第7章 第2讲 电场能的性质 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

静电场 第七章 第2讲　电场能的性质 知识整合·基础落实 点拨学法·素养提升 第2讲 目 录 Contents 知识整合·基础落实 路径 电场方向 任何电场 返回目录 高考总复习·物理 　 势能 返回目录 高考总复习·物理 　 减少量 减少 增加 返回目录 高考总复习·物理 　 电势能 标 相对性 返回目录 高考总复习·物理 　 电势 不做功 高 低 越大 越小 返回目录 高考总复习·物理 　 电势 电势能 电场本身的性质 无关 无关 返回目录 高考总复习·物理 　 φA－φB 电场强度 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 定向移动 处处为零 垂直 返回目录 高考总复习·物理 　 √ × × × 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 点拨学法·素养提升 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 AC 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 BD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 ACD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 BCD 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 AD 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 第2讲 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 静电力做功和电势能 1．静电力做功 (1)特点：静电力做的功与电荷经过的________无关，只与电荷量和电荷移动过程起始位置和终止位置有关． (2)计算方法 ①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为带电体沿____________的位移． ②WAB＝qUAB，适用于____________. 2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的________，称为电势能． (2)说明：电势能具有相对性，通常把电荷在离场源无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为0. 3．静电力做功与电势能变化的关系 (1)静电力做的功等于电荷电势能的__________，即WAB＝EpA－EpB. (2)通过WAB＝EpA－EpB可知：静电力对电荷做多少正功，电荷的电势能就________多少；静电力对电荷做多少负功，电荷的电势能就________多少． (3)电势能的大小：由WAB＝EpA－EpB可知，若令EpB＝0，则EpA＝WAB，即一个电荷在电场中某点的电势能，等于把它从这点移到零势能位置时静电力所做的功． 电势　等势面 1．电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的__________与它的电荷量之比． (2)定义式：φ＝. (3)矢标性：电势是______量，有正负之分，正(负)号表示该点电势比零电势高(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． 2．等势面 (1)定义：电场中________相同的各点构成的面． (2)四个特点 ①在同一等势面上移动电荷时电场力__________. ②电场线一定与等势面垂直，并且从电势______的等势面指向电势______的等势面． ③等差等势面越密的地方电场强度________，反之________. ④任意两个等势面都不相交． 电势差 1．定义：在电场中，两点之间________的差值． 2．定义式：UAB＝φA－φB. 3．静电力做功与电势差的关系 (1)电荷q在电场中从A点移动到B点时，静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的__________之差．WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)＝qUAB，UAB＝. (2)电势差UAB由__________________决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB________，与零电势点的选取________. 4．电势差与电势的关系：UAB＝___________，UAB＝－UBA. 5．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式：UAB＝Ed，其中d为电场中两点间　沿电场方向　的距离． (2)电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向　电势降低　最快的方向；在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿____________方向每单位距离上降低的电势． 静电感应和静电平衡 1．静电感应 当把一个不带电的金属导体放在电场中时，导体的两端分别感应出等量的正、负电荷，“近端”出现与施感电荷异种的感应电荷，“远端”出现与施感电荷同种的感应电荷．这种现象叫静电感应． 2．静电平衡 (1)定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场的场强在导体内部大小相等且方向相反，使得叠加场强为零时，自由电荷不再发生____________，导体处于静电平衡状态． (2)处于静电平衡状态的导体的特点 ①导体内部的场强____________； ②导体是一个等势体，导体表面是等势面； ③导体表面处的场强方向与导体表面________； ④导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上； ⑤在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净电荷． 1．判断下列说法的正误． (1)电势和电势能是相对量，与参考平面的选取有关．(　 　) (2)电场强度为零的点，电势一定为零．(　 　) (3)电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关．(　 　) (4)电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向．(　 　) 2．关于静电场的等势面，下列说法正确的是(　 　) A．两个电势不同的等势面可能相交 B．电场线与等势面处处相互垂直 C．同一等势面上各点电场强度一定相等 D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功 命题点一　电场能的性质的理解 1．电势高低的四种判断方法 (1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低． (2)依据电场力做功：根据UAB＝eq \f(WAB,q)，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低． (3)电荷的正负：取无限远处电势为零，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． (4)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低． 2．电势能大小的四种判断方法 (1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大． (2)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． (3)公式法：由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行判断． (4)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大． (2024·湖北)(多选)关于电荷和静电场，下列说法正确的是(　　　) A．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B．电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C．点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将减小 D．点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从p点沿虚线pm、pn运动，被吸附到金属圆筒上．下列说法正确的是(　 　) A．p点的电势高于n点的电势 B．微粒在p点的电势能小于在m点的电势能 C．微粒从p到n的动能变化量大于从p到m的动能变化量 D．微粒从p到n的电势能变化量等于从p到m的电势能变化量 (多选)真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等．一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态．过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示．下列说法正确的是(　　　) A．a点电势低于O点 B．b点电势低于c点 C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能 命题点二　电势差与电场强度的关系 1．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)UAB＝Ed，d为A、B两点沿电场方向的距离． (2)沿电场强度方向电势降落得最快． (3)在同一直线上或相互平行的两条直线上距离相等的两点间电势差相等． 2．E＝在非匀强电场中的几点妙用 (1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系：当电势差U一定时，电场强度E越大，则沿电场强度方向的距离d越小，即电场强度越大，等差等势面越密． (2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系：如距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大；E越小，U越小． 3．解题思路 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2 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 (2024·河北)我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔．雷雨中某时刻，一古塔顶端附近等势线分布如图所示，相邻等势线电势差相等，则a、b、c、d四点中电场强度最大的是(　 　) A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 (多选)如图所示，正六棱柱上下底面的中心为O和O′，A、D两点分别固定等量异号的点电荷，下列说法正确的是(　　　) A．F′点与C′点的电场强度大小相等 B．B′点与E′点的电场强度方向相同 C．A′点与F′点的电势差小于O′点与D′点的电势差 D．将试探电荷＋q由F点沿直线移动到O点，其电势能先增大后减小 命题点三　电场线、等势面及运动轨迹问题 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． 2．判断电场力(或电场强度)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断电场强度的方向． 3．判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加． (2024·甘肃)(多选)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点．下列说法正确的是(　　　) A．粒子带负电荷 B．M点的电场强度比N点的小 C．粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D．粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 如图所示，两个带等量正电的点电荷，分别固定在绝缘水平桌面上的A、B两点，一绝缘圆形细管水平固定在桌面A、B两点间，且圆形细管圆心O位于A、B连线的中点．细管与A、B连线及中垂线交点分别为C、E、D、F.一个带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动．不计一切摩擦，下列说法正确的是(　 　) A．小球从C运动到D的过程中，速度先减小后增大 B．在两个带正电的点电荷产生的电场中，C点的电势比F点的电势低 C．小球在C、E两点的速度大小相等，有相同的电势能 D．小球在D、F两点所受的电场力相同 如图所示，虚线为位于O位置的点电荷形成电场中的等势面，已知三个等势面的电势差关系为φ1－φ2＝φ2－φ3，图中的实线为一带负电的粒子进入该电场后的运动轨迹，与等势面相交于图中的a、b、c、d四点，已知该粒子仅受电场力的作用，则下列说法正确的是(　 　) A．该粒子只有在a、d两点的动能与电势能之和相等 B．场源电荷是正电荷 C．φ1＞φ2＞φ3 D．电场力对该粒子先做负功后做正功 命题点四　静电场中的图像问题 1．v－t图像 根据v－t图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，可确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化． 2．φ－x图像 (1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零． (2)在φ－x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向． (3)在φ－x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后做出判断． 3．E－x图像 (1)在给定了电场的E－x图像后，可以由图线确定场强的变化情况，电势的变化情况，E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差．在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况． (2)在这类题目中，还可以由E－x图像假设某一种符合E－x图线的电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题． 4．Ep－x图像 (1)反映了电势能随位移变化的规律． (2)图线的切线斜率大小等于电场力大小． (3)可进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况 (2024·湖南)真空中有电荷量为＋4q和－q的两个点电荷，分别固定在x轴上－1和0处．设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是(　 　) A 　　　　　　B C 　　　　　　　D (多选)某条电场线是一条直线，上边依次有O、A、B、C四个点，相邻两点间距离均为d，以O点为坐标原点，沿电场强度方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示．一个带电荷量为＋q的粒子，从O点由静止释放，仅受电场力作用．则(　　　) A．若O点的电势为零，则A点的电势为－ B．粒子从A到B做匀速直线运动 C．粒子在OA段电势能减少量小于BC段电势能减少量 D．粒子运动到B点时动能为 将两个点电荷A、B分别固定在水平面上x轴的两个不同位置上，将一带负电的试探电荷在水平面内由A点的附近沿x轴的正方向移动到B点附近的过程中，该试探电荷的电势能随位置变化的图像如图所示，已知xAC＞xCB，图中过C点的水平虚线与图线相切，两固定点电荷带电荷量分别用qA、qB表示．则下列分析正确的是(　 　) A．两固定点电荷都带正电，且qA＞qB B．在AB连线内，C点的电场强度最小但不等于零 C．因试探电荷的电势能始终为正值，可知A、B两点间沿x轴方向的电场强度始终向右 D．如果将试探电荷的电性改为正电，则该电荷在C点的电势能最大 $$