2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：第7章第2節(jié)　電場能的性質(zhì)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

一、電勢能和電勢
1．電勢能
(1)電場力做功的特點(diǎn)：電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)。
(2)電勢能
①定義：電荷在電場中具有的勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到零勢能位置時電場力所做的功。
②電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：電場力做的功等于電勢能的減少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。
2．電勢
(1)定義：試探電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能與它的電荷量的比值。
(2)定義式：φ＝。
(3)矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)量，有正、負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢比零電勢高(低)。
(4)相對性：電勢具有相對性，同一點(diǎn)的電勢因選取零電勢點(diǎn)的不同而不同。
3．等勢面
(1)定義：電場中電勢相等的各點(diǎn)組成的面。
(2)四個特點(diǎn)
①等勢面一定與電場線垂直。
②在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功。
③電場線方向總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。
④等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大，反之越小。
二、電勢差
1．定義：電荷在電場中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時，電場力做功與移動電荷的電荷量的比值。
2．定義式：UAB＝。
3．電勢差與電勢的關(guān)系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。
三、勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
1．電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場線方向的距離的乘積。即U＝Ed，也可以寫作E＝。
2．公式U＝Ed的適用范圍：勻強(qiáng)電場。

1．思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
(1)電場中電場強(qiáng)度為零的地方電勢一定為零。 (×)
(2)沿電場線方向電場強(qiáng)度越來越小，電勢逐漸降低。 (×)
(3)A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時靜電力所做的功。 (×)
(4)A、B兩點(diǎn)的電勢差是恒定的，所以UAB＝UBA。 (×)
(5)等差等勢線越密的地方，電場線越密，電場強(qiáng)度越大。 (√)
(6)電場中電勢降低的方向，就是電場強(qiáng)度的方向。 (×)
2．(人教版選修3－1P22T3改編)(多選)某電場的電場線和等勢面如圖所示，下列說法正確的是(　　)

A．B點(diǎn)的電勢高于A點(diǎn)的電勢
B．把負(fù)電荷從A移到B，靜電力做正功，電勢能減少
C．負(fù)電荷從B移到A時，靜電力做負(fù)功
D．UAB＝UBA
[答案]　ABC
3．(人教版選修3－1P23思考討論改編)如圖所示，在E＝500 V/m的勻強(qiáng)電場中，a、b兩點(diǎn)相距d＝2 cm，它們的連線跟電場強(qiáng)度方向的夾角是60°，則Uab等于(　　)

A．5 V B．10 V
C．－5 V D．－10 V
[答案]　C
4．(人教版選修3－1P20T7改編)電場中某三條等勢線如圖中實(shí)線a、b、c所示。一電子僅在電場力作用下沿直線從P運(yùn)動到Q，已知電勢φa>φb>φc，這一過程電子運(yùn)動的v-t圖象可能是下圖中的(　　)

　　 A　　　　　B　　　　C　　　　D
A　[結(jié)合φa>φb>φc，由題圖等勢線的特點(diǎn)可確定此電場為非勻強(qiáng)電場，且Q點(diǎn)處電場強(qiáng)度小于P點(diǎn)處電場強(qiáng)度，電子僅在電場力作用下沿直線從P運(yùn)動到Q，做加速度越來越小的加速運(yùn)動，選項(xiàng)A正確。]

電勢高低和電勢能大小的判斷　[依題組訓(xùn)練]
1．電勢高低常用的兩種判斷方法
(1)沿電場線方向電勢逐漸降低。
(2)若UAB>0，則φA>φB；若UABφC－φB，可得φCφC，選項(xiàng)C正確；將負(fù)試探電荷從C點(diǎn)搬運(yùn)到B點(diǎn)，電場力做正功，選項(xiàng)D錯誤。]
　利用E＝定量計(jì)算
3.如圖所示，勻強(qiáng)電場方向平行于xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個半徑為R＝5 m的圓，圓上有一個電荷量為q＝＋1×10－8 C的試探電荷P，半徑OP與x軸正方向的夾角為θ，P沿圓周移動時，其電勢能Ep＝2.5×10－5sin θ(J)，則(　　)

A．x軸位于零勢能面上
B．電場強(qiáng)度大小為500 V/m，方向沿y軸正方向
C．y軸位于零勢能面上
D．電場強(qiáng)度大小為500 V/m，方向沿x軸正方向
A　[由Ep＝2.5×10－5sin θ(J)知，x軸上的勢能為零，是零勢能面，電勢沿y軸變化最快，電場線沿y軸方向，A正確，C錯誤；當(dāng)θ＝90°時，Ep＝2.5×10－5 J＝EqR，解得E＝500 V/m，又電勢能大于零，故電場強(qiáng)度的方向沿y軸負(fù)方向，B、D錯誤。]
4.如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢為0，點(diǎn)A處的電勢為6 V，點(diǎn)B處的電勢為3 V，則電場強(qiáng)度的大小為(　　)

A．200 V/m B．200 V/m
C．100 V/m D．100 V/m
A　[勻強(qiáng)電場的電場線與等勢面都是平行、等間距排列的，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢逐漸降低，取OA中點(diǎn)C，則C點(diǎn)電勢為3 V，連接BC即為電場中的一條等勢線，作等勢線的垂線，即電場中的電場線，如圖所示，由幾何關(guān)系可得，E＝＝＝200 V/m。故A正確。]
電場線、等勢面及運(yùn)動軌跡問題　[依題組訓(xùn)練]
1．(2018·天津高考)如圖所示，實(shí)線表示某電場的電場線(方向未標(biāo)出)，虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡，設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢分別為φM、φN，粒子在M點(diǎn)和N點(diǎn)時加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN，電勢能分別為EpM、EpN。下列判斷正確的是(　　)

A．vM