( BC ) A．电势差的公式 UAB＝WqAB说明两点间的电势差 UAB 与电场力做功 WAB 成正比， 与移动电荷的电荷量 q 成反比 B．把正电荷从 A 点移动到 B 点电场力做正功，则有 UAB>0 C．电势差的公式 UAB＝WqAB中，UAB 与移动电荷的电荷量 q 无关 D．电场中 A、B 两点间的电势差 UAB 等于把正电荷 q 从 A 点移动到 B 点时电 场力所做的功
• A．电场强度的方向处处与等势面垂直
• B．电场强度为零的地方，电势也为零
• C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低
• D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向
• 解析：由等势面的特点可知，电场强度的方向处处与等势面 垂直，选项A正确；电场强度为零，但电势不一定为零，如 等量同号电荷连线的中点处，选项B错误；电场强度减小， 电势不一定降低，如负点电荷的电场，选项C错误；电场强 度的方向是电势降落最快的方向，选项D正确．
• 解析：本题考查静电场中力的性质和能的性质，意 在考查考生对静电力的性质和能的性质的理解与掌 握情况．电场线密的地方电场强度大，选项A正确； 沿 qφ着可电知场，线负方电向荷电在势高逐电渐势降处低电，势选能项小B，正选确项；C由错E误p＝； 负电荷从a到b电势能增加，根据电场力做功与电势 能变化的关系可知，这个过程中电场力做负功，选 项D正确．
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
电荷电势 法
电场力做正功，电势能减小 电场力做负功，电势能增加
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
将电荷量、电势连同正负号一起代入公式正Ep＝qφ，正Ep 的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能 越小
)
BC
• A．b点电势为零，电场强度也为零
• B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右
• C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
• D．将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较 大
• 解析：由两等量异种点电荷的电场线分布知：过Q和－Q连线 的垂直平分线Ob的等势面为零势能面，因此将同一正的试探 电荷先后从O、b两点移到a点做的功相同，因此正试探电荷 电势能的变化相同，D错误．点b在零势能面上，b点电势为 零，由场强的合成法则知，b点的场强不为零，方向平行x轴 向右，A错误．在a点放一正的试探电荷，所受的电场力方向 向右，当沿x轴正方向移动时，电场力做正功电势能减少，在 O点减为零，过了O点电势能为负值，所以正的试探电荷在a 点电势能大于零，反之若从O点移到a点，电场力与运动方向 相反，因此电场力做负功即克服电场力做功，B、C正确．
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相
能量守恒 法
互转化，动能增加，电势能减小，反这，动能减小，电势
能增加
• 静电场中几个物理概念之间的关系
• (1)电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表 示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该 点的电场强度方向．
• (2)电场线与等势面的关系；电场线与等势面垂直， 并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．
• (5)在匀强电场中电场力做功与路径无关，在非匀强电场中电 场力做功与路径有关．( ×)
• 解析：在任何电场中电场力做功都与路径无关．
• (6)当存在非电场力做功时，电场力对物体做功与物体电势能 的变化量大小不等．( ×)
• 解析：电场力做功是电势能变化的量度．
• (7)电场强度越大的地方，电势一定越高．( × )
六边形所在平面与电场线平行．下列说法正确的是( • A．通过CD和AF的直线应为电场中的两电场的电场强度大小为10 V/m
• C．匀强电场的电场强度方向为由C指向A
• D．将一个电子由E点移到D点，电子的电势能将减少1.6×10－9 J
解析：由 AC 的中点电势为 2 V，所以 BE 为等势线，CD、AF 同为等势线，故 A 正确；CA 为电场线方向，电场强度大小 E＝Ud＝2×10×co2s 30°×10－2 V/m＝230 3 V/m，故 B 错误，C 正确；由 UED＝UBC＝－1 V，WED＝－eUED＝1.6×10－19 J.
___电__场_力__F_做_的__功__与移动的电荷的___电_荷__量____的比值．
②定义式：UAB＝WqAB.
• ③电势差与电势的关系，UAB＝___φA_－__φ_B _____，UAB＝－UBA. • ④电__影荷__无响q_关及_因_电_素. 场：力电做势的差功UWABA由B_电__无场_关_本__身_，的与性零质电决势定点，的与选移取动的
C
• A．带电质点在P点的加速度比在Q点的加速度小
• B．带电质点在P点的电势能比在Q点的大
• C．带电质点在P点的动能大于在Q点的动能
• D．P、R、Q三点，P点处的电势最高
• 解析：电场线的疏密对应电场强弱，P点电场强，电场力大， 加速度大，A错误；Q到P电场力做正功，动能增大，电势能 减小，由于质点带正电，电势降低，故C正确．