高考物理一轮17电场的能的性质学案.doc

2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题17 电场的能的性质 教学目标1.电势能,电势,电势差,等势面 2.匀强电场中电势差跟电场强度的关系 3.运用静电场的有关概念和规律解决物理问题 本讲重点1.库仑定律 2.电场强度、电场线 本讲难点运用静电场的有关概念和规律解决物理问题 考点点拨1.电场力做功、电势能和电势 2.电势高低的判断 3.电势差、电势与静电力做功 4.匀强电场中电势差跟场强的关系 5.由电场线、等势面判断电荷的运动情况 6.动能定理的应用 第一课时 3.等势面 (1)定义电场中 相同的各点构成的面。

(2)特点 ①等势面一定与 垂直,即跟 的方向垂直;

②在同一等势面上移动电荷时电场力 功;

③电场线总是从电势 的等势面到电势 的等势面;

④任意两个等势面都不会 ;

⑤等差等势面越密的地方电场强度越 ,即等差等势面分布的疏密可以描述电场强弱。

5.电势差与电场强度的关系 公式 条件① 电场②d为 的距离 (二)重难点阐释 1.电场力做功的计算 ⑴定义式WFscosөqEscosө(只使用于 电场);

⑵据WABqUAB计算;

⑶据电场力做功与电势能变化的关系W-∆EP计算 ⑷据动能定理W电W非电=Ek2-Ek1进行求解。

二、高考要点精析 (一)电场力做功、电势能和电势 考点点拨 (1)静电力做功等于电势能的减少量 (2)电荷在电场中某点A的电势能,等于静电力把它从该点移到零势能位置时所作的功,即 (3)电场中某点的电势等于电荷在该点的电势能与其电荷量的比值, 电场力做的功、电势能和电势以及电荷量都有正负,要正确理解正负号的意义。计算式最好是带入正负号直接计算。电势和电势能均与参考点的选取有关。

考点精炼 1.将一正电荷从无穷远处移向电场中M点,电场力做功为6.010-9J,若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处,电场力做功为7.010-9J,则M、N两点的电势φm、φn有如下关系 ( ) A.m<n<0 B.n>m>0 C.n<m<0 D.m>n>0 (二)电势高低的判断 考点点拨 (1)沿着电场线电势降低,这是判断电势高低的最有效方法。

(2)借助电场力做功来判断。将正电荷从电场中一点A移到另一点B,若电场力做正功,电势能减少,则A点电势高于B点;
反之,若电场力做负功,电势能增加,则A点电势低于B点;
移动负电荷,情况正好相反。

第二课时 (三)电势差、电势与静电力做功 考点点拨 (1)电场中两点间的电势之差,叫做两点间的电势差 (2)电势差与静电力做功或 电势与零参考点的选取有关,而电势差与零参考点的选取无关,只与两点的位置有关。静电力做功与路径无关,决定于两点间的电势差。

【例3】有一带电荷量q -310-6C的点电荷,从电场中的A点移动到B点时克服电场力做功610-4J,从电场中的B点移动到C点时电场力做功910-4J,问 (1)AB、BC、CA间电势差各为多少 (2)如以B点电势为零,则A、C两点的点势各为多少电荷在A、C两点的电势能各为多少 考点精炼 3.如图所示,将一个电荷量为q 310-10C的点电荷沿电场中的一条电场线从A点移到B点的过程中,克服电场力做功610-9J。已知A点的电势为A - 4V,求B点的电势,并指出电场线的方向。

(四)由电场线、等势面判断电荷的运动情况 考点点拨 (1)等势面一定与电场线垂直,即跟电场强度的方向垂直;
在同一等势面上移动电荷时电场力不做功;
电场线总是从高等电势指向电势低等势面;

(2)等差等势面越密的地方电场强度越强,即等差等势面分布的疏密可以描述电场强弱。

(3)电荷的运动轨迹向所受合力(往往仅为电场力)的方向弯曲,由此判断电场力方向,进而确定电场力做功及电势能、动能的变化情况。

【例5】如图所示,a、b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为6V、4V和1.5V。一质子()从等势面a上某处由静止释放,仅受电场力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为v,则对质子的运动有下列判断,正确的是( ) b a c A.质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4.5eV B.质子从a等势面运动到c等势面动能减少4.5eV C.质子经过等势面c时的速率为2.25v D.质子经过等势面c时的速率为1.5v 解析质子由高等势面向低等势面运动,电势能减少,动能增加,A、B都错;
质子从等势面a到等势面b,由动能定理得,,质子从等势面a到等势面c,由动能定理得,,解得,D正确。

答案D 考点精炼 第三课时 (五)匀强电场的场强与电势差的关系 考点点拨 匀强电场中EU/d ,d为沿场强方向上两点间的距离。

推论匀强电场中,沿任一方向(等势面除外)两点间的电势差与两点间的距离成正比。

【例7】图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V、φB=3V、φC=-3V,由此可得D点电势φD=________V 解析匀强电场中,沿任一方向(等势面除外)两点间的电势差与两点间的距离成正比。连线AB与DC方向相同,且长度相同,故UABUDC=φA-φB=φD-φC=12V,故φD=9V (六)电场知识的综合应用 考点点拨 在历年高考试题中,电学知识常常是与力学知识联系起来考查。解答这一类题目的关键还是在力学上,只要在对物体进行受力分析时,注意对带电体所受的电场力进行分析,再应用力学相关规律(牛顿定律、运动学公式、动能定律等)即可求解。必须熟练掌握电场线、等势面、静电力做功、电势能、电势、电势差、电场强度与电势差的关系这些基本概念和规律,这是顺利解题的基础。

【例8】如图所示,在倾角37的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场,场强E 4.0103N/C,在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板。质量m 0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下,滑到斜面底端以与挡板相碰前的速率返回。已知斜面的高度h 0.24m,滑块与斜面间的动摩擦因数 0.30,滑块带电荷q -5.010-4C,取重力加速度g 10m/s2,sin37 0.60,cos370.80。求 (1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小;

(2)滑块在斜面上运动的总路程s和系统产生的热量Q。

(2)滑块最终将静止在斜面底端。因此重力势能和电势能的减少等于克服摩擦力做的功,(mg qE)hfs (3分) 解得滑块在斜面上运动的总路程s1 m 由能量守恒,系统产生的热量为 Q fs 0.96 J (2分) 考点精炼 8.如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和 Q相距分别为 h和0.25 h,将另一点电荷从 A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为零。若此电荷在A点处的加速度大小为,试求 (1)此电荷在B点处的加速度。

(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示) 考点精炼参考答案 5.D 解析先由等势面与电场线垂直,画出电场线,再根据轨迹向电场力的方向弯曲,判断电场力的方向,进而确定电场线方向。可以判定电场线从等势面c指向等势面a,故等势面a的电势最低;
带电质点从P点到Q点电场力做正功,若从Q点到P点电场力做负功,都有通过P点时的动能比通过Q点时小。D正确。

6.解根据,得 500 V/m. 7.解析把电荷q从A移到B电场力不做功,说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线AB即为等势线,电场方向应垂直于等势面,可见,选项A、B不正确。

V -173 V,B点电势比C点低173 V,因电场线指向电势降低的方向,所以场强方向必垂直于AB斜向下。场强大小V/m1000V/m。

故选项D正确。

3.如图所示,Q是带正电的点电荷,P1和P2为其电场中的两点。若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小,φ1、φ2为P1、P2两点的电势,则( ) A.E1E2,φ1φ2 B.E1E2,φ1φc B.EaEbEc C.φa-φb=φb-φc D.Ea=Eb=Ec 5.若带正电荷的小球只受到电场力作用,则它在任意一段时间内( ) A.一定沿电力线由高电势处向低电势处运动 B.一定沿电力线由低电势处向高电势处运动 C.不一定沿电力线运动,但一定由高电势处向低电势处运动 D.不一定沿电力线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动 6.一个带正电的质点,电量q2.010-9库,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力作的功为6.010-5焦,质点的动能增加了8.010-5焦,则a、b两点间的电势差Ua-Ub为( ) A.3104伏 B.1104伏 C.4104伏 D.7104伏 12. 在匀强电场中,将一电荷量为210-5C的负电荷由A点移到B点,其电势能增加了0.1J,已知A、B两点间距为2cm,两点连线与电场方向成60角,如图所示,问 (1)在电荷由A移到B的过程中,电场力做了多少功 (2)A、B两点间的电势差为多少 (3)该匀强电场的电场强度为多大 考点落实训练参考答案 1.B 由UEd,在d相同时,E越大,电压U也越大。因此UAB UBC,选B 2.C 根据电场线和等势面的分布可知试探电荷由a 点沿直线移到O点,电场力先作正功,再沿直线由O点移到c点的过程中,电荷沿等势面运动,电场力不作功,电势能不变化,故全过程电势能先减小后不变。

3.A 4.A 5.D 6.B 7.CD 8.A 9.ABD 10.C 13.解在D点mgsin30-FDsin30ma, 在C点mgsin30FDcos30maC D和C在同一等势面上,FDFC , 得aC 2gsin30-ag-a 质点从D到C的过程中运用动能定理可得mgLsin60m(vC2-v2),得 vC 12 用心 爱心 专心