第2講電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述知識(shí)點(diǎn)1電勢(shì)能Ⅰ1.靜電力做功(1)特點(diǎn)：靜電力做功與_____無關(guān)，只與___________有關(guān)。(2)計(jì)算方法：①W=qEd，只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中d為沿_________的距離。②WAB=qUAB，適用于_________。路徑初、末位置電場(chǎng)方向任何電場(chǎng)2.電勢(shì)能(1)定義：電荷在_____中具有的勢(shì)能，數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到_______位置時(shí)靜電力所做的功。(2)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于_______________，即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。(3)電勢(shì)能的相對(duì)性：電勢(shì)能是_____的，通常把電荷離場(chǎng)源電荷_______處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在_________上的電勢(shì)能規(guī)定為零。電場(chǎng)零勢(shì)能電勢(shì)能的減少量相對(duì)大地表面無限遠(yuǎn)知識(shí)點(diǎn)2電勢(shì)Ⅰ1.電勢(shì)(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的________與其________的比值。(2)定義式：φ=____。(3)矢標(biāo)性：電勢(shì)是_____，有正負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比_______高(低)。(4)相對(duì)性：電勢(shì)具有_______，同一點(diǎn)的電勢(shì)因選取_________的不同而不同。電勢(shì)能Ep電荷量q標(biāo)量零電勢(shì)相對(duì)性零電勢(shì)點(diǎn)2.等勢(shì)面(1)定義：電場(chǎng)中_________的各點(diǎn)組成的面。(2)特點(diǎn)：①等勢(shì)面一定與_______垂直。②在同一_______上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。③電場(chǎng)線方向總是從_______的等勢(shì)面指向_______的等勢(shì)面。④等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度_____，反之_____。電勢(shì)相等電場(chǎng)線等勢(shì)面電勢(shì)高電勢(shì)低越大越小知識(shí)點(diǎn)3電勢(shì)差Ⅱ勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系Ⅰ1.電勢(shì)差(1)定義：電荷在電場(chǎng)中，由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)，_______________與移動(dòng)的電荷的________的比值。(2)定義式：(3)電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系:UAB=_______，UAB=-UBA。電場(chǎng)力做的功WAB電荷量qφA-φB(4)影響因素：電勢(shì)差UAB由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定，與移動(dòng)的電荷q及電場(chǎng)力做的功WAB_____，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取_____。2.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系式。UAB=Ed，其中d為電場(chǎng)中兩點(diǎn)間___________的距離。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的另一表達(dá)式。①表達(dá)式：②意義：電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)方向是指_________最快的方向。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿_____方向每單位距離上降低的電勢(shì)。無關(guān)無關(guān)沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)4靜電現(xiàn)象的解釋Ⅰ1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)(1)導(dǎo)體是一個(gè)_______，導(dǎo)體表面是一個(gè)_______。(2)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為___。(3)電荷分布在導(dǎo)體的_______，內(nèi)部?jī)綦姾傻扔赺__。(4)在導(dǎo)體表面越尖銳的位置，電荷的密度_____，凹陷的位置幾乎沒有電荷，_______就是根據(jù)這一原理制成的。等勢(shì)體等勢(shì)面零外表面零越大避雷針2.靜電屏蔽(1)定義：由于靜電感應(yīng)，可使金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的_________，遮擋了外界電場(chǎng)對(duì)它的影響。(2)應(yīng)用①電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面會(huì)有金屬罩，通訊電纜外面包一層鉛皮，可以防止_______的干擾。②電力工人高壓帶電作業(yè)時(shí)，穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣服、帽子、手套、鞋子，可以對(duì)人體起到_________作用，使工人安全作業(yè)。場(chǎng)強(qiáng)為零外電場(chǎng)靜電屏蔽【思考辨析】(1)電場(chǎng)力做功與重力做功相似，均與路徑無關(guān)。()(2)有電場(chǎng)力做功時(shí)，電荷的機(jī)械能也可能守恒。()(3)電勢(shì)差是一個(gè)矢量，有正值和負(fù)值之分。()(4)靜電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的，所以有UAB=UBA。

()(5)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低，電場(chǎng)強(qiáng)度越來越小。()(6)電場(chǎng)力與速度方向夾角小于90°時(shí)，電場(chǎng)力做正功。()(7)某等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向均與此處等勢(shì)面垂直。()(8)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電勢(shì)也為零。

()分析:電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，故(1)對(duì)；機(jī)械能守恒的條件是只有重力或彈力做功，有電場(chǎng)力做功時(shí)，能引起電勢(shì)能的變化，機(jī)械能就不守恒了，故(2)錯(cuò)；電勢(shì)差雖然有正負(fù)之分，但不是矢量，故(3)錯(cuò)；據(jù)電勢(shì)差的定義可知，UAB=-UBA，故(4)錯(cuò)；在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故(5)錯(cuò)；根據(jù)功的定義式W=Flcosα可知，(6)對(duì)；帶電粒子沿等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，所以電場(chǎng)力的方向必與等勢(shì)面垂直，場(chǎng)強(qiáng)方向與電場(chǎng)力的方向相切，故(7)對(duì)；處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，它的電勢(shì)有不確定的值，但不一定為零，故(8)錯(cuò)?？键c(diǎn)1電場(chǎng)力做功與電場(chǎng)中的功能關(guān)系(三年6考)深化理解【考點(diǎn)解讀】1.求電場(chǎng)力做功的幾種方法(1)由公式W=Fscosα計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為W=Eqscosα。(2)由WAB=qUAB計(jì)算，此公式適用于任何電場(chǎng)。(3)由電勢(shì)能的變化計(jì)算：WAB=EpA-EpB。(4)由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場(chǎng)力+W其他力=ΔEk。2.電場(chǎng)中的功能關(guān)系(1)若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變。(2)若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變。(3)除重力、彈簧彈力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化。(4)所有外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化?！镜淅肝?】質(zhì)量為m的帶正電小球由空中A點(diǎn)無初速自由下落，在t秒末加上豎直向上、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，再經(jīng)過t秒小球又回到A點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力且小球從未落地，則()A.整個(gè)過程中小球電勢(shì)能變化了B.整個(gè)過程中小球速度增量的大小為2gtC.從加電場(chǎng)開始到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)小球動(dòng)能變化了mg2t2D.從A點(diǎn)到最低點(diǎn)小球重力勢(shì)能變化了mg2t2【解題探究】(1)描述小球的運(yùn)動(dòng)過程，標(biāo)出各段過程的位移大小和速度大小。提示：從A點(diǎn)自由下落h1到達(dá)B點(diǎn)所用時(shí)間為t，末速度為v1；加上電場(chǎng)后向下運(yùn)動(dòng)h2速度為零，然后向上加速至A點(diǎn)，速度為v2，這兩個(gè)過程用的總時(shí)間為t。(2)第二個(gè)t秒內(nèi)小球的加速度是否變化？提示：由于重力和向上的電場(chǎng)力大小、方向均不變，故此過程小球的加速度恒定不變。(3)第一個(gè)t秒內(nèi)的位移和第二個(gè)t秒內(nèi)的位移有何關(guān)系？提示：大小相等，方向相反?！窘馕觥窟xB、D。小球運(yùn)動(dòng)過程如圖所示，加電場(chǎng)之前與加電場(chǎng)之后，小球的位移大小是相等的。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2=2v1。對(duì)加電場(chǎng)之后的運(yùn)動(dòng)過程(圖中虛線過程)應(yīng)用動(dòng)能定理得W電-mgh1=mv22-mv12，對(duì)此前自由下落的過程由機(jī)械能守恒得mgh1=mv12，以及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v1=gt，聯(lián)立以上各式可解得電場(chǎng)力所做的功W電=mgh1+mv22-mv12=2mv12=2mg2t2，即整個(gè)過程中小球電勢(shì)能減少了2mg2t2，故A錯(cuò)；整個(gè)過程中速度增量大小為Δv=v2-0=2v1=2gt，故B正確；從加電場(chǎng)開始到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能變化了ΔEk=0-mv12=-mg2t2，故C錯(cuò)；由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知以及則從A點(diǎn)到最低點(diǎn)小球重力勢(shì)能變化量為ΔEp=mg(h1+h2)=mg(h1+h1)=mgh1=mv12=mg2t2，故D正確。【總結(jié)提升】處理電場(chǎng)中能量問題的基本方法在解決電場(chǎng)中的能量問題時(shí)常用到的基本規(guī)律有動(dòng)能定理、能量守恒定律，有時(shí)也會(huì)用到功能關(guān)系。(1)應(yīng)用動(dòng)能定理解決問題需研究合外力的功(或總功)。(2)應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢(shì)能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化。(3)應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(4)有電場(chǎng)力做功的過程機(jī)械能不守恒，但機(jī)械能與電勢(shì)能的總和可以守恒?！咀兪接?xùn)練】（2013·濟(jì)寧模擬）一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，受重力和電場(chǎng)力作用。若重力做功-3J，電場(chǎng)力做功1J，則小球的（）A.重力勢(shì)能增加3JB.電勢(shì)能增加1JC.動(dòng)能減少3JD.機(jī)械能增加1J【解析】選A、D。重力對(duì)小球做負(fù)功3J，重力勢(shì)能增加3J，A正確；電場(chǎng)力對(duì)小球做正功1J，電勢(shì)能減少1J，機(jī)械能增加1J，B錯(cuò)誤，D正確；合外力對(duì)小球做功W合=WG+W電=-2J，動(dòng)能減少2J，C錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較(三年7考)對(duì)比分析【考點(diǎn)解讀】電勢(shì)高低的四種判斷方法判斷角度判斷方法依據(jù)電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低依據(jù)電場(chǎng)力做功根據(jù)將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入，由UAB的正負(fù)判斷φA、φB的高低判斷角度判斷方法依據(jù)場(chǎng)源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值；靠近正電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低依據(jù)電勢(shì)能的高低正電荷在電勢(shì)能大處電勢(shì)較高，負(fù)電荷在電勢(shì)能大處電勢(shì)較低【典例透析2】(2010·山東高考)某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，以下說法正確的是()A.a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)C.若將一試探電荷+q由a點(diǎn)靜止釋放，它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)D.若在d點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷-Q，將一試探電荷+q由a移至b的過程中，電勢(shì)能減少【解題探究】(1)電場(chǎng)線的疏密能反映場(chǎng)強(qiáng)的_____，不能代表電勢(shì)的_____。(2)靜止電荷僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，能沿著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)的條件是電場(chǎng)線必須是_____。(3)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能_____；克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能_____。大小高低直線減少增加【解析】選B、D。電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，B項(xiàng)正確；+q在a點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線的切線方向，由于電場(chǎng)線為曲線，所以+q不沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在d點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷-Q后，a點(diǎn)電勢(shì)仍高于b點(diǎn)，+q由a移至b的過程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，D項(xiàng)正確?！究偨Y(jié)提升】電勢(shì)能大小的四種判斷方法判斷角度判斷方法做功判斷法電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減?。浑妶?chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加電荷電勢(shì)法正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大判斷角度判斷方法公式法由Ep=qφ，將q、φ的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式，Ep的正值越大，電勢(shì)能越大，Ep的負(fù)值越小，電勢(shì)能越大能量守恒法在電場(chǎng)中，若只有電場(chǎng)力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，反之，電勢(shì)能增加【變式訓(xùn)練】(2012·天津高考)兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行,最后離開電場(chǎng),粒子只受靜電力作用,則粒子在電場(chǎng)中()A.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大B.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大