第十章靜電場中的能量專題：電場能的性質(zhì)及圖像問題1進一步掌握電場強度、電勢、電勢差、電勢能及靜電力做功之間的關(guān)系。2會利用功能關(guān)系、能量守恒定律分析電場綜合問題。3理解E－x、φ－x、Ep－x圖像的意義，并會分析有關(guān)問題。重點重難點重點電場強度、電勢、電勢差及電勢能之間的關(guān)系觀察與思考

電場強度電勢電勢差電勢能意義描述電場的力的性質(zhì)描述電場的能的性質(zhì)描述靜電力做功的本領(lǐng)描述電荷在電場中具有的與電荷位置有關(guān)的能量公式E＝____φ＝____UAB＝____Ep＝φq關(guān)系(1)電場強度為零的地方電勢不一定為零(2)電勢為零的地方電場強度不一定為零(3)電勢為零，電勢能一定為零(均填“一定”或“不一定”)聯(lián)系(1)勻強電場中UAB＝Ed(d為A、B兩點沿電場強度方向上的距離)(2)電勢沿著電場強度方向降低最快(3)UAB＝φA－φB，φ＝

，WAB＝qUAB，WAB＝EpA－EpB導(dǎo)練1.(多選)(2022·深圳市高二期末)圖甲中直線PQ表示電場中的一條電場線，質(zhì)量為m、電荷量大小為q的帶負電粒子僅在靜電力作用下沿電場線向右運動，經(jīng)過P點時速度為v0，到達Q點時速度減為零，粒子運動的v－t圖像如圖乙所示。下列判斷正確的是A.Q點電勢高于P點電勢B.P點電場強度大于Q點電場強度D.帶負電的粒子在P點的電勢能大于在Q點的電勢能√√由題圖乙知帶電粒子的速度減小，受到向左的靜電力，故電場線方向向右，P點電勢一定高于Q點電勢，故A錯誤；由題圖乙可知，粒子在P處的加速度大于Q處的加速度，故P處的電場強度大于Q處的電場強度，故B正確；負電荷在電勢低的地方電勢能大，故粒子在P點的電勢能一定小于在Q點的電勢能，故D錯誤。電場中的功能關(guān)系觀察與思考1.靜電力做功的計算2.電場中常見的幾種功能關(guān)系(1)靜電力做功等于帶電體電勢能的減少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。(2)合外力做功等于物體動能的變化量，即W合＝ΔEk，這里的W合指合外力做的功。(3)如果只有靜電力做功，則動能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化，二者總和不變，即ΔEk＝－ΔEp。導(dǎo)練2.(多選)如圖所示，在水平向右的勻強電場中有一絕緣斜面，斜面上有一帶電金屬塊沿斜面滑下。已知在金屬塊滑下的過程中動能增加了12J，金屬塊克服摩擦力做功8J，重力做功24J，則以下判斷正確的是A.金屬塊帶正電荷B.金屬塊的機械能減少12JC.金屬塊克服靜電力做功8JD.金屬塊的電勢能減少4J√√在金屬塊滑下的過程中動能增加了12J，金屬塊克服摩擦力做功8J，重力做功24J，根據(jù)動能定理得W總＝WG＋W電＋Wf＝ΔEk，解得W電＝－4J，所以金屬塊克服靜電力做功4J，金屬塊的電勢能增加4J，由于金屬塊下滑，靜電力做負功，所以金屬塊帶正電荷，故A正確，C、D錯誤；在金屬塊滑下的過程中重力做功24J，重力勢能減少24J，動能增加了12J，所以金屬塊的機械能減少12J，故B正確。3.(2022·廣東第二師范學(xué)院附屬中學(xué)高二期中)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于B、C兩點，在圓心處有一固定的正點電荷，B點為AC的中點，C點位于圓周最低點?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量大小為q的套在桿上的帶負電小球(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始沿桿下滑。已知重力加速度為g，A點距過C點的水平面的豎直高度為3R，小球滑到B點時的速度大小為

。(1)求小球滑至C點時的速度的大??；根據(jù)點電荷的電場分布特點可知，B、C所在的圓是一個等勢面，因B、C兩點電勢相等，故小球從B到C的過程中靜電力做功為零。對小球從B到C過程應(yīng)用動能定理，有(2)求A、B兩點間的電勢差；對小球從A到B過程應(yīng)用動能定理，有(3)若以C點為參考點(零電勢點)，試確定A點的電勢。又UAC＝φA－φC，φC＝0，電場中的圖像問題觀察與思考1.φ－x圖像(1)φ－x圖像的意義：反映了電勢φ隨位置x變化的規(guī)律。在φ－x圖像中根據(jù)縱坐標(biāo)值可以直接判斷各點電勢的高低。(2)φ－x圖線的斜率絕對值表示沿x軸方向電場強度的大??；電場強度為零處，其切線的斜率為零。(3)設(shè)電場強度的方向與x軸平行，圖像中沿x軸，電勢降低的方向即為電場強度方向。圖中A點電勢高于B點電勢，故A、B間電場方向沿x軸正方向，C點電勢低于D點電勢，故C、D間電場方向沿x軸負方向。導(dǎo)練4.(2022·湖南師大附中高二期末)如圖所示為某電場中x軸上電勢φ隨x變化的圖像，電場強度的方向與x軸平行，一個帶電粒子僅受靜電力作用在x＝0處由靜止釋放，沿x軸正方向運動，且以一定的速度通過x＝x2處，則下列說法正確的是A.x1和x2處的電場強度均為零B.x1和x2之間的電場強度方向不變C.粒子從x＝0到x＝x2過程中，加速度先減小后增大D.粒子從x＝0到x＝x2過程中，電勢能先增大后減小√φ－x圖像的切線斜率越大，則電場強度越大，x1和x2處的電場強度均不為零，A項錯誤；由電勢變化可知，x1和x2之間的電場強度方向先沿x軸負方向后沿x軸正方向，B項錯誤；由圖線的切線斜率可知，從x＝0到x＝x2過程中，電場強度先減小后增大，因此粒子的加速度先減小后增大，C項正確；粒子在x＝0處由靜止沿x軸正方向運動，表明靜電力先做正功后做負功，電勢能先減小后增大，D項錯誤。2.E－x圖像(1)E－x圖像的意義：反映了沿x軸方向電場強度E隨x變化的規(guī)律。(2)設(shè)x軸正方向為電場強度的正方向，E＞0表示電場強度沿x軸正方向；E＜0表示電場強度沿x軸負方向。(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差，“面積”大小表示電勢差大小，兩點的電勢高低根據(jù)電場方向判定。導(dǎo)練5.(多選)(2023·四川成都樹德中學(xué)高二月考)某條電場線是一條直線，直線上依次有O、A、B、C四個點，相鄰兩點間距離均為d，以O(shè)點為坐標(biāo)原點，沿電場強度方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示，x軸正方向為電場強度正方向。一個帶電荷量為＋q的粒子，從O點由靜止釋放，僅受靜電力作用。則B.粒子從A到B做勻速直線運動C.粒子在OA段電勢能減少量小于在BC段電勢能減少量√√E－x圖線與x軸所圍圖形的面積表示兩點間的電勢差大小，因此UOA＝

E0d，由于φ0＝0，因此φA＝

E0d，A正確；粒子由A到B過程靜電力一直做正功，則帶電粒子做加速運動，在該過程電場強度不變，故帶電粒子做勻加速直線運動，B錯誤；粒子在OA段所受的平均靜電力大于在BC段所受的平均靜電力，則OA段的靜電力做功大于BC段靜電力做功，由功能關(guān)系知，粒子在OA段電勢能的減少量大于在BC段電勢能的減少量，C錯誤；3.Ep－x圖像(1)Ep－x圖像的物理意義：反映了電勢能Ep隨x變化的規(guī)律。(2)圖像切線的斜率絕對值表示靜電力大小。圖像切線斜率為零時靜電力為零，該點的電場強度的大小也為零。導(dǎo)練6.(多選)(2022·山西太原五中高二上月考)一帶正電微粒僅在靜電力作用下沿x軸正方向運動，其電勢能隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中0～x1段是曲線，x1～x2段是平行于x軸的直線，x2～x3段是傾斜直線，電場強度的方向與x軸平行，則下列說法正確的是A.0～x1段電勢逐漸升高B.0～x1段微粒做加速度逐漸減小的加速運動C.x1～x2段電場強度為零D.x2～x3段的電勢沿x軸正方向均勻減小√√√電勢能Ep＝φq，由于微粒帶正電，0～x1段電勢能變大，所以電勢升高，A正確；根據(jù)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系－ΔEp＝Eq