【三维设计】2014届高三物理一轮 14年预测+目标定位+规律总结 6.2电场能的性质教学案 新人教版.docVIP

《三维设计》2014届高三物理一轮教学案（14年预测+目标定位+规律总结）：6.2电场能的性质 电场力做功与电势能 [想一想] 如图6－2－1所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，静电力做的功为多少？静电力做功与路径是否有关？若B点为零势能点，则＋q在A点的电势能为多少？ 图6－2－1 提示：静电力做功为W＝qEd，与路径无关，电势能为Ep＝qEd。 [记一记] 1．静电力做功 (1)特点：静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。 (2)计算方法 W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离。 WAB＝qUAB，适用于任何电场。 2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。 (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 [试一试] 1.如图6－2－2所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于M、N两点。M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点。现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是(　　) 图6－2－2 A．q的电势能逐渐减小 B．q的电势能逐渐增大 C．q的电势能先增大后减小 D．q的电势能先减小后增大 解析：选B　负电荷从A到B的过程中，电场力一直做负功，电势能增大，所以A、C、D均错，B对。 电势和等势面 [想一想] 某静电场的电场线分布如图6－2－3所示，试比较图中P、Q两点的电场强度的大小，及电势的高低。 图6－2－3 提示：根据电场线的疏密可判断P点场强大于Q点场强；由于沿着电场线的方向电势逐渐降低。P点电势高于Q点电势。 [记一记] 1．电势 (1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量q的比值。 (2)定义式：φ＝Ep/q。 (3)矢标性：电势是标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。 (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。 2．等势面 (1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。 (2)四个特点 等势面一定与电场线垂直。 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。 等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 [试一试] 2．如图6－2－4所示，虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等。实线为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，则下列说法中正确的是(　　) 图6－2－4 A．三个等势面中，a的电势最高 B．对于M、N两点，带电粒子通过M点时电势能较大 C．对于M、N两点，带电粒子通过M点时动能较大 D．带电粒子由M运动到N时，加速度增大 解析：选CD　由于带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向是由c指向b再指向a。根据电场线的方向指向电势降低的方向，故φcφbφa，选项A错。正电荷在电势高处电势能大，M点的电势比N点电势低，故在M点电势能小，B错。根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和保持不变，故粒子在M点的动能较大，选项C正确。由于相邻等势面之间电势差相等，因N点等势面较密，则ENEM，即qENqEM。由牛顿第二定律知，带电粒子从M点运动到N点时，加速度增大，选项D正确。 电势差，匀强电场中电势差与电场强度的关系 [想一想] 如图6－2－5所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100 V/m，则如何表示O、P两点的电势差？ 图6－2－5 提示：U＝Ed中d为两点沿电场线方向的距离。过P作PM垂直x轴交x于M，则d＝＝sin θ，又沿电场线方向电势逐渐降低，所以UOP＝－E·＝－10sin θ，故UOP＝－10sin θ V。 [记一记] 1．电势差 (1)定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力做的功WAB与移动的电荷的电荷量q的比值。 (2)定义式：UAB＝WAB/q。 (3)电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，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无关，与零电势点的选取无关。 2．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与场强的关系式：UAB＝Ed，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离。 (2)电场强度的方向和大小：电场中，场强方向是指电势降低最快的方向。在匀强电场中，场强在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。 [试一试] 3．如