第32讲电场能的性质-2024届高中物理一轮复习提升素养导学案（全国通用）

第32讲电场能的性质 学习目标 明确目标 确定方向 1电势能和电势 2电势差 3匀强电场中场强和电势差的关系 【知识回归】 回归课本 夯实基础 第一部分基础知识梳理 一、电场力做功和电能能的关系 1.电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关 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电场力所做的功 （2）电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp二二电势和等势面 1定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值。 2定义式：φ＝。 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。 5．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 ①等势面一定与电场线垂直。 ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 ③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。[注4] ④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 三、电势差 1．定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。 2．定义式：UAB＝ 3．电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。 四、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．电势差与电场强度的关系：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线方向的距离的乘积。即U＝Ed，也可以写作E＝。 2．公式U＝Ed的适用范围：匀强电场。 第二部分重难点辨析 1．电势高低的判断 判断依据 判断方法 电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷的正负 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 电势能的高低 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大 电场力做功 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 2．电势能大小的判断 公式法 将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小 电势法 正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大 做功法 电场力做正功，电势能减小 电场力做负功，电势能增加 能量守恒法 在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加 3.几种常见的典型电场等势面的对比分析 电场 等势面(实线)图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇等间距平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 两点电荷连线的中垂面上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 两点电荷连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高。关于中点左右对称或上下对称的点电势相等 【典例分析】 精选例题 提高素养 多选【例1】．在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP > OM，OM = ON，则小球（   ）    A．在运动过程中，电势能先增加后减少 B．在P点的电势能大于在N点的电势能 C．在M点的机械能等于在N点的机械能 D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 多选【例2】．如图甲所示，在平行于纸面的匀强电场中，有一个半径为0.2m的圆形区域ABCD，圆心为O。P为圆弧上的一个点，从A点出发沿逆时针运动，θ为PO连线旋转的角度，P点电势φ随θ变化情况如图乙所示，则（　　）    A．场强大小为10V/m B．电子在A点时的电势能为2eV C．电子在A点时所受电场力指向O点 D．电子沿圆弧运动过程中电场力做功 【例3】．如图所示，等量同种点电荷放在x轴上，O点为中心（　　）    A．   B．   C．   D．   多选【例4】．如图所示，在匀强电场中有边长为的等边三角形，三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心