必修 第三册 第1单元 第2课时 静电场中能的性质（PPT教学课件）-【百汇大课堂】2026年高考物理总复习下册·第1轮（浙江专用）

高考总复习 物理 必修　第三册 第2课时　静电场中能的性质 第一单元　静电场 路径 电场方向 任何电场 考点一　电场力做功　电势能和电势 电势能 相对 无限远 表面 考点一　电场力做功　电势能和电势 电势能 电荷量 标量 零电势 相对性 考点一　电场力做功　电势能和电势 相等 电场线 等势面 电势高 电势低 越大 越小 考点一　电场力做功　电势能和电势 考点一　电场力做功　电势能和电势 考点一　电场力做功　电势能和电势 B 考点一　电场力做功　电势能和电势 考点一　电场力做功　电势能和电势 A 考点一　电场力做功　电势能和电势 考点一　电场力做功　电势能和电势 φA－φB A、B两点沿电场方向的距离 考点二　电势差与电场强度的关系 考点二　电势差与电场强度的关系 考点二　电势差与电场强度的关系 考点二　电势差与电场强度的关系 AB 考点二　电势差与电场强度的关系 C 考点二　电势差与电场强度的关系 考点二　电势差与电场强度的关系 考点二　电势差与电场强度的关系 考点二　电势差与电场强度的关系 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 CD 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 D 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 D 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 D 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 C 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 D 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 考点三　电场线、等势面与粒子运动轨迹问题 请完成：课时提升训练（2） 温馨提示 谢谢观看！ 目标 定位 1.知道静电场中的电荷具有电势能，理解电势能、电势的含义，掌握电场力做功与电势能变化的关系。2.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系。3.会处理电场线、等势面与运动轨迹结合的问题。 1．静电力做功 (1)特点：静电力做功与______无关，只与起始和终止位置有关。 (2)计算方法 ①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿____________的距离。 ②WAB＝qUAB，适用于____________。 2．电势能 (1)定义：电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能，用符号Ep表示。 (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于_________的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 (3)电势能的相对性：电势能是______的，通常把电荷离场源电荷_________处的电势能规定为零，或把电荷在大地______上的电势能规定为零。 3．电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的_________与它的_________之比。 (2)定义式：φ＝。 (3)标矢性：电势是______，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比_________高(低)。 (4)相对性：电势具有_________，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。 4．等势面 (1)定义：电场中电势______的各点组成的面。 (2)特点 ①等势面一定与_________垂直。 ②在同一_________上移动电荷时静电力不做功。 ③电场线方向总是从_________的等势面指向_________的等势面。 ④等差等势面越密的地方电场强度______，反之______。 1．电势高低常用的两种判断方法 (1)沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)正电荷电势能大的地方电势较高，负电荷电势能大的地方电势较低。 2．电势能增、减的判断方法 (1)做功判断法：静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增大。 (2)公式法：Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep越大，电势能越大。 (3)能量守恒法：在电场中，当只有静电力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，则电势能减小，反之，动能减小，则电势能增大。 (4)电荷电势法：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。 [典例1] (2024·全国甲卷)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为k，其中k为静电力常量，多个点电荷产生的电场中某点的 电势，等于每个点电荷单独存在的该点的电势的 代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产 生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单 位是伏特)，则(　　) A．Q1<0，＝－2　 B．Q1>0，＝－2 C．Q1<0，＝－3 D．Q1>0，＝－3 解析：根据两点电荷周围的电势分布可知Q1带正电，Q2带负电；由图中电势为0的等势线可知k＋k＝0，由图中距离关系可知＝，联立解得＝－2，B正确。 [典例2] (2025·宁波检测)在一块水平放置的很大的接地金属平板上方附近固定着一个正电荷Q，a、b、c、d为过正电荷所在位置的竖直平面上的四个点，位置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．c点的电势高于d点的电势 B．c点的场强比d点的小 C．电荷量为q的负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 D．电荷量为q的正电荷从b点移到a点的过程中电场力做正功 解析：由静电感应可知，金属板上方的电场线垂直于金属板向下，则点电荷以及金属板周围的等差等势面分布如图所示。由图可知，c点的电势高于d点的电势，A正确；c点的等差等势面比d点的密集，则c点的场强比d点的大，B错误；因a点电势高于b点，则电荷量为q的负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，C错误；电荷量为q的正电荷从b点移到a点的过程中电场力做负功，D错误。 1．电势差 (1)定义：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差。 (2)定义式：UAB＝___。 2．电势差与电势的关系 UAB＝_________，UAB＝－UBA。 3．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)UAB＝Ed，d为_______________________________________。 (2)沿电场方向电势降低得最快 1．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)关系式：UAB＝Ed，d为A、B两点沿电场方向的距离。 (2)判断方法：沿电场强度方向电势降低最快。 (3)两个推论：①如图甲所示，C点为线段AB的中点，则有φC＝。 ②如图乙所示，AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD。 2．非匀强电场中公式U＝Ed的定性应用 (1)判断电场强度大小：根据E＝，等差等势面越密，电场强度越大。 (2)判断电势差的大小：根据U＝Ed，距离相等的两点间，E越大，U越大。 [典例3] (多选)如图所示，abcd为匀强电场中的一直角梯形，其平面与场强方向平行。已知ab＝ad＝2 cm，∠adc＝60°，a、b、d三点的电势分别为0 V、4 V、4 V，则(　　) A．c点的电势为10 V B．匀强电场的场强大小为400 V/m C．若将电子从a点移到b点，需克服电场力做功4 eV D．电子和质子分别放在d点时，具有相同的电势能 [典例4] (2025·台州模拟)电子焊接机中的电场线如图中虚线所示。圆弧形极板K为阴极，A为阳极，两极之间的距离为d，在两极之间加上高压U，有一电子在K极由静止被加速；不考虑电子重力，元电荷为e，则下列说法正确的是(　　) A．由K到A电势逐渐降低 B．A和K之间的电场强度大小为 C．A与KA中点的电势差大于 D．电子由K运动到A的过程中，其电势能增加了eU 解析：沿着电场线的方向电势降低，由K到A为逆着电场线方向，因此电势升高，A错误；A和K之间的电场为非匀强电场，B错误；从A到K电势降低，若K、A之间为匀强电场，则A与K、A中点的电势差为U1＝U，由题图可知，越靠近A电场线越密，即越靠近A电场强度越大，则A与K、A中点的电势差大于，C正确；电子由K运动到A的过程中，静电力做正功，电势能减少了eU，D错误。 等分法及其应用 (1)等分法 匀强电场中，如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的，采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。 (2)等分法的应用思路 1．判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向，选用轨迹和电场线(等势线)的交点判断速度方向更方便。 2．判断静电力的方向：根据轨迹的弯曲方向判断受力方向，从而分析电场线的方向或电荷的正负。 ①若已知电场线和轨迹，则所受静电力的方向与电场线(或电场线的切线)共线。 ②若已知等势线和轨迹，则所受静电力的方向与等势线垂直。 3．判断静电力做功的正负及电势能的增减：若静电力方向与速度方向成锐角，则静电力做正功，电势能减少；若静电力方向与速度方向成钝角，则静电力做负功，电势能增加。 [典例5] (多选)(2021·天津卷)两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示，相邻等势面间的电势差相等。虚线MPN是一个电子在该电场中的运动轨迹，轨迹与某等势面相切于P点。下列说法正确的是(　　) A．两点电荷可能是异种点电荷 B．A点的电场强度比B点的大 C．A点的电势高于B点的电势 D．电子运动到P点时动能最小 解析：根据电荷间等势面的分布情况可知两点电荷是同种电荷，又根据电子在该电场中的运动轨迹可判断电子一直受到排斥力，故可知两点电荷为同种负电荷，A错误；根据等势面的疏密程度可以判断A点的电场强度比B点的小，B错误；因为两点电荷是同种负电荷，电场线指向负电荷，故可知A点的电势高于B点的电势，C正确；根据电子的运动轨迹和电场线的方向可知，由M到P电场力做负功，由P到N电场力做正功，由M到P动能减小，由P到N动能增加，故电子运动到P点时动能最小，D正确。 [典例6] 如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线1、2、3分别为三条等势线，三条等势线与其中一条电场线的交点依次为M、N、Q点，已知MN＝NQ，电荷量相等的a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出，仅在静电力作用下，两粒子的运动轨迹如图中虚线a′、b′所示，则(　　) A．a粒子一定带正电，b粒子一定带负电 B．M、N两点电势差大小|UMN|等于N、Q两点电势差大小|UNQ| C．a粒子的加速度逐渐增大，b粒子的加速度逐渐减小 D．a粒子从出发至等势线3过程的动能变化量比b粒子从出发至等势线1过程的动能变化量小 解析：由题图可知，a粒子的轨迹方向向右弯曲，a粒子所受静电力方向向右，b粒子的轨迹向左弯曲，b粒子所受静电力方向向左，由于电场线方向未知，无法判断粒子的电性，A错误；由题可知，a所受静电力逐渐减小，加速度逐渐减小，b所受静电力逐渐增大，加速度增大，C 错误；已知MN＝NQ，由于MN段电场强度大于NQ段电场强度，所以M、N两点电势差大小|UMN|大于N、Q两点电势差大小|UNQ|，B错误；根据静电力做功公式W＝Uq，|UMN|>|UNQ|，a粒子从等势线2到3静电力做的功小于b粒子从等势线2到1静电力做的功，所以a粒子从出发至到达等势线3的动能变化量比b粒子从出发至到达等势线1的动能变化量小，D正确。 1．(2024·金华联考)为了避免雷击损坏建筑，我们常在建筑顶部安装避雷针，当低空带负电的云团靠近避雷针时，云团和地面之间形成电场，避雷针的顶端及周围形成的电场的等势面(相邻等势面间的电势差相等)和电场线分布情况如图所示，电场中有A、B、C、D、E五点，其中D、E为避雷针上的两点。则下列说法正确的是(　　) A．图中实线为等势线 B．A点电场强度大小可能等于B点电场强度大小 C．D点的电势低于E点的电势 D．电子在A点的电势能大于其在C点的电势能 解析：电场线是由正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷，故图中实线为电场线，根据等势线与电场线垂直，可知图中虚线为等势线，A错误；根据电场线越密，电场强度越大，可知A点电场强度大小小于B点电场强度大小，B错误；由题知，低空带负电的云团靠近避雷针，则电场线由避雷针指向低空带负电的云团，根据沿着电场线方向，电势不断降低，可知D点的电势高于E点的电势，C错误；根据沿着电场线方向，电势不断降低，可知C点的电势高于A点的电势，根据负电荷在电势越低处，电势能越大，可知电子在A点的电势能大于其在C点的电势能，D正确。 2．(2024·新阵地教育联盟开学考)如图所示，正方体ABCDEFGH的C、E两点放有电荷量均为＋q的点电荷，D、F两点放有电荷量均为－q的点电荷，M为EF的中点。下列说法正确的是(　　) A．M点的场强方向从F指向E B．A、B两点的场强相同 C．一个正试探电荷放在A处的电势能大于放在B处的电势能 D．一个负试探电荷放在B处的电势能等于放在G处的电势能 解析：E 、F两点处的点电荷在M点产生的电场由E指向F，C、D两点处的点电荷在M点产生的电场由F指向E，由等量异种点电荷电场分布特点可知，E、F两点处的点电荷在M点产生的电场强度大于C、D两点处的点电荷在M点产生的电场强度，则M点的场强方向从E指向F，A错误；由对称性可知，A、B两点的场强大小相等，方向相反(点拨：由等量异种点电荷电场分布特点可知，E、D两点处的点电荷产生的电场在A处的电场强度与C、F两点处的点电荷产生的电场在B处的 电场强度等大反向；E、D两点处的点电荷产生的电场在B处的电场强度与C、F两点处的点电荷产生的电场在A处的电场强度等大反向)，B错误；等量异种点电荷连线的中垂线上的电势处处相等，故平面ABGH为等势面，则一个正试探电荷放在A处的电势能等于放在B处的电势能，一个负试探电荷放在B处的电势能等于放在G处的电势能，C错误，D正确。 3．真空中某静电场电场线的分布如图所示，图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ，电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下正确的是(　　) A．φP＜φQ B．EQ＞EP C．此带电粒子带负电，它的电势能先变 大后变小 D．此带电粒子带正电，它的电势能先变大后变小 4.(2025·丽水检测)在匀强电场中建立一直角坐标系，如图所示，从O点沿＋y轴前进0.2 m到A点，电势升高10 V，从O点沿＋x轴前进0.2 m到B点，电势降低10 V，则匀强电场的电场强度大小和方向分别为(　　) A．大小为50 V/m，方向为B→A B．大小为50 V/m，方向为A→B C．大小为100 V/m，方向为B→A D．大小为100 V/m，方向为A→B 解析：由题意可知O点电势与A、B连线中点C电势相等，如图所示，OC连线为等势线，由于OC垂直于AB，故AB连线方向为电场方向，场强为E＝＝ V/m＝100 V/m，故电场 强度大小为100 V/m，方向为A→B，D正确。 $$