选修3-1 第六章 静 电 场 第2讲 电场的能的性质

备选多媒体展台 第2讲 电场的能的性质 备选视频展台 1.电势能、电势 2.电势差 3.匀强电场中电势差与电场强度的关系 4.静电现象的解释 状元微博 第六章 静电场 备选多媒体展台 1.静电感应实验 2.静电感应问题讨论 3.探究影响电荷间相互作用力的因素 4.库仑力的叠加 5.通过实例比较静电力和万有引力 6.电场力做功与电势能变化的关系 7.电势能概念的建立 8.在匀强电场中移动试探电荷电场力做的功 9.根据在电场中移动电荷电场力做功判定电势差 10.根据电势差判断在电场中移动电荷电场力做功 11.电容器的充电和放电 12.电容器电容概念的建立 13.研究影响平行板电容器电容的因素 抓住四个考点 1.电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系 2.电场中的功能关系 3.公式E＝U/d的拓展及应用技巧 突破三个考向 第2讲 电场的能的性质 疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 、突破难点的策略 2.易出现的错误点 3.典例1 【预测】 解析一个疑难 随堂 基础演练 备选视频展台 显示/隐藏

考纲点击 1.电势能、电势 在电场中，下列说法正确的是( )． A．某点的电场强度大，该点的电势一定高 ◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 1.电势能、电势 【思维驱动】 在电场中，下列说法正确的是(　　)． A．某点的电场强度大，该点的电势一定高 B．某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大 C．某点的场强为零，试探电荷在该点的电势能一定为零 D．某点的电势为零，试探电荷在该点的电势能一定为零 解析　电势虽然由电场本身决定，但它的大小与场强无因果关系，A错；电势高低由电场决定，而电势能的大小由电场和电荷共同决定，负电荷在电势较高处的电势能较小，故B错；场强为零的点，电势和电势能都不一定为零，故C错；由电势的定义式可知，电势为零和电势能为零是同一个点，D正确． 答案　D 解析/显隐

路径 电场方向 任何电场 电场 零势能 电势能 的减小量 ◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．电势能 (1)电场力做功 ①特点：电场力做功与______无关，只与____________有关． ②计算方法 a．W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿_________的距离. b．WAB＝qUAB，适用于__________． (2)电势能 ①定义：电荷在_______中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到__________位置时电场力所做的功． ②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于______ ___________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp. 路径 初、末位置 电场方向 任何电场 电场 零势能 电势能 的减小量

电势能Ep 电荷量q 标量 零电势 相对性 零电势点 电势相等 电场线 同一等势面 电势高 电势低 越大 越小 ◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 2．电势 (1)定义:试探电荷在电场中某点具有的_________与它的_______的比值． (2)定义式：φ＝Ep /q. (3)矢标性：电势是________，有正负之分，其正(负)表示该点电势比__________高(低)． (4)相对性：电势具有________，同一点的电势因选取________的不同而不同． 3．等势面 (1)定义：电场中________的各点组成的面． (2)四个特点 ①等势面一定与_________垂直． ②在____________上移动电荷时电场力不做功． ③电场线方向总是从________的等势面指向_______的等势面． ④等差等势面越密的地方电场强度______，反之_______. 电势能Ep 电荷量q 标量 零电势 相对性 零电势点 思考： 电场中电场强度为零的地方电势一定为零( ) 电势相等 电场线 同一等势面 电势高 电势低 越大 越小

考纲点击 2.电势差 下列说法正确的是( )． A．A、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功 ◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 2.电势差 【思维驱动】 下列说法正确的是(　　)． A．A、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功 B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分 C．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 D．A、B两点的电势差是恒定的，所以UAB＝UBA 解析/显隐

1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，_____________与移动电荷的________的比值． ◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，_____________与移动电荷的________的比值． 2．定义式：UAB＝WAB /q. 3．电势差与电势的关系： UAB＝___________，UAB＝－UBA. 4．影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB___________，与零电势点的选取_______． 电场力做功 电荷量 φA－φB 无关 无关 思考： 1.UAB与WAB成正比，与q成反比( ) 2.公式WAB=qUAB对任何电场都适用( )

考纲点击 3.匀强电场中电势差 与电场强度的关系 ◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 3.匀强电场中电势差 与电场强度的关系 【思维驱动】 E 解析/显隐

◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿_________方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作E＝U/d. 2．公式U＝Ed的适用范围：匀强电场. 电场线

◆ 01抓住四个考点◆ 考纲点击 4.静电现象的解释 【思维驱动】 解析　带正电的小球A放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电．因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向．而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变，B对． 答案　B 将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图示,下列说法正确的有(　　)． A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 解析/显隐

金属壳或金属网罩所包围的区域，不受______电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽． 发生迁移 ◆ 01抓住四个考点◆ 【知识存盘】 1．静电感应、静电平衡：把金属导体放在外电场中，导体内的自由电子受电场力作用而__________，使导体的两面出现等量的______电荷，这种现象叫静电感应；当导体内自由电子的定向移动_______时，导体处于静电平衡状态． 2．静电屏蔽 金属壳或金属网罩所包围的区域，不受______电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽． 发生迁移 异种 停止 外部

◆ 01抓住四个考点◆ 状元微博 本栏内容 结束

考向一 电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系 ◆02突破三个考向◆ 考向一 电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系 1．电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向． 2．电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面． 3．电场强度数值与电势数值无直接关系：电场强度大(或小)的地方电势不一定大(或小)，零电势可人为选取，而电场强度是否为零则由电场本身决定．

◆02突破三个考向◆ 【典例1】 (2012·福建理综，15)如图示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是(　　). A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在 B点的电势能 F’外 F电 F’电 F外 审题视角 1.因外力克服电场力对两正电荷做功，说明Q的电性，由此可判定A项正误. 2.由点电荷场强公式可判定B项正误. 3.用电场力做功与电势、电势能关系判定C、D项. 转 解析

连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高 ◆02突破三个考向◆ 【以题说法】 1.几种常见的典型电场的等势面比较 电场 等势面(实线)图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂面上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高

◆02突破三个考向◆ 【以题说法】

②等量同(异)种电荷的电场线和等势面(注意连线上、中垂线上的特点)； ◆02突破三个考向◆ 4.电场的对称性 解决一些不熟悉的、情境较复杂的关于电势、电场强度等判定的题目时，可抓住以下常见电场的电场线和等势面分布情况，并注意电场线、等势面对称性的应用． 如: ①孤立点电荷的电场线和等势面； ②等量同(异)种电荷的电场线和等势面(注意连线上、中垂线上的特点)； ③带电平行板间的电场线和等势面．

D．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 ◆02突破三个考向◆ 【变式跟踪1】 如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点．一带负电的粒子以速度vA经过A点向B点运动，一段时间后，粒子以速度vB经过B点，且vB与vA方向相反，不计粒子重力，下列说法正确的是(　　)． A．A点的场强小于B点的场强 B．A点的电势高于B点的电势 C．粒子在A点的速度小于在B点的速度 D．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 解析　如果电场为匀强电场并且场强方向向右，也可出现题干所述情况，A错误；带负电的粒子先向右减速后向左加速，其受力向左，电场线方向向右，故A点的电势高于B点的电势，B正确；带负电的粒子受到向左的力，由A到B电场力做负功，动能减小，速度减小，粒子在A点的速度大于在B点的速度，粒子在A点的电势能小于在B点的电势能，C、D错误． 答案　B 注意:过a、b两点的电场线附近的其它电场线的分布情况是怎样的？ 电荷在电场中由a运动到b的过程中受力情况如何？ 解析/显隐

1．若只有电场力做功―→电势能与动能之和保持不变； 2．若只有电场力和重力做功―→电势能、重力势能、动能之和保持不变； ◆02突破三个考向◆ 考向二 电场中的功能关系 1．若只有电场力做功―→电势能与动能之和保持不变； 2．若只有电场力和重力做功―→电势能、重力势能、动能之和保持不变； 3．除重力之外，其他各力对物体做的功―→等于物体机械能的变化． 4．所有力对物体所做的功―→等于物体动能的变化．

◆02突破三个考向◆ 【典例2】 如图所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J，电场力做的功为1.5 J．则下列说法正确的是(　　)． A．粒子带负电 B．粒子在A点的电势能比在B点少1.5 J C．粒子在A点的动能比在B点多0.5 J D．粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J F电 mg 解析　从粒子的运动轨迹可以看出，粒子所受的电场力方向与场强方向相同，粒子带正电，A错误；粒子从A点运动到B点，电场力做功1.5 J，说明电势能减少1.5 J，B错误；对粒子应用动能定理得：W电＋W重＝EkB－EkA，代入数据解得EkB－EkA＝1.5 J－2.0 J＝－0.5 J，C正确；粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功，电场力做功1.5 J，则粒子的机械能增加1.5 J，D正确． 答案　CD 审题导析 1.由粒子运动轨迹可知，粒子受电场力方向及粒子的电性. 2.由电场力做功与电势能变化之间的关系可判定粒子从A到B电势能增减情况. 3.用动能定理及能量守恒判定从A到B动能变化和机械能变化. 解析/显隐

1．功的定义法：由公式W＝Flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝qElcos θ. 2．电势差法：WAB＝qUAB. ◆02突破三个考向◆ 【以题说法】 1.电场力做功的计算方法 1．功的定义法：由公式W＝Flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝qElcos θ. 2．电势差法：WAB＝qUAB. 3．电势能变化法：WAB＝EpA－EpB. 4．动能定理法：W静电力＋W其他力＝ΔEk. 2.电场中的能量问题 1．如果只有电场力做功，则动能和电势能之间相互转化，动能(Ek)和电势能(Ep)的总和守恒，即： (1)ΔEp＝－ΔEk. (2)电场力做正功，电势能减少，动能增加． (3)电场力做负功，电势能增加，动能减少． 2．除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大；除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和变小． 3．若只有电场力和重力做功，则电势能和机械能之和保持不变.

◆02突破三个考向◆ 转 解析

考向三 公式E＝U/d的拓展及应用技巧 审题导析 E C(3,0) 1.匀强电场中沿某方向电势是均匀降落的. 2. OA中点C的电势为3V. ◆02突破三个考向◆ 考向三 公式E＝U/d的拓展及应用技巧 审题导析 1.匀强电场中沿某方向电势是均匀降落的. 2. OA中点C的电势为3V. 3.BC形成的面为等势面. 4.电场线与等势面垂直，且沿电场线各点电势依次降低. 5.由题中所给数据及规律，即可求出E的大小. E C(3,0) 解析/显隐

应用“一式二结论”巧解电场强度与电势差相关的问题． ◆02突破三个考向◆ 【借题发挥】 应用“一式二结论”巧解电场强度与电势差相关的问题． 1.一式: 2.二结论: 结论2　匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图示.

◆02突破三个考向◆ C 解析/显隐 本栏内容 结束

疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 2．突破策略 ◆03解析一个疑难◆ 疑难突破3 电场中的“拐弯现象” 1. “拐弯现象” 当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时，这种现象简称为“拐弯现象”，其实质为“运动与力”的关系． 2．突破策略 这类问题一般综合性较强，运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析 (1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向，指向轨迹的凹侧)从二者的夹角情况来分析电荷做曲线运动的情况． (2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题目中相互制约的三个方面 .若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．有时各种情景的讨论结果是归一的．

3．易出现的错误点 (1)误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向． (2)误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹． ◆03解析一个疑难◆ 3．易出现的错误点 (1)误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向． (2)误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹． (3)误认为未画出电场线的地方，场强为零． (4)错误地根据电场线方向来判断电场强度大小，应根据电场线的疏密来判断电场强度的大小.

电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，A对； ◆03解析一个疑难◆ 【典例】 (2011·江苏单科，8)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力.下列说法正确的有(　　). A.粒子带负电荷 B.粒子的加速度先不变，后变小 C.粒子的速度不断增大 D.粒子的电势能先减小，后增大 【教你审题】 解析 　电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，A对； 由电场线分布知电场力先不变，后越来越小，B对； 电场力一直做负功，粒子速度一直减小，电势能一直增加，C、D错． 答案　AB 轨迹偏转方向 粒子受电场力方向 电性 等势面 场强方向 疏密 场强大小 加速度大小 电场力大小及与轨迹的关系 -q 判断电场力作正、负功情况 确定电势能的变化情况 F 解析/显隐

◆03解析一个疑难◆ 【预测】 如图所示，在两等量异种点电荷连线上有D、E、F三点，且DE＝ EF ． K 、M、L分别为过D、E、F三点的等势面．一不计重力的带负电粒子，从a点射入电场，运动轨迹如 图中实线所示，以|Wab|表示该粒子从a点 到b点电场力做功的数值，以|Wbc|表示该 粒子从b点到c点电场力做功的数值，则(　　)． A．|Wab|＝|Wbc| B．|Wab|<|Wbc| C．粒子由a点到b点，动能减少 D．a点的电势较b点的电势低 解析　由等量异种点电荷的电场线特点可知靠近电荷处电场强度大，类比公式U＝Ed知|Uab|>|Ubc|，而W＝qU，所以|Wab|>|Wbc|，则A、B均错误；从带负电粒子的运动轨迹可知该粒子从a点到c点受到大体向左的作用力，故左侧为正电荷，从左向右电势降低，则D错误；粒子由a点到b点，电场力做负功，电势能增加，动能减少，则C正确． 答案　C 解析/显隐 本栏内容 结束

1 2 3 4 5 题号 D CD D AD D 目标 一、电势高低及电势能大小的判断 二、电势差及电场中的功能关系 随堂基础演练 ◆04随堂基础演练◆ 目标 一、电势高低及电势能大小的判断 二、电势差及电场中的功能关系 题号 1 2 3 4 5 点击右蓝框 出现 答案及解析 随堂基础演练 答案及解析 D CD D AD D 点击进入作业布置页面 本栏内容 结束

完成《创新设计》 05活页规范训练 本讲内容结束