第1章 素养拓展课(二) 电场能的性质（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（教科版2019）

素养拓展课(二)　电场能的性质 学习目标 1．巩固电势能、电势、电势差的概念． 2．掌握电场线和等势面的应用． 3．应用电场力做功和电势能的关系分析问题． 4．掌握电势高低判断和电势差的计算方法． [对应学生用书P34] 1．由电场线和等势面可以判断电场中各点电势的高低． 2．由电场线和等势面可以判断电荷在电场中移动时电场力做功的情况． 3．由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状和分布情况，可以绘制电场线的分布情况，从而确定空间中电场的分布． 4．由电场线或等差等势面的疏密可以定性地比较电场中两点的场强大小． 某电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且AB＝BC，则下列说法正确的是(　　) A．A、B、C三点的电场强度大小关系为EA＝EC＞EB B．A、B、C三点的电势大小关系为φA＝φC＞φB C．将一带负电粒子由A点经B点移至C点的过程中，电场力先做负功再做正功 D．将一带正电粒子由A点经B点移至C点的过程中，电势能先增大再减小 D　[由电场线分布可知EA＝EC＜EB，A错误．根据等势面与电场线垂直，以及电场的对称性作出等势面，可知A、C点在同一等势面上，B点电势高于A、C点电势，B错误．UAB＜0，UBC＞0，将一带负电粒子由A点经B点移至C点的过程中，电场力先做正功再做负功，C错误．将一带正电粒子由A点经B点移至C点的过程中，电场力先做负功再做正功，电势能先增大再减小，故D正确．] [训练1]　某平面区域电场线呈上下、左右对称分布，如图所示，已知M、N为区域中上下对称的两点．下列判断正确的是(　　) A．M点场强一定比N点场强大 B．M点场强一定与N点场强相同 C．将正电荷从M点沿虚线移动到N点，电场力做正功 D．电子在M点的电势能等于在N点的电势能 D　[由题意知，该电场是上下对称的，可知M点处与N点处的电场线的疏密程度相同，所以M点的电场强度与N点的电场强度大小相等，因为某点场强方向为电场线上该点的切线方向，M、N两点的场强方向不同，故A、B错误；由题意知，该电场是上下对称的，可知M点与N点的电势大小相等，将正电荷从M点沿虚线移动到N点，电场力做功为零，故C错误；M点与N点的电势相等，故电子在M、N两点的电势能相等，故D正确．] [训练2]　(多选)(2021·全国甲卷)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则(　　) A．一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功 B．一电子从a点运动到d点，电场力做的功为4 eV C．b点的电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右 D．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度最大 BD　[由图像可知b点和e点在同一等势面上，则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误； 由图像可知φa＝3 V，φd＝7 V. 根据电场力做功与电势能的变化关系有 Wad＝Epa·Epd＝(φa－φd)·(－e)＝4 eV B正确； 沿电场线方向电势逐渐降低，则b点的场强方向向左，C错误； 由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线的分布(如下图所示). 由上图可看出，b点电场线最密集，则b点的场强最大，D正确． 故选B、D．] 拓展点二　电场力做功与电势能变化的关系 如图所示，在真空中有两个带相等电荷量的正电荷q1和q2，它们分别固定在A、B两点，CD为A、B连线的中垂线．现将正电荷q3由C沿CD移至无限远处，在此过程中(　　) A．q3的电势能逐渐增加 B．q3的电势能先逐渐增加，后逐渐减少 C．q3受到的电场力逐渐减小 D．q3受到的电场力先逐渐增大，后逐渐减小 D　[CD线上各点场强方向均为C→D，场强大小先逐渐增大，再逐渐减小，所受电场力先逐渐增大，再逐渐减小，选项C错误，选项D正确；电场力一直对电荷q3做正功，电势能逐渐减小，选项A、B错误．] [题后总结]　判断电势能变化情况的步骤 (1)确定电场方向和静电力方向； (2)确定位移方向与静电力方向间的夹角，锐角时做正功，钝角时做负功； (3)利用“静电力做正功时电势能减少，做负功时电势能增加”来判断电势能的增减情况． [训练3]　(2021·全国乙卷)如图(a)所示，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷．由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图(b)中的虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等．若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为FM和FN，相应的电势能分别为EpM和EpN，则(　　) A．FM<FN，EpM>EpN　　　　 B．FM>FN，EpM>EpN C．FM<FN，EpM<EpN D．FM>FN，EpM<EpN A　[由图中等势面的疏密程度可知EM<EN 根据F＝qE可知FM<FN 由题可知图中电场线的方向是由金属板