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1、第二課時(shí)電場能的性質(zhì)的描述第一關(guān)：根底關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識一、電勢能知識講解1定義p表示.2靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系電荷在電場中A點(diǎn)具有的電勢能為A,在B點(diǎn)具有的電勢能為B,電荷從A到B靜電力做的功就等于電勢能的減少量，即WAB=A-B.即靜電力做正功，電荷電勢能一定減少，靜電力做負(fù)功，電荷電勢能一定增加.3電勢能的大小假設(shè)規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢能為零，EpB=0，那么EpA=WAB即電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)所做的功.說明： 上述關(guān)系既適應(yīng)于勻強(qiáng)電場，也適應(yīng)于非勻強(qiáng)電場；既適應(yīng)于正電荷，也適應(yīng)于負(fù)電荷.電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能的大小與零電勢能點(diǎn)的選取有關(guān)

2、，但電荷在某兩點(diǎn)之間的電勢能之差與零電勢能的選取無關(guān).通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地外表上的電勢能規(guī)定為零.活學(xué)活用1.如以下圖，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場中有M、N兩點(diǎn)，.以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A.假設(shè)把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，那么電場力對該電荷做功，電勢能減少B.假設(shè)把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，那么該電荷克服電場力做功，電勢能增加C.假設(shè)把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，那么電場力對該電荷做功，電勢能減少D.假設(shè)把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，再從N點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，那么該電荷克服電場力做的功等于電場力對該電荷所做的功，電勢能不變解

3、析：由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的特點(diǎn)可知：M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢，即UMN0,由W=qU知：移動(dòng)電荷由M到N，假設(shè)為正電荷，電場力做正功；假設(shè)移動(dòng)的是負(fù)電荷，電場力做負(fù)功，電勢能的判斷可以用以下三種方法：方法一據(jù)Ep=q判斷.假設(shè)為正電荷，那么EpMEpN，從M到N電勢能降低；假設(shè)為負(fù)電荷，那么EpMN,故EpMEpN；對負(fù)電荷，EpM0，故ab.方法三利用電勢能判斷.正電荷q為正值，在電勢越高的地方電勢能越大，而對負(fù)電荷q為負(fù)值，在電勢越高的地方電勢能越小，而此題條件是負(fù)電荷在a點(diǎn)電勢能較小，故a點(diǎn)電勢高.三、電勢差、等勢面知識講解1.電勢差1 定義：電荷q在電場中A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場力所做的功W

4、AB跟它的電荷量q的比值，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢差，也叫電壓.(2) 公式：UAB=WAB/q單位：V，是標(biāo)量.2.等勢面1 定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做等勢面.2 等勢面和電場線的關(guān)系：電場線總是與等勢面垂直，且由高等勢面指向低等勢面；電場線越密的地方，等勢面越密；沿等勢面移動(dòng)電荷，電場力不做功，沿電場線移動(dòng)電荷，電場力一定做功.活學(xué)活用3.a,b,c,d是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn).它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn).電場線與矩形所在平面平行.a點(diǎn)的電勢為20 V，b點(diǎn)的電勢為24 V，d點(diǎn)的電勢為4 V，如以下圖.由此可知c點(diǎn)的電勢為()A.4 V B.8 V C.12 VD.24 V解析

5、：方法一在勻強(qiáng)電場中，沿任何方向電勢都是均勻降落的，所以Uba=Ucd,即b-a=c-d,故c點(diǎn)的電勢c=8 V,故B項(xiàng)正確.方法二利用等勢面法.利用等分法在電場中找等勢點(diǎn)，是解決此類問題的有效方法：Ubd=b-d=20 V,連接bd并將bd五等分，如右圖所示.那么e點(diǎn)電勢為20 V，h點(diǎn)電勢為8 V,由于ae在同一等勢面上，又aech,故過c的等勢面過h點(diǎn)，故c=8 V. 答案：B第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、電勢上下的判定方法技法講解1.電勢順著電場線的方向逐漸降低，“順的含義是初末位置連線與電場線方向間的夾角小于90,所以電場線方向是電勢降低最快的方向.2.通過計(jì)算電勢差UAB

6、=WAB/q，結(jié)合UAB=A-B來判斷，假設(shè)UAB0，那么AB；假設(shè)UAB=0，那么A=B，假設(shè)UAB0，那么AB.3.由公式A=WAO/q來判斷.具體步驟是把電荷q從將要比擬的A、B兩點(diǎn)分別移到零參考點(diǎn)，做的功分別為WAO、WBO.再由公式A=WAO/q直接判斷，這種方法很麻煩，實(shí)際操作中運(yùn)用得較少.4.根據(jù)場源電荷的電場來判斷.在正電荷產(chǎn)生的電場中，離它越近電勢越高;在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中，情況恰好相反.5.根據(jù)電場力做功來判斷.正電荷在電場力作用下移動(dòng)時(shí)，電場力做正功，電荷由高電勢處移向低電勢處；正電荷克服電場力做功，電荷由低電勢處移向高電勢處.對于負(fù)電荷，情況恰好相反.典例剖析例110-

7、910-9 J，設(shè)無窮遠(yuǎn)處電勢為零，那么M、N兩點(diǎn)的電勢M、N有以下關(guān)系A(chǔ).MN0B.NM0C.NM0D.MN0解析：比擬電勢上下，可根據(jù)電勢的定義進(jìn)行處理：以無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，根據(jù)的定義求出M、N兩點(diǎn)的電勢，然后進(jìn)行比擬.根據(jù)電勢定義式答案：C二、比擬電荷在電場中某兩點(diǎn)電勢能大小的方法技法講解1.公式法由公式EA=qA判斷，嚴(yán)格按電荷量q的正負(fù)、電勢A的正負(fù)代入求解.那么對正電荷，電勢越高，電荷量越大，電勢能越大；對負(fù)電荷，電勢越高，電荷量越大，電勢能越小.2.電場線法正電荷順著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸減?。荒嬷妶鼍€的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸增大負(fù)電荷順著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐

8、漸增大；逆著電場線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢能逐漸減小3.做功判斷法無論正、負(fù)電荷，電場力做正功，電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方4.場源電荷法假設(shè)場源電荷為正電荷，那么離場源電荷越近，正電荷的電勢能越大，負(fù)電荷電勢能越??；假設(shè)場源電荷為負(fù)電荷，那么離場源電荷越近，正電荷電勢能越小，負(fù)電荷電勢能越大.典例剖析例2一負(fù)電荷僅受電場力的作用，從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度EA、EB及該電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能A、B之間的關(guān)系為A.EA=EBB.EAEBC.

9、A=BD.AB解析：負(fù)電荷在電場中只受電場力作用而做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可知電場是勻強(qiáng)電場，故A對.由于電場力對負(fù)電荷做正功，動(dòng)能增加，那么電勢能減小，故D對.答案：D三、帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的綜合分析技法講解1.根據(jù)電場線的性質(zhì)分析1電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小，切線方向表示場強(qiáng)方向(2)正電荷受到的電場力方向與場強(qiáng)方向一致，負(fù)電荷那么相反(3)順著電場線方向電勢降低(4)正電荷順著電場線移動(dòng)電場力做正功，電勢能降低；負(fù)電荷順著電場線移動(dòng)電場力做負(fù)功，電勢能升高，逆著電場線移動(dòng)那么相反2.結(jié)合電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡分析物體的運(yùn)動(dòng)軌跡由初速度與受力決定，所以根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可判定其運(yùn)動(dòng)方向和受力方向，

10、運(yùn)動(dòng)方向沿軌跡的切線方向，軌跡為直線時(shí)，電場力與其他力的合力與軌跡共線，軌跡為曲線時(shí)，所受合力指向軌跡曲率圓心方向，假設(shè)運(yùn)動(dòng)方向與受力方向間夾角小于90，那么此力做正功，假設(shè)粒子只受電場力作用，那么根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向與電場力方向間夾角可判定電場力做功的正負(fù)，進(jìn)而判定電勢能的上下、變化等.3.結(jié)合等勢面分析同一等勢面上各點(diǎn)電勢處處相等，電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)，電場力不做功，電勢能不變化；電場線垂直于等勢面，由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；等勢面的疏密反映了場強(qiáng)的大小，結(jié)合等勢面的這些特點(diǎn)，也可分析電荷在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，各量的變化典例剖析例3圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電

11、粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，假設(shè)帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是A.帶電粒子所帶電荷的符號B.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的受力方向C.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的速度何處較大D.帶電粒子在a,b兩點(diǎn)的電勢能何處較大解析：盡管此題不涉及計(jì)算，但對同學(xué)們的分析能力要求很高由于此題中的帶電粒子沒有告訴你是正還是負(fù)，似乎給分析帶來一定的難度，但從電場線分布看，場源電荷在左側(cè)，從軌跡看受力指向左側(cè)，即帶電粒子與點(diǎn)電荷電性相反，但不能具向左側(cè)，且此力為電場力與電場線共線，可判出粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向沿電場線向左方，B正確假設(shè)粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，那么電場力與運(yùn)動(dòng)

12、方向間夾角大于90，電場力做負(fù)功，電勢能升高ba，動(dòng)能減少vavb，所以C、D都正確答案：CD例4如圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0.一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a,b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26 eV和5 eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢能變?yōu)?8 eV,它的動(dòng)能應(yīng)為A.8 eVB.13 eVC.20 eVD.34 eV解析：等勢面3的電勢為零，那么電勢能也為零.由于兩相鄰等勢面的電勢差相等，又知EkaEkb，那么a點(diǎn)的電勢能可表示為-2qU(U為相鄰兩等勢面的電勢差)，b點(diǎn)的電勢能可表示為qU.由于總的能量守恒

13、，那么有：Eka+(-2qU)=Ekb+qU,即26-2qU=5+qU，解得qU=7 eV，那么總能量為7 eV+5 eV=12 eV當(dāng)電勢能為-8 eV的，動(dòng)能Ek=12-8 eV=20 eV.答案：C第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨 堂 訓(xùn) 練1如以下圖,在矩形ABCD的AD邊和BC邊的中點(diǎn)M和N各放一個(gè)點(diǎn)電荷,它們分別帶等量的正負(fù)電荷.EF是AB邊和CD邊的中點(diǎn),PQ兩點(diǎn)在MN的連線上,MP=QN.對于EFPQ四點(diǎn),其中電場強(qiáng)度相同電勢相等的兩點(diǎn)是 ( )解析：電場強(qiáng)度用電場線疊加分析可知E、F兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同.沿電場線方向，電勢降低，逆電場線方向電勢增加，由等量異種電荷電場線、等勢線分布情況可知E、F兩點(diǎn)電勢相等.答案：A2.10-9 C10-510-5 J，那么a、b兩