2020届高考物理一轮 专题17 电场的能的性质学案 新课标

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1、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：

2、 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：W=Fscosө=qEscosө（只使用于 电场）； ⑵据WAB=qUAB计算； ⑶据电场力做功与电势能变化

3、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6.0×10-9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移

4、向无穷远处，电场力做功为7.0×10-9J，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

5、 （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= -3×10-6C的点电荷，从电场中的A点移动到B点时克服电场力做功6×10-4J，从电场中的B点移动到C点时电场力做功9×10-4J，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 = +3×10-10C的点电荷沿电场中的

6、一条电场线从A点移到B点的过程中，克服电场力做功6×10-9J。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

7、，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

8、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UAB=UDC＝φA－φB＝φD－φC＝12V，故φD＝9V （六）电场知识的综合应用

9、☆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 = 4.0×103N/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

10、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 = -5.0×10-4C，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

11、 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。

12、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.E1>E2，φ1>φ2　　　　　　

13、　　　　　　B.E1>E2，φ1<φ2 C.E1φ2　　　　　　　　　　　　D.E1φb>φc　　　　　　　　　　B．Ea>Eb>Ec 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

14、．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=2.0×10-9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6.0×10-5焦，质点的动能增加了8.0×10-5焦，则a、b两点间的电势差Ua-Ub为（ ） A．3×104伏　　　　　　　　　　　　　B．1×104伏 C．4×104伏　　　　　　　　　　　　　D．7×104伏 12． 在匀强电场中，将一电荷量为2×10-5C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6

15、0°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U=Ed，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°-FDsin30°=ma， 在C点：mgsin30°+FDcos30°=maC D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=