2021高考物理一轮复习第七章静电场第二节电场能的性质课件新人教版

二、电势、电势差 1.电势 （1）定义：试探电荷在电场中某一点具有的电势能 与它的电荷量的比值，叫作电场中这一点的电势. （2）定义式：φ＝Eqp. （3）说明. ①电势是标量，但有正、负之分，其正、负表示某 点电势比零电势点的电势高还是低.
②电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同 而不同.
3.电势 （1）定义与定义式：试探电荷在电场中某点具有的 电势能与它的电荷量的比值，即 φ＝Eqp . （2）矢标性：电势是标量有正负之分，其正（负） 表示该点电势比零电势高（低）. （3）相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选 取零电势点的不同而不同. （4）电场中电场强度为零的位置电势不一定为零； 电场强度相同的区域电势不一定相同.
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电
能量守恒法 势能相互转化，两种能量之和不变，所以电荷动能
增大，则其电势能减小；反之，其电势能增大
考点三 带电粒子轨迹运动问题 1.带电粒子运动轨迹问题的解题技巧 （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（或电场强度）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电场强度的方向. （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.
答案：C
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考点一 电势、电势能、等势面 1.静电力做功 （1）特点：静电力做功与重力做功相似，均与路径 无关，只与初末位置有关. （2）计算方法. ①W＝qEd 只适用于匀强电场，其中 d 为沿电场线的 距离. ②WAB＝qUAB，适用于所有电场.
解析：匀强电场的电场强度处处相同，选项 A 错误； 2、3 两点在同一等势面上，电势相等，故 1、2 两点间的 电势差等于 1、3 两点间的电势差，选项 B 错误，C 正确； 沿着电场线方向，电势逐渐降低，即 φ1＞φ2，正电荷在 电势高处，电势能大，而负电荷在电势高处，电势能小， 而本题中电荷的正、负未知，选项 D 错误.
A.Q1 移入之前，C 点的电势为Wq B.Q1 从 C 点移到 B 点的过程中，所受电场力做的功 为0 C.Q2 从无穷远处移到 C 点的过程中，所受电场力做 的功为 2W D.Q2 在移到 C 点后的电势能为－4W 解析：由题意可知，C 点的电势为 φC＝Eqp＝Wq ，故 A 正确；由于 B、C 两点到 A 点（＋q）的距离相等，所以 B、C 两点的电势相等，所以 Q1 从 C 点移到 B 点的过程
2.电势能 （1）定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能. （2）说明：电势能具有相对性，通常取无穷远或大 地为电势能零点. 3.静电力做功与电势能的关系 （1）静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即 WAB＝EpA－EpB. （2）通过 WAB＝EpA－EpB 可知：静电力对电荷做多 少正功，电荷电势能就减少多少；静电力对电荷做多少负 功，电荷电势能就增加多少.
2.电势差 （1）定义：电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电 压. （2）定义式：UAB＝φA－φB，也可以表示成 UBA＝φB－φA. （3）说明. ①若 UAB>0，表示 A 点电势高于 B 点电势；若 UAB<0，表 示 A 点电势低于 B 点电势；若 UAB＝0，表示 A 点电势等于 B 点电势.
形状不规则 的带电导体 附近的电场
①带电体表面曲率越大 的地方等差等势面越密； ②距离带电体越远，等势 面越接近一个规则球面
3.如图所示，实线表示某匀强电场的电场线，虚线表 示该电场的等势面.下列判断正确的是（ ）
A.1、2 两点的电场强度不相等 B.2、3 两点的电势不相等 C.1、2 两点间的电势差等于 1、3 两点间的电势差 D.电荷在 1 点具有的电势能一定大于其在 2 点具有的 电势能
2.电势能 （1）定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于 将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功. （2）静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的 功等于电势能减小量，则 WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp. （3）电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电 荷离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在地 球表面的电势能规定为零.
复习课件
2021高考物理一轮复习第七章静电场第二节电场能的性质课件新人教版
2021/4/17
2021高考物理一轮复习第七章静电场第二节电场能的性质课件新
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人教版
第七章 静电场
第二节 电场能的性质
一、静电力做功与电势能的关系 1.静电力做功 （1）特点：静电力做功与路径无关，只与电荷电量 和电荷移动过程始、末位置间电势差有关. （2）计算方法. ①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中 d 为带电体在 沿电场方向上的位移. ②WAB＝qUAB，适用于任何电场.
②注意电势差 UAB 的角标顺序，有：UAB＝－UBA. ③电势差与电场力做功的关系：WAB＝qUAB 或 UAB＝ WqAB. ④电势差 UAB 由电场本身决定，与零电势点的选取无关. 3.电势差和电场强度的关系 （1）在匀强电场中满足 UAB＝Ed，其中 d 为电场中 A、 B 两点间沿电场方向的距离. （2）在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场方向 每单位距离上降低的电势，即电场强度方向是电势降低最快 的方向.
4.等势面 （1）定义：电场中电势相等的各点组成的面. （2）特点. ①等势面一定与电场线垂直. ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功. ③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的 等势面. ④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小.
典例 （多选）（2019·江苏卷）如图所示，ABC 为等 边三角形，电荷量为＋q 的点电荷固定在 A 点.先将一电 荷量也为＋q 的点电荷 Q1 从无穷远处（电势为 0）移到 C 点，此过程中，电场力做功为－W.再将 Q1 从 C 点沿 CB 移到 B 点并固定.最后将一电荷量为－2q 的点电荷 Q2 从 无穷远处移到 C 点.下列说法正确的有（ ）
（3）电势能的大小：由 WAB＝EpA－EpB 可知：若令 EpB＝0，则 EpA＝WAB，即一个电荷在电场中某点具有的 电势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置过程 中静电力所做的功.
1.下列说法正确的是（ ） A.带电粒子仅在电场力的作用下一定做匀变速运动 B.带电粒子仅在电场力的作用下运动时，动能一定增加 C.电场力做正功，带电粒子的电势一定降低 D.电场力做正功，带电粒子的电势能一定减少 解析：粒子只有在电场力恒定时做匀变速运动，电场 力做正功，电势能减小，负电荷的电势是增加，只有电场 是匀强电场时，带电粒子仅在电场力的作用下做匀变速运 动，A 错误；如果电场力做负功，则动能减小，B 错误； 电场力做正功，电势能一定减小，负电荷从低电势向高电 势运动，故 C 错误，D 正确. 答案：D
3.几种常见的典型电场的等势面比较
等势面（虚线） 电场
图样
说明
匀强 电场
①垂直于电场线的一系列平面； ②顺着电场线电势降低； ③逆着电场线电势升高
点电荷 的电场
①以点电荷为球心的一簇球面； ②距离正电荷越近电势越高； ③距离负电荷越近电势越低
等量异种点 电荷的电场
等量同种正 点电荷的电
场
①若取无穷远处电势为零，则连线的 中垂面上各点的电势均等于零； ②距离正电荷越近电势越高； ③距离负电荷越近电势越低 ①两正点电荷连线中点电势最低，在 连线中垂线上，中点电势最高； ②两负点电荷连线中点电势最高，在 连线中垂线上，中点电势最低
A.粒子在三点所受的电场力不相等 B.粒子在三点的电势能大小关系为 Epc＜Epa＜Epb
C.粒子必先过 a，再到 b，然后到 c D.粒子在三点所具有的功能大小关系为 Ekb＞Eka＞Ekc 解析：图中表示电场中三个等势面平行且等间距，相 邻等势面间的电势差相等，由此可判断电场是匀强电场， 所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等，故 A 错 误；根据电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向 电势低的等势面，可知电场的方向向上，带电粒子受到向 下的电场力作用，粒子无论是依次沿 a、b、c 运动，还是 依次沿 c、b、a 运动，都会得到如图的轨迹，所以不能确 定带电粒子的运动方向，故 C 错误；由上分析知，粒子
2.电场线不一定是带电粒子在电场中的运动轨迹 只有同时满足以下三个条件，带电粒子的运动轨迹 才与电场线重合： （1）电场线是直线； （2）带电粒子的初速度为零或者初速度的方向与电 场线在同一条直线上； （3）带电粒子只受电场力或受其他力但其他力的合 力方向与电场线平行.
典例 如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中 的三个等势面，电势值分别为 10 V、20 V、30 V，实线 是一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，a、b、 c 是轨迹上的三个点，下列说法正确的是（ ）
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 电荷的电场
等量同种 （正）点电荷
的电场
连线的中垂线上电势处 处为相等
连线上，中点的电势最 低，中垂线上，中点的 电势最高
典例 （多选）如图所示，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、L2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 两点关于 x 轴对称.下列判断正确的是（ ）
2.如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的 a、b 两点，其中电势和电场强度都相同的是（ ）
A
B
C
D
答案：B
三、等势面 1.定义 电场中电势相等的各点组成的面. 2.等势面特点 （1）等势面一定与电场线垂直. （2）在同一等势面上移动电荷时电场力不做功. （3）电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的 等势面. （4）等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小. （5）电势不同的等势面在空间不相交. （6）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，表面是 一个等势面.
A.b、d 两点处的电势相同 B.四个点中 c 点处的电势最低 C.b、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，该电荷 的电势能减小
解析：该电场中的电势关于 x 轴对称，所以 b、d 两 点电势相等，故 A 正确；C 点在两个电荷连线中点上， 也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远 处的电势相等，而正电荷周围电势都比它高，C 点是最低 的，B 正确，b、d 两点场强大小相等，方向是对称，不 相同，故 C 错误；试探电荷移动，电场力做正功，＋q 电势能减小，故 D 错误.
答案：ABD
电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大.电 场线从高的等势面指向低的等势面，电场力做功等于电 势能的减少量.
考点二 电势高低的判断
（1）等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画
出等势线，已知等势线也可以画出电场线.
（2）几种典型电场的等势线（面）.
电场 等势线（面）
重要描述
匀强电场
中，电场力做功为 0，故 B 正确；由于 B、C 两点的电势 相等，所以当在 B 点固定 Q1 后，C 点的电势为2qW，所以 Q2 从无穷远移到 C 点过程中，电场力做功为：W＝qU＝ －2q×0－2qW＝4W，故 C 错误；由于 C 点的电势为2qW， 所以电势能为 Ep＝－4W，故 D 正确.
答案：AB
电势高低的判断角度及方法
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＝WqAB，将 WAB、q 的正负号代 入，由 UAB 的正负判断 φA、φB 的高低 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势
依据场源电荷的 为正值，负电荷周围电势为负值；靠近
正负 正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
依据电势能 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低
的高低 处电势能大
做功判断法
电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势 能增大
电荷电势法
正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电 势越的大小、正负号一起代入公式， 针对 Ep 数值可作如下判断：若 Ep 为正值，其绝对 值越大表示电势能越高；若 Ep 为负值，其绝对值 越小，表示电势能越大