(讲义)第1章 素养提升课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(粤教版2019)

素养提升课(二)　电场能的性质 学习任务 1．熟练掌握描述电场能性质的物理量，灵活运用电场中的功能关系。 2．通过分析电势、电势能及电场力做功的综合问题，提高逻辑思维和科学思维能力。 3．会综合应用运动和力、功和能的关系，分析带电粒子在电场中的运动问题，提升科学推理能力。 　电势、电势差、电势能的比较 物理量 电势 电势差UAB＝φA－φB 电势能 区别 定义式 φ＝ UAB＝ Ep＝qφ 决定因素 由电场本身决定，反映电场能的性质 由电场和电场中两点间的位置决定 由电势和试探电荷共同决定 相对性 有，与零电势位置的选取有关 无，与零电势位置的选取无关 有，与零势能面的选取有关 联系 物理意义 都是描述电场能的性质的物理量 单位 伏特(V) 焦耳(J) 标矢性 都是标量，都有正、负之分 【典例1】　(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是(　　) A．电场强度的大小为2.5 V/cm B．坐标原点处的电势为1 V C．电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV ABD　[ac垂直于bc，沿ca和cb两方向的场强分量大小分别为E1＝＝2 V/cm、E2＝＝1.5 V/cm，根据矢量合成可知E＝2.5 V/cm，A正确；根据在匀强电场中平行线上等距同向的两点间的电势差相等，有φO－φa＝φb－φc，得φO＝1 V，B正确；电子在a、b、c三点的电势能分别为－10 eV、－17 eV和－26 eV，故电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，C错误；电子从b点运动到c点，电场力做功W＝(－17 eV)－(－26 eV)＝9 eV，D正确。] 电势能、电势、电势差、静电力做功的关系 [跟进训练] 1．(多选)如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系正确的有(　　) A．φA＞φB＞φC　　　　 B．EA＞EB＞EC C．UAB＜UBC D．UAB＝UBC AC　[沿电场线方向，电势越来越低，所以A点电势最高，C点电势最低，A正确；电场线越密集的地方电场强度越强，由题图可知，C点电场强度最强，A点电场强度最弱，B错误；由于BC间的电场强度大于AB间的电场强度，由U＝Ed可知，UAB＜UBC，C正确，D错误。] 　电场线、等势面和运动轨迹的综合问题 在电场中，电场线和等势面都是为了更好地描述电场而引入的，两者之间既有联系又有区别： (1)电场线始终与等势面垂直。电荷沿着电场线移动，电场力一定做功；电荷沿着同一等势面移动，电场力一定不做功。 (2)在同一电场中，等差等势面的疏密反映了电场的强弱，等差等势面密集处，电场线也密集，电场强；反之，电场线稀疏，电场弱。 (3)知道等势面，可画出电场线；知道电场线，也可画出等势面。 【典例2】　如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MN＝NQ，两带电粒子a、b从等势线2上的O点以相同的初速度飞出。仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则(　　) A．a一定带正电，b一定带负电 B．a加速度减小，b加速度增大 C．M、N两点间的电势差|UMN|等于N、Q两点间的电势差|UNQ| D．a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小 思路点拨：(1)电场线密的地方，电场强度大，受力大，加速度大。 (2)在非匀强电场中，可用U＝Ed定性判断沿电场线方向相等距离的电势差一般不相等。 B　[由题图所示带电粒子的运动轨迹，结合曲线运动的特点可知，带电粒子所受的电场力方向相反，即两粒子所带电荷性质相反，但因为电场线的方向不确定，故不能判断带电粒子所带电荷的性质，A错误；由电场线的疏密可知，a加速度减小，b加速度增大，B正确；因为是非匀强电场，故MN两点间的电势差并不等于NQ两点间的电势差，C错误；因为等势线1与2之间的电场强度比2与3之间的电场强度要大，故1、2之间的电势差大小要大于2、3之间的电势差大小，但两粒子所带的电荷量大小不确定，故无法比较动能变化量的大小，D错误。] 电场线、等势面、运动轨迹组合问题的两点技巧 (1)利用电场线与等势面垂直的特点，可以根据等势面的形状画出电场线，如果已知等势面电势的高低关系，则可以确定电场线的方向。 (2)带电粒子做曲线运动时，运动轨迹总是弯向粒子受力的方向，可以根据运动轨迹的形状判断粒子受到的电场力的方向，也可以得出电场力做功的情况及粒子的速度、动能和电势