第一章 素养提升课三 电场能的性质-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

素养提升课三　电场能的性质 [学习目标]　1.掌握电场强度、电势高低及电势能大小的判断方法。　2.理解电场中的v -t、E-x、φ -x和Ep-x图像的意义。 提升点一　电场强度、电势、电势差及电势能的比较 名称 电场强度 电势 电势差 电势能 意义 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 描述电场的做功的本领 描述电荷在电场中的能量 定义式 E＝ φ＝(Ep为电荷的电势能) UAB＝ Ep＝qφ 矢标性 矢量，方向为放在电场中的正电荷所受静电力的方向 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 决定 因素 场强由电场本身决定，与试探电荷无关 电势由电场本身决定，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，与电势零点的选取有关 联系 匀强电场中UAB＝Ed(d为A、B间沿电场强度方向上的距离)；电势沿着电场强度方向降低最快；UAB＝φA－φB，WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝qUAB (多选)如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝2 m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电量q＝－2×10－6C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10－5 J，由B移到C的过程中电场力做功6×10－6 J ，为方便计算，设B点电势为0，下列说法正确的是(　　) A．B、C两点的电势差UBC＝3 V B．A点的电势低于B点的电势 C．负电荷由C点移到A点的过程中，电势能减少 D．该电场的场强为1 V/m 审题指导：　(1)由电场力做功和电势差之间的关系U＝，可求出UAB和UBC； (2)由B点的电势为0，可求出φA和φC；进一步由A、B、C三点的电势可求出匀强电场的电场强度。 CD　[由B移到C的过程中电场力做功WBC＝6×10－6 J，则B、C两点的电势差为UBC＝＝ V＝－3 V，故A错误；点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10－5 J，则电场力做功为－1.2×10－5 J，A、B两点的电势差为UAB＝＝6 V，所以A点的电势高于B点的电势，故B错误；UCA＝－UBC－UAB＝－3 V，根据W＝qU得，负电荷由C移到A的过程中，电场力做正功，所以电势能减少，故C正确；取AB的中点D，因UAB＝6 V，则UAD＝3 V，而UAC＝－UCA＝3 V，则C、D为等势点，则C、D连线为等势线，因电场线与等势线垂直，且三角形ABC为等腰三角形，所以电场强度方向沿着AB方向由A指向B，因为BC＝2 m，∠CAB＝30°，所以AD＝BC·cos 30°＝3 m，而UAD＝E|AD|＝3 V，所以该电场的场强为1 V/m，故D正确。] 规律总结 1．同一电场线上两点电势大小的比较：沿电场线方向电势降低。 2．不同电场线上两点电势大小的比较：过两点作出等势线(面)，依据沿电场线方向电势降低的思路判断。 3．同一电荷在电场中两点具有的电势能大小的比较：将该电荷在两点间移动，判断电场力做功的正负，从而比较电荷在两点具有的电势能大小。 针对练1．如图所示，实线是匀强电场的电场线，带电粒子q1、q2分别从A、C两点以初速度v垂直射入电场，其运动轨迹分别是图中的ABC、CDA。已知q1带正电，不计粒子重力和阻力，则下列说法中正确的是(　　) A．q2也带正电 B．A点的电势低于C点的电势 学生用书第39页 C．电场力对q1做正功，对q2做负功 D．q1、q2的电势能均减小 D　[由做曲线运动的条件知q1所受电场力水平向右，q1带正电，故电场方向向右；q2所受电场力水平向左，故q2为负电荷，故A错误；电场线水平向右，沿电场线的方向电势降低，则A点的电势高于C点的电势，故B错误；由题图可知，电场力与运动方向成锐角，电场力对q1、q2都做正功，q1、q2的电势能都减小，故C错误，D正确。] 针对练2．如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，正方形ABCD的对角线BD边正好与图中竖直向上的直电场线重合，O点是正方形两对角线的交点。下列说法正确的是(　　) A．将一正电荷由A点移到B点，电荷的电势能增加 B．O点电势与C点电势相等 C．DO间的电势差等于OB间的电势差 D．在O点放置一负点电荷，该电荷所受电场力的方向竖直向下 D　[将一正电荷由A点移到B点，电场力做正功，电荷的电势能减小，故A错误；AC所在平面与BD垂直，与其它电场线不垂直，所以AC所在平面不是等势面，O点电势与C点电势不相等，故B错误；根据电场线的疏密程度可知DO间的电场