专题10静电场中的能量-2022年高考物理一轮复习讲重点

专题10静电场中的能量 1.理解电势的定义、定义式、单位，能根据电场线判断电势高低．学习目标 2.掌握电势差的表达式UAB＝φA－φB及UAB＝ 3.知道电场强度的另一种求法，理解电场强度的另一个单位“伏(特)每米”的意义． 4.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素，会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题． 5.会分析带电粒子在电场中的直线运动，掌握求解带电粒子直线运动问题的两种方法 知识链接 一、电势能 1．电势能：电荷在电场中具有的势能，用Ep表示． 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．表达式：WAB＝EpA－EpB. (1)静电力做正功，电势能减少； (2)静电力做负功，电势能增加． 3．电势能的大小：电荷在某点(A点)的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功EpA＝WA0. 4．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为零． 二、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比． 2．公式：φ＝. 3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V＝1 J/C. 4．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低． 三、电势差 1．定义：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压．UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA. 2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB>0，表示A点电势比B点电势高． 3．单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为伏特，符号是V. 4．静电力做功与电势差的关系 (1)公式：WAB＝qUAB或UAB＝. (2)UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时静电力所做的功． 四、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．在匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积． 2．公式：UAB＝Ed. 公式E＝的意义 1．意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离之比． 2．电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势． 3．电场强度的另一个单位：由E＝可导出电场强度的另一个单位，即伏每米，符号为V/m. 1 V/m＝1 N/C. 五、电容器 1．电容器：储存电荷和电能的装置．任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器． 2．电容器的充放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的能量储存在电容器中． (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量． 六、带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 1．利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析．适用于电场是匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等． 2．利用静电力做功结合动能定理分析．适用于问题涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，公式有qEd＝mv2－mv(匀强电场)或qU＝mv2－mv(任何电场)等． 专项训练 1．如图所示，虚线a、b和c是一个点电荷形成的电场中的三个等势面，一个质子从K点射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，下列说法正确的是（　　） A．这是由正电荷形成的静电场 B．a、b、c三个等势面中，c的电势最高 C．质子从K到L的过程中，电场力做正功 D．质子从M到N的过程中，电势能增加 【答案】A 【解析】A．根据轨迹的弯曲方向，可知质子受力向外，所以这是由正电荷形成的静电场。A正确； B．这是由正电荷形成的静电场，离正电荷越远，电势越低。B错误； C．质子从K到L的过程中，在靠近正电荷，所以斥力做负功。C错误； D．质子从M到N的过程中，在远离正电荷，斥力做正功，电势能减少。D错误。 故选A。 2．如图所示，ABC为正三角形，AB和AC边上放有带等量异种电荷的绝缘细棒，O为BC边中点，D为BC中垂线上O点右侧的一点，P为BC上的一点，选无穷远处电势为0，则下列说法正确的是（　　） A．O点和D点场强可能大小相等，方向相同 B．D点的电势一定高于P点 C．将一正检验电荷沿直线从O点移动到D点，电场力先做正功后做负功 D．将一负检验电荷沿直线从O点移动到P点，电势能减小. 【答案】B 【解析】A．将带电体看成无数对等量异种电荷，等量异种电荷的中垂线场强竖直向下，根据对称性以及电场强度的叠加原理可知，O点和D点的场强方向均为竖直向下，但由于D点比O点离带电体远，所以D点的场强小于O点的场强，故A错误； BCD．类比等量异种电荷周围的电势分布情