1、第六章靜電場(chǎng),選修31,第2講電場(chǎng)能的性質(zhì),知識(shí)梳理自測(cè),1電勢(shì)能 (1)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)： 電場(chǎng)力做功與_無關(guān)，只與_有關(guān)。 (2)電勢(shì)能 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)電場(chǎng)力所做的功。 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：電場(chǎng)力做的功等于_，即wabepaepbep。,電勢(shì)能電勢(shì),路徑,初、末位置,電場(chǎng),零勢(shì)能,電勢(shì)能的減少量,2電勢(shì) (1)定義：試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的_與它的_的比值。 (2)定義式：_。 (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

2、量q,標(biāo)量,零電勢(shì),相對(duì)性,零電勢(shì)點(diǎn),3等勢(shì)面 (1)定義：電場(chǎng)中_的各點(diǎn)組成的面。 (2)四個(gè)特點(diǎn) 等勢(shì)面一定與_垂直。 在_上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。 電場(chǎng)線方向總是從_的等勢(shì)面指向_的等勢(shì)面。 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,同一等勢(shì)面,電勢(shì)高,電勢(shì)低,越大,越小,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)電荷的_的比值。 2定義式：uab_。 3電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：uab_，uabuba。,電勢(shì)差,電場(chǎng)力做功,電荷量,ab,勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,電場(chǎng)線,思維辨析： (1)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)一定為零。() (2)等勢(shì)面是客觀存

3、在的，電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定垂直。() (3)電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)。() (4)帶電粒子一定從電勢(shì)能大的地方向電勢(shì)能小的地方移動(dòng)。() (5)由于靜電力做功跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，所以電勢(shì)差也跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點(diǎn)的位置有關(guān)。() 答案：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無必然聯(lián)系，電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)不一定為零。(2)等勢(shì)面不是客觀存在的，電場(chǎng)線與等勢(shì)面是一定垂直的。(3)(4)帶電粒子的初速度若是零，則一定從電勢(shì)能大的地方向電勢(shì)能小的地方移動(dòng)。(5),d,ad,d,解析電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，所以三點(diǎn)中，a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大，a錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低，a點(diǎn)電勢(shì)最低，b錯(cuò)誤；將一帶負(fù)電的

4、檢驗(yàn)電荷從a移動(dòng)到b，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，c錯(cuò)誤；因?yàn)閎、c兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，所以將一帶正電的檢驗(yàn)電荷從a移動(dòng)到b和從a移動(dòng)到c，電場(chǎng)力做的功相同，電勢(shì)能變化相同，d正確。,b,解析將題中各點(diǎn)位置與等量同種正點(diǎn)電荷等勢(shì)面分布圖對(duì)比可知，ab兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，b點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，所以將正電荷由b點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，a項(xiàng)錯(cuò)，b項(xiàng)正確；將正電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，d項(xiàng)錯(cuò)；由a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，c項(xiàng)錯(cuò)。,核心考點(diǎn)突破,1電勢(shì)高低的判斷,電勢(shì)差、電勢(shì)、電勢(shì)能的理解與應(yīng)用,2.電勢(shì)能大小的判斷,abd,解題探究：a、b、c、d四點(diǎn)的電勢(shì)大小關(guān)系是什么？

5、 答案：c點(diǎn)電勢(shì)為零，a、b、d三點(diǎn)電勢(shì)都大于零，a點(diǎn)電勢(shì)最大，b、d兩點(diǎn)電勢(shì)相等。,解析過c點(diǎn)的中垂線為一條等勢(shì)線，電勢(shì)為零，其余a、b、d三點(diǎn)的電勢(shì)均大于零，且根據(jù)對(duì)稱性可知b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以選項(xiàng)a、b正確。b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同，選項(xiàng)c錯(cuò)誤。a點(diǎn)的電勢(shì)大于零，則試探電荷q在a點(diǎn)處的電勢(shì)能大于零，而在c點(diǎn)的電勢(shì)能等于零，故試探電荷沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)d正確。,類題演練 1 ,ac,解析根據(jù)電場(chǎng)線的疏密和方向可知選項(xiàng)a正確；因?yàn)閺膍到n點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的變化有兩種可能，或者先增大再減小再增大再減小，或者先減小再增大，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功的特點(diǎn)以及

6、電場(chǎng)力做的功與電勢(shì)能的變化量之間的關(guān)系可知選項(xiàng)c正確；若在小球運(yùn)動(dòng)過程中，兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量同時(shí)等量地緩慢增大，同一位置的電場(chǎng)強(qiáng)度都會(huì)增大，如果小球從最遠(yuǎn)處開始運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做功增多，則小球往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度將增大，故選項(xiàng)d錯(cuò)誤。,1vt圖象：根據(jù)vt圖象的速度變化、斜率變化(即加速度大小的變化)，確定電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力的大小變化情況，進(jìn)而確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化。 2x圖象：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，x圖線存在極值，其切線的斜率為零。(2)在x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小，并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)在

7、x圖象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用wabquab，進(jìn)而分析wab的正負(fù)，然后作出判斷。 3ex圖象：(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。(2)e0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；e0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向。(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差，“面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定。,靜電場(chǎng)中圖象問題,bc,解題探究：(1)根據(jù)題中x圖象可得哪些信息？ (2)粒子做什么運(yùn)動(dòng)？電場(chǎng)力做什么功？電勢(shì)能如何變化？ 答案：(1)根據(jù)題中x圖象可知電勢(shì)變化規(guī)律、電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向。 (2)粒子由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則在從m向o運(yùn)動(dòng)過程電場(chǎng)力做正功，然后根據(jù)on段的電場(chǎng)強(qiáng)度情況判定受力及電場(chǎng)

8、力做功情況，并由此確定電勢(shì)能變化情況。,解析由電勢(shì)隨x的分布圖可知電勢(shì)隨x均勻變化，則可知電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)。選項(xiàng)b正確；且o點(diǎn)左側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于右側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度，左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)向，右側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正向，由于帶電粒子在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下從m點(diǎn)由靜止開始沿x軸向右運(yùn)動(dòng)，故粒子一定帶負(fù)電，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；粒子從m向o運(yùn)動(dòng)過程中所受電場(chǎng)力不變，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；粒子從o向n運(yùn)動(dòng)過程中所受電場(chǎng)力做負(fù)功，做減速運(yùn)動(dòng)，由于|oa|ob|，|om|on|，故粒子一定能通過n點(diǎn)，選項(xiàng)c正確。,名師歸納： 對(duì)于x圖象和epx圖象問題的分析首先要看圖象中給出的顯性信息，然后通過斜率的

9、含義挖掘隱含信息，同時(shí)結(jié)合電場(chǎng)能的性質(zhì)的結(jié)論、公式迅速求解。,類題演練 2 ,ab,解析由速度時(shí)間圖象可知：粒子在電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度是一個(gè)定值，所以電場(chǎng)力不變，是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故a正確；由圖象可知，粒子在m點(diǎn)的速率小于在n點(diǎn)的速率，根據(jù)只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和恒定，則粒子在m點(diǎn)的電勢(shì)能高于在n點(diǎn)的電勢(shì)能，即從m點(diǎn)到n點(diǎn)的過程中，動(dòng)能先減小后增大，那么電勢(shì)能先增大后減小，又由于是負(fù)電荷，所以m點(diǎn)的電勢(shì)低于n點(diǎn)的電勢(shì)，故b正確，c錯(cuò)誤；由上可知，粒子在m點(diǎn)所受電場(chǎng)力等于在n點(diǎn)所受電場(chǎng)力，則d錯(cuò)誤。,c,解析沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，從o點(diǎn)向右電勢(shì)逐漸降低，從o點(diǎn)向左電勢(shì)逐漸降低，所

10、以o點(diǎn)電勢(shì)最高，a、d錯(cuò)誤；在o點(diǎn)右側(cè)，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向右，沿此方向電勢(shì)逐漸降低，所以x1的電勢(shì)高于x3點(diǎn)的電勢(shì)，b錯(cuò)誤；從o點(diǎn)向兩側(cè)電勢(shì)逐漸降低，而x2和x2關(guān)于原點(diǎn)o對(duì)稱，所以兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，c正確。,a,1求電場(chǎng)力做功的幾種方法 (1)由公式wflcos計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為weqlcos。 (2)由wabquab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：wabepaepb。 (4)由動(dòng)能定理計(jì)算：w電場(chǎng)力w其他力ek。,電場(chǎng)中的功能關(guān)系,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、

11、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。,bd,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。 (2)第二個(gè)t秒內(nèi)小球的加速度是否變化？ (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？ 答案：(1)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)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)大小相等，方向相反。,類題演練 3 ,b

12、d,階段培優(yōu)微專題,“三線問題”分析技巧 三線(電場(chǎng)線、等勢(shì)線、粒子運(yùn)動(dòng)軌跡)問題經(jīng)常以選擇題形式出現(xiàn)，對(duì)此類問題的分析要注意以下解題要點(diǎn)：第一，清楚三線各自的性質(zhì)和隱含信息；第二，要及時(shí)根據(jù)已知條件找到問題的入手點(diǎn)；第三，要善于聯(lián)系典型電場(chǎng)電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布規(guī)律。 解題步驟 三線問題的解答方法可歸納為以下幾個(gè)步驟： (1)根據(jù)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲情況確定電場(chǎng)力方向電場(chǎng)力方向指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，且運(yùn)動(dòng)軌跡必定在v和f之間，所以需要先畫出入射點(diǎn)的軌跡切線(即畫出初速度的方向)；再根據(jù)軌跡的彎曲方向，確定電場(chǎng)力方向。,(2)電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直，電場(chǎng)線又從高電勢(shì)指向低電勢(shì)。先根據(jù)電場(chǎng)線的方向以及

13、疏密情況，確定電場(chǎng)強(qiáng)度及電性情況，定性判斷電場(chǎng)力(或加速度)的大小和方向；再根據(jù)電場(chǎng)力方向與速度方向的關(guān)系來判斷速度的變化情況以及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；或者根據(jù)電性判斷電場(chǎng)強(qiáng)度方向。 (3)根據(jù)電場(chǎng)力方向與速度方向的關(guān)系來判斷電場(chǎng)力做功情況及判斷電勢(shì)能的變化情況，另外可以通過能量的轉(zhuǎn)化和守恒確定電勢(shì)能及動(dòng)能的變化情況。,c,解析由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線特點(diǎn)可知靠近電荷處電場(chǎng)強(qiáng)度大，由類比公式ued知|uab|ubc|，而wqu，所以|wab|wbc|，則a、b均錯(cuò)誤；從帶負(fù)電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知該粒子從a點(diǎn)到c點(diǎn)受到大體向左的作用力，故左側(cè)為正電荷，從左向右電勢(shì)降低，則d錯(cuò)誤；粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減少，則c正確。,類題演練 4 ,cd,解析從該