2020届高考物理一轮 专题17 电场的能的性质学案 新课标

2020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：等势面一定与 垂直，即跟 的方向垂直；在同一等势面上移动电荷时电场力 功；电场线总是从电势 的等势面到电势 的等势面；任意两个等势面都不会 ；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： 电场d为 的距离（二）重难点阐释1电场力做功的计算：定义式：W=Fscos=qEscos（只使用于 电场）；据WAB=qUAB计算；据电场力做功与电势能变化的关系W=-EP计算据动能定理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m、n有如下关系 （ ）Amn0 Bnm0Cnm0 Dmn0（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（ ）bacA质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4.5eVB质子从a等势面运动到c等势面动能减少4.5eVC质子经过等势面c时的速率为2.25vD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E=U/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A15V、B3V、C3V，由此可得D点电势D_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UAB=UDCABDC12V，故D9V（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，cos37=0.80。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）h=fs （3分）解得滑块在斜面上运动的总路程：s=1 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5D 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/m=1000V/m。故：选项D正确。3如图所示，Q是带正电的点电荷，P1和P为其电场中的两点。若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，1、2为P1、P2两点的电势，则（ ）A.E1E2，12B.E1E2，12C.E12D.E1E2，1bcBEaEbEcCabbcDEaEbEc5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q=2.010-9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（ ）A3104伏B1104伏C4104伏D7104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1B 由U=Ed，在d相同时，E越大，电压U也越大。因此UAB UBC，选B2C 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。3A 4A 5D 6B 7CD8A 9ABD 10C13解：在D点：mgsin30-FDsin30=ma，在C点：mgsin30+FDcos30=maCD和C在同一等势面上，FD=FC ，得aC =2gsin30-a=g-a质点从D到C的过程中运用动能定理可得：mgLsin60=m（vC2-v2），得vC=