2018年高中物理 第一章 靜電場 1.6 電場能性質(zhì)的描述——電勢能和電勢學(xué)案 新人教版選修3-1.doc

電場能性質(zhì)的描述電勢能和電勢1、 考點突破：知識點考綱要求題型說明電場能性質(zhì)的描述電勢能和電勢1. 靜電力做功特點及計算；2. 理解靜電力做功與電勢能變化之間的關(guān)系；3. 掌握電勢的概念并能判斷場中不同位置電勢的高低；4. 掌握等勢面的特點。選擇題、計算題本知識點屬于高頻考點、難點，電勢能和電勢是電場能的性質(zhì)的描述的重要物理量，考查方向以場的能量為依托對電勢能、電勢等概念進行考查。二、重難點提示： 重點：1. 靜電力做功特點及計算； 2. 理解靜電力做功與電勢能變化之間的關(guān)系。難點：電勢的概念及電勢高低的判斷。一、電場力做功與電勢能1. 靜電力做功的特點（1）在電場中移動電荷時，電場力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)，可見靜電力做功與重力做功相似。（2）在勻強電場中，靜電力做的功WEqd，其中d為沿電場線方向的位移。2. 電勢能（1）定義：電荷在電場中具有的勢能。電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功。（2）靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做的功等于電勢能的減少量，即WAB。（3）電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零。二、電勢1. 電勢（1）定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值。（2）定義式：（3）標矢性：電勢是標量，其大小有正負之分，其正（負）表示該點電勢比電勢零點高（低）。（4）相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因零電勢點選取的不同而不同。（5）電場線法判斷電勢高低：沿著電場線方向電勢逐漸降低。2. 等勢面（1）定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面。（2）特點電場線跟等勢面垂直，即場強的方向跟等勢面垂直；在等勢面上移動電荷時電場力不做功；電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面；等差等勢面越密的地方電場強度越大；反之越??；任意兩等勢面不相交。幾種常見的典型電場的等勢面比較電場等勢面（實線）圖樣重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場兩簇對稱曲面，連線的中垂線上的電勢為零等量同種正點電荷的電場等勢面為兩簇對稱曲面，連線上，中點電勢最低，而在中垂線上，中點電勢最高例題1 如圖所示，在x軸上相距為L的兩點固定兩個等量異種點電荷Q、Q，虛線是以Q所在點為圓心、為半徑的圓，a、b、c、d是圓上的四個點，其中a、c兩點在x軸上，b、d兩點關(guān)于x軸對稱，則下列判斷正確的是 （）A. b、d兩點處的電勢相同B. 四個點中c點處的電勢最低C. b、d兩點處的電場強度相同D. 將一試探電荷q沿圓周由a點移至c點，q的電勢能減小思路分析：在兩等量異種點電荷產(chǎn)生的電場中，根據(jù)電場分布規(guī)律和電場的對稱性可以判斷，b、d兩點電勢相同，均大于c點電勢，b、d兩點場強大小相同但方向不同，選項A、B正確，C錯誤；將q沿圓周由a點移至c點，Q對其作用力不做功，Q對其作用力做正功，所以q的電勢能減小，選項D正確。答案：ABD例題2 兩個帶等量正電的點電荷，固定在圖中的P、Q兩點，MN為PQ連線的中垂線，交PQ于O點，A為MN上的一點，一帶負電的試探電荷q，從A點由靜止釋放，只在靜電力作用下運動，取無限遠處的電勢為零，則（）A. q由A向O的運動是勻加速直線運動B. q由A向O運動的過程電勢能逐漸減小C. q運動到O點時的動能最大D. q運動到O點時電勢能為零思路分析：q由A向O運動的過程中，電場力的方向始終由A指向O，但力的大小變化，所以電荷q做變加速直線運動，電場力做正功，q通過O點后在電場力的作用下做變減速運動，所以q到O點時速度最大，動能最大，電勢能最小，因無限遠處的電勢為零，則O點的電勢0，所以q在O點的電勢能不為零，故選項B、C均正確，選項A、D錯誤。答案：BC【方法提煉】帶電粒子運動軌跡類問題的解題技巧（1）判斷速度方向：帶電粒子軌跡的切線方向為該點處的速度方向。（2）判斷電場力（或場強）的方向：僅受電場力作用時，帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側(cè)，再根據(jù)粒子的正負判斷場強的方向。 （3）判斷電場力做功的正負及電勢能的增減：若電場力與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢能減少；若電場力與速度方向成鈍角，則電場力做負功，電勢能增加。滿分訓(xùn)練：如圖所示，A、B兩點是粒子在勻強電場中運動時經(jīng)過的兩個點，平行直線表示電場線，但方向未知，整個過程中只有電場力做功，已知粒子在A點的動能比B點大，則下列說法中正確的是（）A. 無論粒子是從A到B，還是從B到A，電場力均做負功B. 電場線方向從右向左C. 粒子的運動軌跡若為1，則粒子一定帶負電D. 無論粒子是帶正電還是負電，均不可能沿軌跡2運動思路分析：由于粒子在A點的動能比B點大，結(jié)合電場線與軌跡形狀（質(zhì)點做曲線運動時合力必指向凹側(cè)）進行分析，若粒子沿軌跡1運動，則在任意位置時粒子所受到的電場力一定水平向左，若粒子從A到B，則電場力做負功，從B到A，則電場力做正功，由此可知，A錯誤；此時若粒子帶正電，電場方向一定向左，且由A向B運動，若粒子帶負電，電場方向一定向右，且由B向A運動，均滿足粒子在A點的動能比B點大；若粒子沿軌跡2運動，則在任意位置時粒子所受到的電場力一定水平向右，同理可判斷此情況下粒子在A點的動能一定比B點的小，不符合題意，即符合題意的粒子一定沿軌跡1運動，由此可知B、C錯誤，D選項正確。答案：D