第一章 专题提升2 电场能的性质-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

专题提升2　电场能的性质 [素养目标] 1.加深对电场强度、电势、电势差及电势能的认识。 2.理解E-x、-x、Ep-x等图像的意义,并会分析有关问题。 3.能利用动能定理、功能关系分析电场综合问题。 类型一　电场强度、电势、电势差、电势能 1.电场强度、电势、电势差、电势能的比较 电场强度 电势 电势差 电势能 定义式 E= =(Ep为电荷的电势能) UAB= Ep=q 标矢性 矢量,方向为放在电场中的正电荷所受电场力方向 标量,但有正负,正负号只表示大小 标量,有正负,正负号只表示A、B两点电势的相对高低 标量,有正负,正负号表示电势能的大小 续　表 电场强度 电势 电势差 电势能 决定因素 由电场本身决定,与试探电荷无关 由电场本身决定,与试探电荷无关,其大小与电势零点的选取有关,具有相对性 由电场本身和两点间位置决定,与试探电荷无关,与电势零点的选取无关 由电荷量和该点电势二者决定,与零电势能位置的选取有关 联系 匀强电场中UAB=Ed(d为A、B两点沿电场方向上的距离);电势沿着电场强度方向降低最快;UAB=A-B;WAB=EpA-EpB=qA-qB=qUAB 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 2.电势高低、电势能大小的判断思路 (1)由电场力做功判断。 (2)由电场线的方向判断。 [例1] 如图所示,将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧,两球在空间形成了稳定的静电场,实线为电场线,虚线为等势面。A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称。则(　C　) A.A点和B点的电势相等 B.C点和D点的电场强度相同 C.正电荷从A点移至B点,电场力做正功 D.负电荷从C点移至D点,电势能增大 解析:同一等势面上各点电势相等,所以A=C,沿着电场线方向电势降低,所以C>B,即A>B,选项A错误;C点和D点电场强度的方向不同,选项B错误;由W=qUAB可知正电荷从A点移至B点,电场力做正功,选项C正确;C点和D点位于同一等势面上,电势能不变,选项D错误。 首先学会应用电场线和等势面的分布分析判断电场强度和电势,再应用公式Ep=q和WAB=qUAB分析判断电势能和电场力做的功。 [对点训练1] (多选)如图所示,边长为2a的正方形ABCD的中心在直角坐标系xOy的原点O,AD平行于x轴,电荷量为-q的点电荷固定在G点(-2a,0),电荷量为+q的点电荷固定在H点(2a,0)。电荷量为+Q的点电荷在外力作用下从A点沿AD运动到D点,再沿DC运动到C点,则(　AC　) A.A、B两点的电场强度大小相等 B.A、B两点的电场强度方向相同 C.点电荷+Q从A到D的过程中,电势能增加 D.点电荷+Q从D到C的过程中,电势能保持不变 解析:由对称性可知,A、B两点的电场强度大小相等,方向不同,选项A正确,B错误;D点电势高于A点,则点电荷+Q从A到D的过程中,电势能增加,选项C正确;从D到C电势先升高后降低,则点电荷+Q从D到C的过程中,电势能先增加后减少,选项D错误。 类型二　静电场中常见的图像问题 静电场中五类图像的特点与应用 v-t 图像 根据v-t图像中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化,确定电场的方向、电势高低及电势能变化 -x 图像 ①电场强度的大小等于-x图像的斜率大小,电场强度为零处, -x图像存在极值,其切线的斜率为零; ②在-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向; ③在-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断 E-t 图像 根据题中给出的E-t图像,确定E的方向,再在草稿纸上画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布 E-x 图像 ①反映了电场强度随位移变化的规律; ②E>0表示电场强度沿x轴正方向,E<0表示电场强度沿x轴负方向; ③图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定 Ep-x 图像 ①反映了电势能随位移变化的规律; ②图线的切线斜率大小等于电场力大小; ③进一步判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况 [例2] (2022·上海交大附中期中)(多选)电荷量为Q1和Q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点,规定无穷远处电势为零,x轴上各点电势随x的变化关系如图所示。则(　BCD　) A.Q1的电荷量小于Q2的电荷量 B.G点处电场强度的方向沿x轴负方向 C.将带负电的试探电荷自G点静止释放,仅在电场力作用下一定不能到D点 D.将带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点,电场力先做正功后做负功 解析:由图知无穷远处的