(讲义)第1章 素养培优课2 电场能的性质-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

素养培优课(二)　电场能的性质 培优目标 1．掌握电势和电势能大小的判断方法。 2．理解电场中的功能关系和能量守恒定律。 3．会应用功能关系和能量守恒定律解决相关问题。 考点1　电势高低及电势能大小的 判断 1．电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 依据电场线方向 沿电场线方向，电势越来越低(电场线的方向就是电势降低最快的方向) 场源电荷判断法 离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低 根据电场力做功判断 正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷，情况恰好相反 根据Ep＝qφ判断 正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低 2．电势能大小的判断方法 判断角度 判断方法 做功判断法 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增大 电荷电势法 正电荷在电势越高的地方电势能越大；负电荷在电势越低的地方电势能越大 公式法 由Ep＝qφ，将电荷的大小、正负号一起代入公式。若Ep为正值，其绝对值越大表示电势能越大；如Ep为负值，其绝对值越小，表示电势能越大 能量守恒法 若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能减少；电荷动能减少，电势能增加 场源电荷判断法 离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大) 电场线法 顺着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能减少(或增加)，逆着电场线的方向，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或减少) 【典例1】　(多选)在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一正方形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则以下判断中正确的是(　　) A．由a→b，电势降低，电子的电势能减少 B．由b→c，电场对电子先做负功后做正功，总功为零 C．由c→d，电子的电势能增加 D．由d→a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零 思路点拨：(1)根据电势高低，分析电场力对电子做功的正负。 (2)根据等势线的分布情况分析电势的变化。 BD　[等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况如图所示，由图中电场线分布可知，从a到b电势逐渐降低，电子的电势能增加，A错误；再由等势线的分布可知，b、c在同一等势面上，沿直线由b到c电势先降低后升高，电场对电子先做负功，后做正功，总功为零，B正确；由c到d，电场对电子做正功，电子的电势能减少，C错误；a、d在同一等势面上，由d到a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零，D正确。] (1)同一条电场线上的两点，可用沿电场线方向，电势降低，比较两点电势高低，不在同一电场线上的两点，可画出过两点的等势面，再用沿电场线由高等势面指向低等势面比较两点电势高低。 (2)判断电势能增减时最常用的方法是将电荷从一点移至另一点，判断电场力做功的正、负，从而比较电荷具有电势能的增减情况。 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，虚线为等差等势线。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(　　) A．A点和B点的电势相同 B．正电荷从A点移至B点，电场力做正功 C．C点和D点的电场强度相同 D．负电荷从C点移至D点，电势能增大 B　[本题疑难之处是不清楚电场线的特点。A点和B点不在同一条等势线上，所以它们的电势不同，所以A错误；从A点至B点，电势降低，所以正电荷从A点移至B点，电场力做正功，所以B正确；根据电场的对称性可知，C点和D点的电场强度的大小相等，但是它们的方向不同，所以C错误；C点和D点在同一条等势线上，负电荷从C点移至D点，电势能不变，所以D错误。] 考点2　电场中的功能关系 功是能量转化的量度，每一种力做功必然伴随一种能量与其他能量的相互转化。 1．电场力做功实现了电势能与其他形式的能的相互转化，电场力做正功，电势能减少，电势能转化为其他形式的能；电场力做负功，电势能增加，其他形式的能转化为电势能。 2．重力做功实现了重力势能与其他形式的能的相互转化，重力做正功，重力势能减少，重力势能转化为其他形式的能；重力做负功，重力势能增加，其他形式的能转化为重力势能。 3．合外力做功实现了动能与其他形式的能的相互转化，合外力做正功，动能增加，其他形式的能转化为动能；合外力做负功，动能减少，动能转化为其他形式的能。 4．除重力(系统内弹力)以外的力做功实现了机械能与其他形式的能的相互转化，除重力(系统内弹力)以外的力做正功，机械