2016高考导航
考纲展示
1．物质的电结构、电荷守恒Ⅰ
2．静电现象的解释Ⅰ
3．点电荷Ⅰ
4．库仑定律Ⅱ
5．静电场Ⅰ
6．电场强度、点电荷的场强Ⅱ
7．电场线Ⅰ
8．电势能、电势Ⅰ
9．电势差Ⅱ
10．匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ
11．带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ
12．示波管Ⅰ
13．常见电容器、电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ
说明：带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强方向的情况.
热点视角
1．利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等，常以选择题的形式出现．
2．电场力的性质与平衡知识、牛顿运动定律相结合，分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题，是考查的热点．
3．电场力做功与电势能的变化及带电粒子在电场中的运动与牛顿运动定律、动能定理、功能关系相结合的题目是考查的另一热点．
4．电场知识与电流、磁场等相关知识的综合应用是考查的高频内容．
5．电场知识与生产技术、生活实际、科学研究等的联系，如示波管、电容式传感器、静电分选器等，都可成为新情景题的命题素材，应引起重视．
第一节电场力的性质
[学生用书P108]
一、电荷和电荷守恒定律
1．点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．
2．电荷守恒定律
(1)电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变．
(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．
1.(多选)一带负电的金属小球放在潮湿的空气中，一段时间后，发现该小球
上带的负电荷几乎不存在了．这说明( )
A ．小球上原有的负电荷逐渐消失了
B ．在此现象中，电荷不守恒
C ．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D ．该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律
答案：CD
二、库仑定律
1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．
2．公式：F ＝k q 1q 2r
2，式中的k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量． 3．适用条件：(1)点电荷；(2)真空．
2.(单选)如图所示，半径相同的两个金属小球A 、B 带有电
荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为F .
今用第三个半径相同的不带电的金属小球C 先后与A 、B 两个球接触后移开，这时，A 、B 两个球之间的相互作用力大小是( )
A.18F
B.14
F C.38F D.34
F 答案：A
三、电场强度
1．意义：描述电场强弱和方向的物理量． 2．公式
(1)定义式：E ＝F q
，是矢量，单位：N/C 或V/m. (2)点电荷的场强：E ＝k Q r
2，Q 为场源电荷，r 为某点到Q 的距离． (3)匀强电场的场强：E ＝U d
. 3．方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．
3.(单选)对于由点电荷Q 产生的电场，下列说法正确的是( )
A ．电场强度的定义式仍成立，即E ＝F Q
，式中的Q 就是产生电场的点电荷 B ．在真空中，电场强度的表达式为E ＝kQ r 2，式中Q 就是产生电场的点电荷 C ．在真空中，电场强度的表达式E ＝kq r
2，式中q 是检验电荷 D ．在Q 的电场中某点，分别放置电量不同的正、负检验电荷，电场力大小、方向均不同，则电场强度也不同
答案：B
四、电场线及特点
1．电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．
2．电场线的特点
(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处．
(2)电场线不相交．
(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．
(4)沿电场线方向电势降低．
(5)电场线和等势面在相交处互相垂直．
3．几种典型电场的电场线(如图所示)
4.(单选)如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是
( )
A ．这个电场可能是负点电荷的电场
B ．A 点的电场强度大于B 点的电场强度
C ．A 点的电势高于B 点的电势
D ．负电荷在B 点处受到的电场力的方向沿B 点切线方向
答案：B
考点一 对库仑定律的理解和应用 [学生用书P 109]
1．对库仑定律的理解
(1)F ＝k q 1q 2r 2，r 指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r 为两球心间距．
(2)当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．
2．电荷的分配规律
(1)两个带同种电荷的相同金属球接触，则其电荷量平分．
(2)两个带异种电荷的相同金属球接触，则其电荷量先中和再平分．
(单选)如图所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳
a 和
b ，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两
球心间的距离l 为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电
荷量的绝对值均为Q ，那么关于a 、b 两球之间的万有引力F 引和库仑力
F 库的表达式正确的是( )
A ．F 引＝G m 2l 2，F 库＝k Q 2
l 2 B ．F 引≠G m 2l 2，F 库≠k Q 2
l 2
C ．F 引≠G m 2l 2，F 库＝k Q 2
l 2 D ．F 引＝G m 2l 2，F 库≠k Q 2
l 2 [思路点拨] 两球壳质量分布均匀，能否认为质量集中在球心？两球所带电荷分布是否均匀？能否认为电荷集中在球心？
[解析] 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l 只有其半径r 的3倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看成质量集中于球心的质点，因此，可以应用万有引力定律．对于a 、b 的电荷而言，由于电荷间的引力，电荷在靠近的
一侧分布密集，等效距离小于l ，故F 库>k Q 2
l 2，D 正确． [答案] D
1.(单选)使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q 和＋
5Q 的电荷后，将它们固定在相距为a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 1，现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 2，则F 1与F 2之比为( )
A ．2∶1
B ．4∶1
C ．16∶1
D ．60∶1
解析：选D.F 1＝k 3Q ×5Q a 2＝15kQ 2a 2，接触后两球带电量均为Q ，则F 2＝k Q 2(2a )2＝kQ 2
4a 2，F 1∶F 2＝60∶1.
考点二 电场线与带电粒子的运动轨迹分析
[学生用书P 110]
1．电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：
(1)电场线是直线．
(2)电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行．
2．由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：
(1)粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．
(2)由电场线的疏密判断加速度大小．
(3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化．
(单选)(2015·四川名校检测)如图所示，虚线a 、b 、c 代表电场中的三条电场线，
实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P 、R 、Q 是这条轨迹上的三点，由此可知( )
A ．带电粒子在R 点时的速度大于在Q 点时的速度
B ．带电粒子在P 点时的电势能比在Q 点时的电势能大
C ．带电粒子在R 点时的动能与电势能之和比在Q 点时的小，比在P 点时的大
D ．带电粒子在R 点时的加速度小于在Q 点时的加速度
[审题点睛] (1)电场线方向未知，能否判断电场力的方向？
(2)若粒子由P 经R 到Q ，能否判定电场力做功正负？
(3)根据什么可判断R 、Q 两点的场强大小关系？
[解析] 根据牛顿第二定律可得ma ＝qE ，又根据电场线的疏密程度可以得出Q 、R 两点处的电场强度的大小关系为E R >E Q ，则带电粒子在R 、Q 两点处的加速度的大小关系为
a R >a Q ，故D 错误；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C 错误；根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在R 处所受电场力的方向为沿电场线向右，又由于该粒子带负电，则R 处电场的方向应该向左，根据等势面与电场线的关系可得R 、Q 两点处电势的关系为φR >φQ ，根据电势能与电势的关系E p ＝qφ及带电粒子的电性可得R 、Q 两点处电势能的关系为E p R
m v 2可得R 、Q 两点处速度大小的关系为v R >v Q ，故A 正确；P 、Q 两点处电势的关系为φP >φQ ，根据电势能与电势的关系E p ＝qφ及带电粒子的电性可得P 、Q 两点处电势能的关系为E p P [答案] A [方法总结] 求解这类问题的方法： (1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景． (2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况． 2.(单选)一负电荷从电场中A 点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运 动到B 点，它运动的v －t 图象如图所示，则A 、B 两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的( ) 解析：选C.由v －t 图可知负电荷在电场中做加速度越来越大的加速运动，故电场线应 由B 指向A 且A 到B 场强变大，电场线变密，选项C 正确． 考点三 静电力作用下的平衡问题 [学生用书P 110] 解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同，只不过是多了静电力而已． (2013·高考新课标全国卷Ⅱ改编)如图，在光滑绝缘水平面上， 三个带电小球a 、b 和c 分别位于边长为l 的正三角形的三个顶点上：a 、b 带 正电，电荷量均为q ，c 带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知 静电力常量为k .若三个小球均处于静止状态，求匀强电场场强的大小和c 球的 电量． [解析] 以小球c 为研究对象，其受力如图甲所示，其中F 库＝kqq c l 2，由平衡条件得：2F 库cos 30° ＝Eq c 即：3kqq c l 2＝Eq c ，E ＝3kq l 2 此时a 的受力如图乙所示，则 ????kq 2l 22＋????3kq 2l 22＝????k qq c l 22 得q c ＝2q 即当q c ＝2q 时a 可处于平衡状态，同理b 亦恰好平衡． [答案] 3kq l 2 2q [延伸总结] (1)解决静电力作用下的平衡问题，首先应确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”． (2)电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关；库仑力大小随距离变化而变化． 3.(多选)(2014·高考浙江卷)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面， 斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A ，细线与斜面平行．小球A 的质量为m ，电量为q .小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B ，两球心的高度相同，间距为d .静电力常量为k ，重力加速度为g ，两带电小球可视为点电荷．小球A 静止在斜面上，则( ) A ．小球A 与 B 之间库仑力的大小为kq 2d 2 B ．当q d ＝mg sin θk 时，细线上的拉力为0 C ．当q d ＝mg tan θk 时，细线上的拉力为0 D ．当q d ＝mg k tan θ时，斜面对小球A 的支持力为0 解析：选AC.根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为F ＝kq 2 d 2，选项A 正确；当细线上的拉力为0时，小球A 受到库仑力、斜面支持力、重力，由平衡条件得kq 2 d 2＝mg tan θ，解得q d ＝mg tan θk ，选项B 错误，C 正确；由受力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为0，选项D 错误． 考点四 带电体的力电综合问题 [学生用书P 111] 解决该类问题的一般思路 (2015·福州模拟)如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R 的半 圆形，固定在竖直面内，管口B 、C 的连线是水平直径．现有一带正电小球(可 视为质点)从B 点正上方的A 点自由下落，A 、B 两点间距离为4R ，从小球进入 管口开始，整个空间中突然加上一个匀强电场，电场力在竖直方向上的分力大 小与重力大小相等，结果小球从管口C 处脱离圆管后，其运动轨迹最后经过A 点．设小球运动过程中带电量没有改变，重力加速度为g ，求： (1)小球到达B 点时的速度大小； (2)小球受到的电场力的大小和方向； (3)小球经过管口C 处时对圆管壁的压力． [思路点拨] (1)电场力的竖直分力F y ＝mg ，方向向上还是向下？小球受到的场力的合力等于什么？ (2)小球经过A 点，说明F x 向左还是向右？从C →A 小球做什么运动？ [解析] (1)小球从开始自由下落到管口B 的过程中机械能守恒，故有： mg ·4R ＝12 m v 2B 解得v B ＝22gR . (2)由小球经过了A 点分析可知，电场力的竖直分力F y ＝mg ，方向向上，水平分力F x 方向向左，小球受到的合场力等于F x . 小球从B 运动到C 的过程中，由动能定理得： F x ·2R ＝12m v 2B －12m v 2C 小球从管口C 处脱离圆管后做类平抛运动，由于其轨迹经过A 点，故有： y ＝4R ＝v C t x ＝2R ＝12a x t 2＝F x 2m t 2 联立解得：F x ＝mg 电场力的大小为F ＝qE ＝F 2x ＋F 2y ＝2mg 方向与竖直方向成45°角偏左上方． (3)小球经过管口C 处时，向心力由F x 和圆管的弹力F N 提供，设弹力F N 的方向水平向 左，则F x ＋F N ＝m v 2C R 解得：F N ＝3mg (方向水平向左) 根据牛顿第三定律可知，小球经过管口C 处时对圆管壁的压力为F ′N ＝F N ＝3mg ，方向水平向右． [答案] (1)22gR (2)2mg ，与竖直方向成45°角偏左上方 (3)3mg ，方向水平向右 4.(2015·山西四校联考)如图所示，一表面光滑、与 水平方向成60°角的绝缘直杆AB 放在水平方向的匀强电场中，其下 端(B 端)距地面高度h ＝0.8 m ．有一质量为m ＝500 g 的带电小环套 在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好通过B 端的正下方P 点处．求： (1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向； (2)小环在直杆上匀速运动速度的大小v 0. 解析：(1)小环沿AB 杆匀速下滑，受力分析如图所示，小环共受3 个力，由图可知qE ＝3mg 离开直杆后小环只受重力和电场力作用，F 合＝2mg ＝ma 则a ＝2g ＝20 m/s 2，方向垂直于杆向下． (2)环离开直杆做类平抛运动，沿平行杆方向为匀速运动，有32 h ＝v 0t 垂直于杆方向为匀加速运动，有12h ＝12 at 2 解得v 0＝2 3 m/s. 答案：(1)20 m/s 2，垂直杆向下 (2)2 3 m/s [学生用书P 111] 思想方法——用对称法处理场强叠加问题 对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中，应用对称性不仅能帮助我们认识和探索某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题．利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的特点，出奇制胜，快速简便地求解问题． (单选)(2014·高考江苏卷)如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x 轴垂直于 环面且过圆心O .下列关于x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是( ) A ．O 点的电场强度为零，电势最低 B ．O 点的电场强度为零，电势最高 C ．从O 点沿x 轴正方向，电场强度减小，电势升高 D ．从O 点沿x 轴正方向，电场强度增大，电势降低 [审题点睛] 由于电荷在圆环上均匀分布，所以电场呈现出关于x 轴对称和关于环面对称的特点． [解析] 将整个圆环看做由两个半圆环组成，由对称性可知，这两个半圆环上的电荷在O 点的场强大小相等，方向相反，故合场强为零． x 轴上的合场强，由对称性可知，在圆环右侧的合场强方向沿x 轴向右，电势降低；左侧的合场强方向沿x 轴向左，电势降低，故O 点电势最高． 由于在O 点场强为零，距O 点无限远场强为零，因此沿x 轴向左、右两侧，电场强度都呈现出先增大后减小的特征．综上所述B 正确． [答案] B [总结提升] 本题也可用同号等量电荷模型求解，只要把圆环上的正电荷看做很多组同号等量电荷，就可利用其电场特点求解． 5.(单选)(2013·高考江苏卷)下列选项中的各14 圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是( ) 解析：选B.由对称原理可知，A 、C 图中在O 点的场强大小相等，D 图中在O 点场强 为0，B 图中两14圆环在O 点合场强应最大，因此选项B 正确． 1．(单选)(2015·辽宁大连一中模拟)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．如图所示，在半球面AB 上均匀分布正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R ，CD 为通过半球面顶点与球心O 的轴线，在轴线上有M 、N 两点，OM ＝ON ＝2R .已知M 点的场强大小为E ，则N 点的场强大小为( ) A.kq 2R 2－E B.kq 4R 2 C.kq 4R 2－E D.kq 4R 2＋E 解析：选A.左半球面AB 上的正电荷产生的电场等效为带正电荷为2q 的整个球面的电 场和带电荷－q 的右半球面的电场的合电场，则E ＝k 2q (2R )2 －E ′，E ′为带电荷－q 的右半球面在M 点产生场强大小．带电荷－q 的右半球面在M 点的场强大小与带正电荷为q 的左半 球面AB 在N 点的场强大小相等，则E N ＝E ′＝k 2q (2R )2 －E ＝kq 2R 2－E ，则A 正确． 2．(单选)(2015·湖北武汉摸底)水平面上A 、B 、C 三点固定着三个电荷量为Q 的正点电荷，将另一质量为m 的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O 点，OABC 恰构成一棱长为L 的正四面体，如图所示．已知静电力常量为k ，重力加速度为g ，为使小球能静止在O 点，小球所带的电荷量为( ) A.mgL 23kQ B.23mgL 29kQ C.6mgL 2 6kQ D.2mgL 26kQ 解析：选C.3k qQ L 2cos θ＝mg ，sin θ＝33，联立解得q ＝6mgL 2 6kQ . 3．(多选)(2015·北京考试院抽样测试)如图甲所示，真空中Ox 坐标轴上的某点有一个点电荷Q ，坐标轴上A 、B 两点的坐标分别为0.2 m 和0.7 m ．在A 点放一个带正电的试探电荷，在B 点放一个带负电的试探电荷，A 、B 两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x 轴正方向相同，静电力的大小F 跟试探电荷电荷量q 的关系分别如图乙中直线a 、b 所示．下列说法正确的是( ) A ． B 点的电场强度大小为0.25 N/C B ．A 点的电场强度的方向沿x 轴正方向 C ．点电荷Q 是正电荷 D ．点电荷Q 的位置坐标为0.3 m 解析：选BD.由两试探电荷受力情况可知，点电荷Q 为负电荷，且放置于A 、B 两点之间某位置，故B 正确，C 错误；设Q 与A 点之间的距离为l ，则点电荷在A 点产生的场强 为E A ＝kQ l 2＝F a q a ＝4×10－41×10－9N/C ＝4×105 N/C ，同理，点电荷在B 点产生的场强为E B ＝kQ (0.5－l )2 ＝F b q b ＝1×10－44×10－9 N/C ＝0.25×105N/C ，解得l ＝0.1 m ，所以点电荷Q 的位置坐标为x Q ＝x A ＋l ＝0.2 m ＋0.1 m ＝0.3 m ，故A 错误，D 正确． 4．(单选)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于 小球的直径．球1的带电荷量为q ，球2的带电荷量为nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F .现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知( ) A ．n ＝3 B ．n ＝4 C ．n ＝5 D ．n ＝6 解析：选D.由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷．由库仑 定律F ＝k Q 1Q 2r 2知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比．又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有q ×nq ＝nq 2×????q ＋nq 22 ，解之可得n ＝6，D 正确． 5.(单选)实线为三条方向未知的电场线，从电场中的M 点以相同的速度飞出a 、b 两个带电粒子，a 、b 的运动轨迹如图中的虚线所示(a 、b 只受电场力作用)，则( ) A ．a 一定带正电，b 一定带负电 B ．电场力对a 做正功，对b 做负功 C ．a 的速度将减小，b 的速度将增大 D ．a 的加速度将减小，b 的加速度将增大 解析：选D.因未知电场线的方向，故电荷的正负无法判定，A 错；由运动轨迹可知，a 、b 所受电场力方向与其运动方向夹角小于90°，均做正功，动能增大，B 、C 错误；a 向电场线疏处运动，电场力变小，加速度变小，b 向电场线密处运动，电场力变大，加速度变大，故D 正确． 6.(单选)(2013·高考海南卷)如图，电荷量为q 1和q 2的两个点电荷分别位于P 点和Q 点．已 知在P 、Q 连线上某点R 处的电场强度为零，且PR ＝2 RQ .则( ) A ．q 1＝2q 2 B ．q 1＝4q 2 C ．q 1＝－2q 2 D ．q 1＝－4q 2 解析：选B.由R 处场强为零可知两点电荷在该处所产生的场强必是等大反向，即两点 电荷必带有同种电荷，由E ＝k Q r 2有k q 1 PR 2＝k q 2QR 2，可得q 1＝4q 2，B 正确. 扫一扫 进入91导学网(https://www.doczj.com/doc/1d17480137.html, ) 电场强度 一、单项选择题 1．一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc 从a 运动到c ，已知质点的速率是递减的．关于b 点电场强度E 的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b 点的切线)( ) 解析：选D.因质点做减速运动，故其所受电场力F 的方向与v 的方向夹角为钝角，又 因为质点带负电荷，其所受电场力F 与电场强度E 方向相反，故只有选项D 正确，选项A 、 B 、 C 错误． 2.(2015·眉山模拟)如图所示，电荷量为Q 1、Q 2的两个正点电荷分别置于A 点和B 点，两点相距L .在以L 为直径的光滑绝缘半圆环上，穿着一个带电小球＋q (可视为点电荷)，在P 点平衡，P A 与AB 的夹角为α，不计小球的重力，则( ) A ．tan 3α＝Q 2Q 1 B ．tan α＝Q 2Q 1 C ．O 点场强为零 D ．Q 1＜Q 2 解析：选A.对小球受力分析如图所示，则F 1＝k Q 1q P A 2，F 2＝k Q 2q PB 2，tan α＝F 2F 1＝PB P A ，整理得tan 3α＝Q 2Q 1 ，选项A 正确． 3．(2015·广西四校调研)如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过M 点，再经过N 点．下列说法中正确的有( ) A ．粒子带负电 B ．粒子在M 点的动能大于在N 点的动能 C ．粒子从M 点到N 点电场力做正功 D ．粒子在M 点受到的电场力大于在N 点受到的电场力 解析：选C.由粒子的运动轨迹和电场线的方向可判断粒子带正电，A 错；粒子从M 向N 运动，相当于顺着电场线方向运动，粒子又是带正电，则电场力做正功，再由动能定理知，E k M 4.如图所示，将两个摆长均为l 的单摆悬于O 点，摆球质量均为m ，带电荷量均为q (q >0)．将另一个带电荷量也为q (q >0)的小球从O 点正下方较远处缓慢移向O 点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc 的三个顶点上时，两摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于( ) A.3mg B ．mg C ．23·kq 2l 2 D.3·kq 2 l 2 解析：选B.如图为a 处带电小球的受力示意图，其中F 为摆线对小 球的拉力，F 1和F 2分别为b 处带电小球和移动的带电小球对它的库仑力． 根据题意分析可得F 1＝F 2＝k q 2(3l )2 ，根据共点力的平衡知识可得F cos 30°＝k q 2(3l )2＋k q 2(3l )2cos 60°，mg ＝F sin 30°＋k q 2 (3l )2 sin 60°，联立以上两式解得F ＝3kq 2 3l 2或F ＝mg ，故选项中只有B 正确． 5.(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)如图，一半径为R 的圆盘上均匀分 布着电荷量为Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、b 、 d 三个点，a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ，在a 点处有一电 荷量为q (q >0)的固定点电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场 强的大小为(k 为静电力常量)( ) A ．k 3q R 2 B ．k 10q 9R 2 C ．k Q ＋q R 2 D ．k 9Q ＋q 9R 2 解析：选B.由b 点处场强为零知，圆盘在b 点处产生的场强E 1与q 在b 点处产生的场 强E 2大小相等，即：E 1＝E 2＝k q R 2，由对称性，圆盘在d 点产生的场强E 3＝k q R 2，q 在d 点产生的场强E 4＝k q 9R 2，方向与E 3相同，故d 点的合场强E d ＝E 3＋E 4＝k 10q 9R 2，B 正确，A 、C 、D 错误． 6.将两个质量均为m 的小球a 、b 用绝缘细线相连，竖直悬挂于O 点，其中球a 带正电、电荷量为q ，球b 不带电，现加一电场强度方向平行竖直平面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘悬线Oa 与竖直方向的夹角为θ＝30°，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为( ) A.mg 4q B.mg q C.mg 2q D.3mg 4q 解析：选B.取小球a 、b 整体作为研究对象，则受重力2mg 、悬线拉力 T 和电场力F 作用处于平衡，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F 的最小值为2mg sin 30°＝mg ，由F ＝qE 知A 、C 、D 错，B 对． 二、多项选择题 7.如图所示，两质量均为m 的小球A 和B 分别带有＋q 和－q 的电量，被绝缘细线悬挂，两球间的库仑引力小于球的重力mg .现加上一个水平向右的匀强电场，待两小球再次保持静止状态时，下列结论正确的是( ) A ．悬线OA 向右偏，OA 中的张力大于2mg B ．悬线OA 向左偏，OA 中的张力大于2mg C ．悬线OA 不发生偏离，OA 中的张力等于2mg D ．悬线AB 向左偏，AB 线的张力比不加电场时要大 解析：选CD.首先应用整体法对AB 整体分析，悬线OA 张力为2mg ，并且OA 处于竖直方向，选项C 正确；然后再采用隔离法以B 为研究对象分析，悬线AB 向左偏，其张力为电场力、库仑力与重力的合力，较不加电场时要大，选项D 正确，故答案为C 、D. 8.(2015·潍坊模拟)如图所示，在真空中一条竖直向下的电场线上有a 、b 两点．一带电质点在a 处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b 点时速度恰好为零．则下列说法正确的是( ) A ．该带电质点一定带正电荷 B ．该带电质点一定带负电荷 C ．a 点的电场强度大于b 点的电场强度 D ．质点在b 点所受到的合力一定为零 解析：选BC.带电质点由a 点释放后向上运动，可知合力方向向上，而质点所受重力竖直向下，故电场力一定竖直向上，与电场线方向相反，故该质点一定带负电，A 错，B 对；带电质点到b 点时速度又减为零，可知向上运动过程中，合力先向上又向下，因重力不变电场力减小，知a 点的场强大于b 点，C 对，D 错． ☆9.(2015·江西南昌二中检测)如图所示，两个带等量的正电荷的小球A 、B (可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上，P 、N 是小球A 、B 连线的水平中垂线上的两点，且PO ＝ON .现将一个带负电的小球C (可视为质点)，由P 点静止释放，在小球C 向N 点运动的过程中，下列关于小球C 的速度图象中，可能正确的是( ) 解析：选AB.在A 、B 连线的垂直平分线上，从无穷远处到O 点的电场强度先变大后变 小，到O 点变为零，负电荷沿垂直平分线从无穷远处向O 点运动，加速度先变大后变小，速度不断增大，在O 点加速度变为零，速度达到最大，v －t 图线的斜率先变大后变小；由O 点运动到无穷远，速度变化情况同另一侧速度的变化情况具有对称性．如果P 、N 距O 点足够远，B 正确，如果P 、N 距O 点很近，A 正确． ☆10.(2015·河南林州模拟)如图甲所示，Q 1、Q 2为两个被固定的点电荷，其中Q 1为正点电荷，在它们连线的延长线上有a 、b 两点．现有一检验电荷q (电性未知)以一定的初速度沿直线从b 点开始经a 点向远处运动(检验电荷只受电场力作用)，q 运动的速度图象如图乙所示．则( ) A ．Q 2必定是负电荷 B ．Q 2的电荷量必定大于Q 1的电荷量 C ．从b 点经a 点向远处运动的过程中检验电荷q 所受的电场力一直减小 D ．可以确定检验电荷的带电性质 解析：选AD.由图乙可知，检验电荷先减速后加速运动，若Q 2是正电荷，则在b 点右侧的电场方向必定向右，q 受力不可能改变方向，故Q 2一定为负电荷，故A 正确；根据点 电荷场强公式，设q 到Q 1、Q 2的距离分别为r 1、r 2，则q 所在处的场强为E ＝k Q 1r 21－k Q 2r 22 ，q 在b →a 运动过程中，受力向左，在a 点右侧运动过程中，受力向右．由于r 1>r 2，若Q 1 知，q 受力先向左后向右，且加速度先减小后增大，故C 错误；在b 处，若k Q 1r 21>k Q 2r 22 ，考虑到Q 1>Q 2，r 1>r 2，设q 移动的位移为Δx ，由数学知识可以证明，则一定有k Q 1(r 1＋Δx )2>k Q 2(r 2＋Δx )2 ，即E 始终朝一个方向，不符合题意，故在b 处必定有k Q 1r 21 ，场强E b 必定向左，而q 在b 处受力向左，因此q 电荷一定为正电荷，故D 正确． 三、非选择题 11．(2014·高考福建卷)如图，真空中xOy 平面直角坐标系上的A 、B 、C 三点构成等边 三角形，边长L ＝2.0 m ．若将电荷量均为q ＝＋2.0×10－6 C 的两点电荷分别固定在A 、B 点， 已知静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，求： (1)两点电荷间的库仑力大小； (2)C 点的电场强度的大小和方向． 解析：(1)根据库仑定律，A 、B 两点电荷间的库仑力大小为F ＝k q 2 L 2① 代入数据得F ＝9.0×10－3N.② (2)A 、B 两点电荷在C 点产生的场强大小相等，均为 E 1＝k q L 2③ A 、B 两点电荷形成的电场在C 点的合场强大小为 E ＝2E 1cos 30°④ 由③④式并代入数据得 E ≈7.8×103N/C 场强E 的方向沿y 轴正向． 答案：(1)9.0×10－3N (2)7.8×103N/C 方向沿y 轴正向 12．(2015·济南模拟)如图所示，空间存在着强度E ＝2.5×102N/C ，方 向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L ＝0.5 m 的绝缘细线，一端固定 在O 点，另一端拴着质量m ＝0.5 kg 、电荷量q ＝4×10－2C 的小球．现将 细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．取g ＝10 m/s 2.求： (1)小球的电性； (2)细线能承受的最大拉力； (3)当小球继续运动后与O 点水平方向距离为L 时，小球距O 点的高度． 解析：(1)由小球运动到最高点可知，小球带正电． (2)设小球运动到最高点时速度为v ，对该过程由动能定理有，(qE －mg )L ＝12 m v 2① 在最高点对小球由牛顿第二定律得， F T ＋mg －qE ＝m v 2L ② 由①②式解得，F T ＝15 N. (3)小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为a ， 则a ＝qE －mg m ③ 设小球在水平方向运动L 的过程中，历时t ，则L ＝v t ④ 设竖直方向上的位移为x ， 则x ＝12 at 2⑤ 由①③④⑤解得x ＝0.125 m 所以小球距O 点高度为x ＋L ＝0.625 m. 答案：(1)正电 (2)15 N (3)0.625 m 电场力做功常用计算方法 令狐文艳 电场力做功的计算是将电、力以及能量等相关知识点综合在一起来考查的，因此在高考中常常出现。同时由于涉及到的知识点比较多，常常令我们感觉有些难度，见了就害怕。其实对于这类题目虽然计算方法很多，但只要我们进行归纳总结，找出这些方法的基本思路和共同点，解题时就有了头绪。知道如何着手解题，做起来就容易多了。 解决电场力做功的问题我们必须认识到这是涉及“电场”、“力”、“功”三个方面的问题，因此这类题目我们就可以依据这三个方面的特点来解题。下面我们就根据这些特点总结出常用的几种计算电场力做功的方法。 方法及特点 根据功与力的关系和功与能的关系，可以将功 的计算转化为对力或能量的计算。在知道电场的主要参数后电场力和电势能都很容易计算出来，因此问题就能够解决。下面我们来看看具体的方法和它们的特点： 1、 利用功的定义计算：W FScos θ= 由于力F 是电场力，因此可以用F qE =计算，故有W qEScos θ=。在中学阶段由于数学限制，式中F 必须为恒力，即E 不变才可以计算，故该方法仅在匀强电场中适用。 2、 利用公式AB AB W qU =计算。电荷q 从A 点运动 到B 点，电势为变化AB U ，则电场力做功可 以用上式求解。对于匀强电场还可使用W qEd =。 3、 根据“功是能量改变的量度”使用公式 W ε=-?计算，其意义为电场力做功等于电势能的减小量，在一直电荷电势能时使用这种方法较为简便。 4、 利用动能定理进行计算。知道电荷动能的改 变量，减去除电场力之外的力所做的功即可 得到。这种方法在知道粒子在电场中的运动 状态时使用较好。 依据题目的特点选取适当的方法解题，问题就很容易解决，下面我们来看看解题的思路。 经典体验（1） 如图，地面上方有匀强电场， 取场中一点O为圆心在竖直面 内作半径为R=0.1m的圆，圆 平面与电场方向平行。在O点 固定电量Q=5×10-4C的负点电荷，将 质量为m=3g，电量为q=2×10-10C的 带电小球放在圆周上的a点时，它恰 好静止。若让带电小球从a点缓慢移 至圆周最高点b时，外力需作多少 功？ 体验思路：要求外力做功，由于在整个过程中 外力未知，故不能使用功的定义来 范文 2020年高三物理一轮复习课件：电场能的性质(共 1/ 17 26张PPT) 2020届高三物理一轮复习电场能的性质 [想一想] 如图所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，静电力做的功为多少？静电力做功与路径是否有关？若B点为零势能点，则＋q在A点的电势能为多少？提示：静电力做功为W＝qEd，与路径无关，电势能为Ep＝qEd。 3/ 17 [记一记] 1．静电力做功 (1)特点：静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。 (2)计算方法①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离。 ②WAB＝qUAB，适用于任何电场。 2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。 (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 试一试 1.如图所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于M、N两点。 M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点。 现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是 ( ) A．q的电势能逐渐减小 B．q的电势能逐渐增大 C．q的电势能先增大后减小 D．q的电势能先减小后增大解析：负电荷从A到B的过程中，电场力一直做负功，电势能增大，所以A、C、D均错，B对。 答案：B 5/ 17 [想一想] 某静电场的电场线分布如图所示，试比较图中P、Q两点的电场强度的大小，及电势的高低。 提示：根据电场线的疏密可判断P点场强大于Q点场强；由于沿着电场线的方向电势逐渐降低。 P点电势高于Q点电势。 2021届高三物理一轮复习电磁学静电场电场能的性质电势差静电力做功与 电势差的关系专题练习 一、填空题 1．在电场中把92.010C -?的正电荷从A 点移到B 点，静电力做功71.510J -?，再把这个电荷从B 点移到C 点时，克服静电力做功74.010-?J .求电势差AB U =______、BC U =______、AC U =______、 2．若将一个电量为3.0×10?10C 的正电荷，从零电势点移到电场中M 点要克服电场力做功9.0×10?9J ，则M 点的电势是______ V ；若再将该电荷从M 点移到电场中的N 点，电场力做功1.8×10?8J ，则M 、N 两点间的电势差U MN =______V 3．如图所示为一个点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线)，两相邻等势线间的电势差为4 V ，有一个带电荷量为q 、1.0×10－8C 的负电荷从A 点沿不规则曲线移到B 点，静电力做功为_____ J. 4．细胞膜的厚度约等于800nm、1nm=10-9m ），当膜的内外层之间的电压达0.4V 时，即可让一价钠离子渗透．设细胞膜内的电场为匀强电场，则钠离子在渗透时, 膜内电场强度约为 ________ V/m, 每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于 ____________J. 5．带电量6310C -+?的粒子先后经过电场中的A、B 两点，克服电场力做功，4610J -?，已知B 点的电势为50V ，则： (1)A、B 两点间的电势差为AB U =_____________、 (2)A 点的电势A ?=_____________、 (3)电势能的变化P E ?=_____________、 (4)把电量为6310C --?的电荷放在A 点，其电势能为P E =_____________、 6．如图是一匀强电场的电场线（未标出方向），电场中有a 、b 、c 三点，a 、b 相距4cm 、b 、c 相距10cm 、ab 库仑定律 电场力的性质 一、库仑定律 电荷守恒定律 1．点电荷 有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型． 2．电荷守恒定律 (1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． (2)带电实质：物体带电的实质是得失电子． (3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变． 3．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． (2)表达式：F ＝k q 1q 2 r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量． (3)适用条件：①真空中；②静止；③点电荷． [深度思考] 计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r 一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？ 答案 不一定．当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r 大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离． 二、电场、电场强度 1．电场 (1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质． (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值． (2)定义式：E ＝F q ，q 为试探电荷． (3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向． 3．场强公式的比较 4．电场的叠加 (1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和． (2)运算法则：平行四边形定则． 5．等量同种和异种点电荷的电场强度的比较 连线上O点场强最小，指 1．定义 为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱． 2．电场线的三个特点 (1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处； (2)电场线在电场中不相交； (3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 1.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A 电场复习指导意见 20XX 年课标版考试大纲本章特点 概念多、抽象、容易混淆。电场强度、电场力、电势、电势差、电势能、 电场力做功。 公式多。在帮助学生理解公式的来龙去脉、物理意义、适用条件的同时，可将其归类。 正负号含义多。在静电场中，物理量的正负号含义不同，要帮助学生正确理解物理量的正负值的含义。 知识综合性强。要把力学的所有知识、规律、解决问题的方法和能力应用 内 容要求说明 54．两种电荷．电荷守恒 55．真空中的库仑定律．电荷量 56．电场．电场强度．电场线．点电荷的场 强．匀强电场．电场强度的叠加 57．电势能．电势差．电势．等势面 58．匀强电场中电势差跟电场强度的关系 59．静电屏蔽 60．带电粒子在匀强电场中的运动 61．示波管．示波器及其应用 62．电容器的电容 63．平行板电容器的电容，常用的电容器 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 带电粒子在匀强 电场中运动的计算，只 限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况 到电场当中 具体复习建议 一．两种电荷，电荷守恒，电荷量（Ⅰ） 1．两种电荷的定义方式。（丝绸摩擦玻璃棒，定义玻璃棒带正点；毛皮 摩擦橡胶棒，定义橡胶棒带负电） 2．从物质的微观结构及物体带电方法 接触带电（所带电性与原带电体相同） 摩擦起电（两物体带等量异性电荷） 感应带电（两导体带等量异性电荷） 3．由于物体的带电过程就是电子的转移过程，所以带电过程中遵循电荷守恒。每个物体所带电量应为电子电量（基本电量）的整数倍。 4．知道相同的两金属球绝缘接触后将平分两球原来所带净电荷量。（注意电性） 二．真空中的库仑定律（Ⅱ）1．r r q kq F 2 2112 或 2 2121 12r q kq F F 方向在两点电荷连线上，满足同性相斥，异性相吸。2．规律在以下情况下可使用：（1）规定为点电荷；（2）可视为点电荷； （3）均匀带电球体可用点电荷等效处理，绝缘均匀带电球体间的库仑力可用库仑定律 2 21r q kq F 等效处理，但r 表示 两球心之间的距离。（其它形状的带电体不可用电荷中心等效） （4）用点电荷库仑定律定性分析绝缘带电金属球相互作用力的情况 两球带同性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 两球带异性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 3．点电荷库仑力参与下的平衡模型（两质量相同的带电通草球模型） 4．两相同的绝缘带电体相互接触后再放回原处 （1）相互作用力是斥力或为零（带等量异性电荷时为零） L mg F T α mgtg l q kq 2 2 1) sin 2(3 2 21sin 4cos l q kq mg T 第1节电场力的性质的描述 【高考目标导航】 【考纲知识梳理】 一、电荷、电荷守恒定律 1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。 2、元电荷：一个元电荷的电量为1．6×10－19C，是一个电子所带的电量。 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。 4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，系统的电荷总数是不变的． 注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。 二、库仑定律 1．内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2．公式：F=kQ1Q2／r2k＝9．0×109N·m2／C2 3．适用条件：（1）真空中；（2）点电荷． 点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。 点电荷很相似于我们力学中的质点． 注意：①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律 ②使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引”的规律定性判定。 三、电场 1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质．电荷间的作用总是通过电场进行的。 2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 3、电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。 四、电场强度 1．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度，表示该处电场的强弱 2．表达式：E＝F/q 单位是：N/C或V/m； E=kQ/r2（导出式，真空中的点电荷，其中Q是产生该电场的电荷） E＝U/d（导出式，仅适用于匀强电场，其中d是沿电场线方向上的距离） 3．方向：与该点正电荷受力方向相同，与负电荷的受力方向相反；电场线的切线方向是该点场强的方向；场强的方向与该处等势面的方向垂直． 4．在电场中某一点确定了，则该点场强的大小与方向就是一个定值，与放入的检验电荷无关，即使不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变，这一点很相似于重力场中的重力加速度，点定则重力加速度定，与放入该处物体的质量无关，即使不放入物体，该处的重力加速度仍为一个定值． 5、电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法则．（平行四边形法则和三角形法则） 6、电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关， 五、电场线： 是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线，客观并不存在． 1．切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向． 2．从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．3．疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小． 4．匀强电场的电场线平行且距离相等． 5．没有画出电场线的地方不一定没有电场． 6．顺着电场线方向，电势越来越低． 7．电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直． 2021年高考物理电磁场模型解题技巧 2．巧解电场能的性质问题 知识点一 电势能、电势 1．电势能 (1)电场力做功的特点 电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关． (2)电势能 ①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功． ②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即AB pA pB p W E E ΔE ＝－＝－ 2．电势 (1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能E p 与它的电荷量q 的比值． (2)定义式：p E φq . (3)矢标性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)． (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同． 3．等势面 (1)定义：电场中电势相等的各点组成的面． (2)四个特点 ①等势面一定与电场线垂直． ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功． ③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面． ④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小． 知识点二 电势差 1．定义：电荷在电场中，由一点A 移到另一点B 时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值． 2．定义式：AB U AB W q =. 3．电势差与电势的关系：U AB ＝φA －φB ，U AB ＝－U BA . 4．影响因素：电势差U AB 由电场本身的性质决定，与移动的电荷q 及电场力做的功W AB 无关，与零电势点的选取无关． 知识点三 匀强电场中电势差与电场强度的关系 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．即U ＝Ed ，也可以写作E U d =。 技巧一 巧判电势高低及电势能大小 1．电势高低的判断方法 高中物理求电场力做功的四种方法 徐高本 一、利用功的定义式W ＝FS 来求。 例1. 两带电小球，电荷量分别为+q 和q -，固定在一长度为l 的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E 的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图1所示。若此杆绕过O 点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为（ ） A. 零 B. qE l C. 2qE l D. πqE l +q -q O 图1 解析：+q 受到的电场力水平向右，q -受到的电场力水平向左。设+q 离O 点距离为x ，则q -离O 点的距离为x l -。在杆顺时针转过90°的过程中，电场力对两球做的功分别为 )(21x l qE W qEx W -== 所以总功为qEl x l qE qEx W W W =-+=+=)(21 故选项B 正确。 二、利用电场力做功等于电荷电势能增量的负值即ε?-=W 来求。 例2. 一平行板电容器的电容为C ，两板间的距离为d ，上板带正电，电荷量为Q ，下板带负电，电荷量也为Q ，它们产生的电场在无穷远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连，小球的电荷量分别为+q 和q -，杆长为)(d l l <。现将它们从无穷远处移到电容器的两板之间，处于图2所示的静止状态（杆与板面垂直）。在此过程中，电场力对两个小球所做总功的大小等于多少？（设两球移动过程中极板上电荷分布情况不变）。 图2 +Q -Q -q +q 解析：当小球从无穷远处移至图示位置时，设+q 处的电势为q -，1?处的电势为2?，则具有的电势能分别为 00211<-=>=?ε?εq q 对+q ：电势能增加了1?q ，所以电场力做负功11?q W -=；对q -：电势能减少了2?q ，所以电场力做正功22?q W =。电场力做的总功 )(2121??--=+=q W W W 因两板间的场强 ) (Cd Q d U E == 电场力做功和电势能、电势和电势差 一、目标与策略 学习目标： ● 类比重力场理解电场力的功、电势能的变化、电势能的确定方法、电势的定义以及电势差的意义；理解电势对静电场能的性质的描写和电势的叠加原理。 ● 明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系。 学习重点： ● 用电势以及等势面描写认识静电场分布。 ● 熟练地进行电场力、电场力功的计算。 学习难点： ● 电势这一概念建立过程的逻辑关系以及正、负两种电荷所导致的具体问题的复杂性。 学习策略： ● 类比法是我们认识问题或事物的科学方法，我们在学习中可以将库仑力与万有引力类比，将电场力的功及电势能与重力的功、重力势能等等相类比来学习，能够帮助我们更好的理解新知识。 二、学习与应用 （一）什么是电场？描述电场的力的性质的物理量有哪些？ （二）电场线有哪些特点？ 明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！ 知识要点——预习和课堂学习 认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听 课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补 充填在右栏。详细内容请学习网校资源ID ：#tbjx5#208883 知识回顾——复习 学习新知识之前，看看你的知识贮备过关了吗？ “凡事预则立，不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。 知识点一：电势与等势面 （一）电场力的功与电势能 （1）静电场中的功能关系 静电力对电荷做了功，电势能就发生变化，静电力对电荷做了多少功，就有多少电势能转化为其他形式的能，电荷克服静电力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电势能，也就是说，静电力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度，静电力做的功等于电势能的减少量，即W AB= 。 静电力做正功，电荷电势能一定，静电力做负功，电荷电势能一定。 （2）电势能的特点和大小的确定 ①零电势点及选取 电势能的数值是相对于参考位置来说的。所谓参考位置，就是电势能为零的位置，参考位置的选取是人为的，通常取或为参考点。 ②电势能的计算 设电荷的电场中某点A的电势能为Ep A，移到参考点O电场力做功为W AO，即W AO=E pA－E pO，规定O为参考点时，就有W AO= ，也就是说电荷在电场中某点的电势能等于将这个电荷从电场中的该点移到0电势点的过程电场力所做的功。 ③电势能的特点 相对性：电荷在电场中的电势能是相对于而言，没有规定零势能点时，电荷在该点的电势能没有确定的值。电势能高于零势能时为值，低于零势能时为值。 系统性：电势能是电荷和电场这一相互作用系统所共有，并非电荷所独有！ 状态量：只要电荷在电场中有一个位置，它就对应一个电势能。 电势能是量：有正、负号没有方向。 高三物理一轮复习——电场能的性质学案和训练 [考试标准] 知识梳理 一、静电力做功和电势能 1．静电力做功 (1)特点：静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关． (2)计算方法 ①W ＝qEd ，只适用于匀强电场，其中d 为带电体在沿电场方向的位移． ②W AB ＝qU AB ，适用于任何电场． 2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能． (2)说明：电势能具有相对性，通常把无穷远处或大地的电势能规定为零． 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减少量，即W AB ＝E p A －E p B . (2)通过W AB ＝E p A －E p B 可知：静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少． (3)电势能的大小：由W AB ＝E p A －E p B 可知，若令E p B ＝0，则E p A ＝W AB ，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零势能位置过程中静电力所做的功． 自测1 关于静电力做功和电势能的理解，下列说法正确的是( ) A ．静电力做功与重力做功相似，均与路径无关 B ．正电荷具有的电势能一定是正的，负电荷具有的电势能一定是负的 C ．静电力做正功，电势能一定增加 D ．静电力做功为零，电荷的电势能也为零 答案 A 二、电势 等势面 1．电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值． (2)定义式：φ＝E p q . (3)矢标性：电势是标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)． (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取电势零点的不同而不同． 2．等势面 (1)定义：电场中电势相同的各点组成的面． (2)四个特点： ①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功． ②电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面． ③等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小． ④任意两个等势面都不相交． 自测2(2016·全国卷Ⅲ·15)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 答案B 解析若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错；电场线一定与等势面垂直，B对；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相等，C错；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，D错． 三、电势差 1．定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力所做的功W AB与移动电荷的电荷量q的比值． 2．定义式：U AB＝W AB q. 3．影响因素 电势差U AB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功W AB无关，与电势零点的选取无关． 4．电势差与电势的关系：U AB＝φA－φB，U AB＝－U BA. 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：U AB＝E·d，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离． (2)在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势． 自测3(多选)关于电势差的计算公式，下列说法正确的是() A．电势差的公式U AB＝W AB q说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正比，与移动电荷 的电荷量q成反比 高三物理知识点总结电场 1.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k=9.0109N?m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 2.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.6010-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍 3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C)，是矢量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的电量(C)｝ 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r：源电荷到该位置的距离(m)，Q：源电荷的电量｝ 5.电场力：F=qE{F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量 (C)，E:电场强度(N/C)｝ 6.匀强电场的场强E=UAB/d{UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝ 7.电势与电势差：UAB=B，UAB=WAB/q=-EAB/q 8.电场力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两 点沿场强方向的距离(m)｝ 9.电场力做功与电势能变化EAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值) 10.电势能：EA=qA{EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量 (C)，A:A点的电势(V)｝ 11.电势能的变化EAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝ 12.电容C=Q/U(定义式,计算式){C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容C=S/4kd(S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，：介电常数) 常见电容器〔见第二册P111〕 14.带电粒子在电场中的加速(V o=0)：W=EK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L=V ot(在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动 d=at2/2，a=F/m=qE/m 注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分; (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低, 经典课时作业 电场力的性质的描述 （含标准答案及解析） 时间：45分钟 分值：100分 1.如图所示带正电的金属圆环竖直放置,其中心处有一电子,若电子某一时刻以初速度v 0从圆环中心处水平向右运动,则此后电子将( ) A.做匀速直线运动 B.做匀减速直线运动 C.以圆心为平衡位置振动 D.以上选项均不对 2.如图所示,两个完全相同的绝缘金属壳a ?b 的半径为R,质量为m,两球心之间的距离为l=3R.若使它们带上等量的异种电荷,电荷量为q,那么两球之间的万有引力F 引,库仑力F 库分别为( ) 22 22222222 222222A.F ,F B.F ,F k C.F G F k D.F G ,,F k m q m q G k G l l l l m q m q l l l l ==≠≠≠==≠引引库库引引 库库 3.带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:①在电场线上运动,②在等势面上做匀速圆周运动.该电场可能由( ) A.一个带正电的点电荷形成 B.一个带负电的点电荷形成 C.两个分立的带等量负电的点电荷形成 D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成 4.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M 点,再经过 N 点,可以判定( ) A.M点的电势大于N点的电势 B.M点的电势小于N点的电势 C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力 5.一负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的v-t图象如图所示,则A?B两点所在区域的电场线分布情况可能是( ) 6.如图所示,把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B.现给小球B一个垂直AB连线方向的速度v0,使其在水平桌面上运动,则( ) A.若A?B为同种电荷,B球一定做速度变大的曲线运动 B.若A?B为同种电荷,B球一定做加速度变大的曲线运动 C.若A?B为异种电荷,B球可能做加速度?速度都变小的曲线运动 D.若A?B为异种电荷,B球速度的大小和加速度的大小可能都不变 7.竖直平面内,一带正电的小球,系于长为L的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定为O 点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,场强的大小为E.已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力.现先把小球拉到图中的P1处,使轻线伸直,并与场强方向平行,然后由静止释放小球.已知小球在经过最低点的瞬间,因受线的拉力作用,其竖直方向上的速度突变为零,水平方向分量没有变化,则小球到达与P1点等高的P2时线上张力T为( ) A.mg B.2mg C.3mg D.4mg 8.如图,M?N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°,电荷量相等?符号相反的两个点电荷分别置于M?N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将 21.电场能的性质的描述 一、单项选择题(每小题6分,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的) 1.如图所示,电场中的一簇电场线关于y轴对称分布,O点是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x轴上,则() A.M点电势比P点电势高 B.OM间的电势差等于NO间的电势差 C.一正电荷在O点的电势能小于在Q点的电势能 D.将一负电荷从M点移到P点,电场力做正功 【解析】选D 2.在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图中实线所示。一带正电、初速度不为零的小球从桌面上的A点开始运动,到C点时,突然受到一个外加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示小球在C点的速度。则下列判断中正确的是() A.小球在A点的电势能比在B点的电势能小 B.恒力F的方向可能水平向左 C.恒力F的方向可能与v方向相反 D.在A、B两点小球的速率不可能相等 【解析】选B 3.如图所示,真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴。理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示,则() A.x2处场强大小为 B.球内部的电场为匀强电场 C.x1、x2两点处的电势相同 D.假设将试探电荷沿x轴移动,则从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功相同 【解析】选A 4.空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,x轴上有B、C两点,则下列说法中正确的有() A.B点的场强小于C点的场强 B.同一试探电荷在B、C两点的电势能可能相同 C.负电荷沿x轴从B点移到C点的过程中,电势能先减小后增大 D.B点电场强度沿x轴的分量与C点电场强度沿x轴分量方向相同 【解析】选C 5.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则() A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ 静电场 第1课时 电场力的性质 考点梳理 一、电场强度 1．静电场 (1)电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场． (2)电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度 (1)物理意义：表示电场的强弱和方向． (2)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度． (3)定义式：E ＝F q . (4)标矢性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则． 二、电场线 1．定义： 为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小． 2．特点： (1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处； (2)电场线在电场中不相交； (3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大； (4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向； (5)沿电场线方向电势逐渐降低； (6)电场线和等势面在相交处互相垂直． 3．几种典型电场的电场线(如图1所示)． 图1 [基本知识运用] 1．[对电场强度的理解]关于电场强度的概念，下列说法正确的是 ( ) A ．由E ＝F q 可知，某电场的场强E 与q 成反比，与F 成正比 B．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关 C．电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关 D．电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零 2．[电场强度的矢量合成]在如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都相同的是() 3．[对电场线性质和特点的理解]以下关于电场和电场线的说法中正确的是() A．电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切 B．在电场中，凡是电场线通过的点，场强不为零，不画电场线区域内的点场强为零 C．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大 D．电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在 4．[应用电场线分析电场性质]如图2是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是() A．这个电场可能是负点电荷的电场 B．A点的电场强度大于B点的电场强度 C．A、B两点的电场强度方向不相同 D．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向图2 5．[电场线与带电粒子轨迹问题分析]如图3所示，图中实线是一簇未 标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场 区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程 中只受到电场力作用，根据此图可以作出的正确判断是() A．带电粒子所带电荷的正、负 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大 D．带电粒子在a、b两点的速度何处较大图3 6．[带电粒子在电场中的运动分析]一负电荷从电场中的A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图4所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列图中的 () 图4 方法提炼解答电场线与粒子运动轨迹问题的方法 山东省诸城一中课时教(学)案 学科物理级部高三班级 _________ 姓名_________ 使用时间________ 年_____ 月____日编号 （2） 电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行； （3） 电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行. 5、 场强的方向判断： （1） 根据定义式判断：E 的方向就是正（负）电荷在该点所受电场力的方向（反 方向） （2） 点电荷的电场分布情况：正点电荷场强方向沿 ，负点电荷场强 方向沿 ____________ （3） 电势 最快的方向 （4） 电场线的 方向 6. 画出几种典型电场的电场线 一个点电荷、两个等量点电荷、匀场电场 学生笔 学 案 内 容 课） 【疑难点拨】 一、三个自由点电荷的平衡问题 例1、如图所示，在光滑绝缘的水平面上，若三个点电荷 q 2、q 3都为自由电荷，要 使三者均处于平衡状态，须满足什么条件？即对电荷的位置、电性和电荷量有什么要 求？ 【总结】（1）条件：两个点电荷在第三个点电荷处的 合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反. A. 4q 4q C. 9q — 4q 36q 二、电场强度的叠加与计算 例2、.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由 O f B 匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和 记（备 （2）规律：“三点共线” 三个点电荷分布在同一直线上; 正负电荷相互间隔； “两大夹小” 中间电荷的电荷量最小; “近小远大” 中间电荷靠近电荷量较小的电荷. 【跟踪练习】 1、下列各组共线的三个自由点电荷，可以平衡的是 B . 4q — 5q 3q D . — 4q 2q — 3q 4q 电场力做功常用计算方法 电场力做功的计算是将电、力以及能量等相关知识点综合在一起来考查的，因此在高考中常常出现。同时由于涉及到的知识点比较多，常常令我们感觉有些难度，见了就害怕。其实对于这类题目虽然计算方法很多，但只要我们进行归纳总结，找出这些方法的基本思路和共同点，解题时就有了头绪。知道如何着手解题，做起来就容易多了。 解决电场力做功的问题我们必须认识到这是涉及“电场”、“力”、“功”三个方面的问题，因此这类题目我们就可以依据这三个方面的特点来解题。下面我们就根据这些特点总结出常用的几种计算电场力做功的方法。 方法及特点 根据功与力的关系和功与能的关系，可以将功的计算转化为对力或能量的计算。在知道电场的主要参数后电场力和电势能都很容易计算出来，因此问题就能够解决。下面我们来看看具体的方法和它们的特点： 1、利用功的定义计算：W FScosθ =由于力F是电场力，因此可以用F qE=计 算，故有W qEScosθ =。在中学阶段由于数学限制，式中F必须为恒力，即E 不变才可以计算，故该方法仅在匀 强电场中适用。 2、利用公式AB AB =计算。电荷q从A W qU 点运动到B点，电势为变化 U，则 AB 电场力做功可以用上式求解。对于 匀强电场还可使用W qEd =。 3、根据“功是能量改变的量度”使 用公式Wε =-?计算，其意义为电场力 做功等于电势能的减小量，在一直电荷电势能时使用这种方法较为简便。 4、利用动能定理进行计算。知道电荷动能的改变量，减去除电场力之外的力所做的功即可得到。这种方法在知道粒子在电场中的运动状态时使用较好。 依据题目的特点选取适当的方法解题，问题就很容易解决，下面我们来看看解题的思路。 经典体验（1） 如图，地面上方有 匀强电场，取场中 一点O为圆心在竖 直面内作半径为 R=0.1m的圆，圆平面与电场方 向平行。在O点固定电量Q=5 电场的能的性质 Ⅰ 电 势 能 和 电 势 和 电 势 差 一、电势能（ε标量 焦耳 J ）——电场力、相对位置 1、电荷在电场中受到电场力，所具有的与电荷的位置有关的能量，称电势能或电能。 2、电势能的相对性――选择零势能面，一般选择大地或无穷远为零势能面。（等效） 3、电场力做功与电势能改变的关系——方法与重力势能相对比 ①无论电荷的正负，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，做功和电势能的变化量在数值上是相等的 ②静电场中，电场力做功与路径无关，电势能的改变量与路径无关 二、 电量电势能电势＝ q ε Φ= 1 J / C ＝ 1 V / m 1、 地位：u （或φ）与力学中的高度相当（标量） 2、 相对性：选取大地或无穷远处为零电势点 3、 沿电场线方向，电势降低（与电性无关） 4、 电势由电场本身性质决定 5、 电势是描述电场中能量性质的物理量 6、 意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。 练习： 1、 沿电场线方向移动正电荷，电势能减小 沿电场线方向移动负电荷，电势能增加 正电荷的电场中，电势为正，负电荷的电场中，电势为负 2、 正电荷的电场中，正的检验电荷电势能为正，负的检验电荷电势能为负 负电荷的电场中，正的检验电荷电势能为负，负的检验电荷电势能为正 3、 只在电场力的作用下，正电荷顺着电场线运动，由高电势向低电势 A 到 B ，正功，εa ＞εb A B A 到 B ，负功，εa ＜εb ∞ ε＝0 φ＝0 A B ε＝6J ＝3V ε＝10J φ＝5V φ 只在电场力的作用下，负电荷逆着电场线运动，由低电势向高电势 4、 比较5J 和－7J 的大小，理解标量负号的意义。 三、电 势 差——电场力做功与电荷电量的比值叫电势差 1、 在电场中某两点的电势之差，也叫电压 U AB ＝ φA － φB 2、 A B AB w U q q q εε=-= 3、意义： ①对应于高度差，由电场本身的性质决定 ②电势与选择的零电势点有关，电势差与零电势点的选择无关 4 、运用要求： 1、U AB ＝ΦA －ΦB ＝1－4＝－3 V 带正负号 2、U ＝W/q 或W ＝qU 用绝对值，正负号另行判断（V U 341=-=） 例8：将电量为q ＝－2×10 8 C 的点电荷从零电场中点S 移动到M 点要克服电场力做功4×10 －8 J ，求M 点的电势＝？。若再从M 点移动到N 点，电场力又做正功14×10－ 8 J ，求N 点电 势＝？ 解： (1) S 到M ， V q w U 21021048 8 =??== --对负电荷做负功，电势降低 M 到N 对负电荷做正功，电势升高 (2) V U V q w U N 5710 2101488 =?=??='='-- 例9：电子伏是研究微观粒子时常用的能量单位。1ev 就是电势差为1V 的两点间移动一个元电荷电场力所做的功。1ev ＝1.6×10 －19 C ×1V ＝1.6×10 －19 J ，把一个二价正离子从大地移动到 电场中的A 点，w ＝6ev ，求：U A ＝？ 解：V U V e eV U A 3326=?== 例10、 如图所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列。A 、B 、C 分别是这三个等势面上的点，且三点在同一条电场线上。A 、C 两点的电势依次为 S M 0V －2V S M 0V －2V 5VQ 2，故B 错误；由图乙可
电场力做功常用计算方法之令狐文艳创作
2020年高三物理一轮复习课件：电场能的性质 (共26张)
2021届高三物理一轮复习电磁学静电场电场能的性质电势差静电力做功与电势差的关系专题练习 (1)
库仑定律电场力的性质
高三物理电场专题复习
2012版物理一轮精品复习学案：6.1 电场力的性质的描述(选修3-1)
2021年高考物理 电场能的性质题型归纳 (带答案)
高中物理求电场力做功的四种方法学法指导
电场力做功和电势能、电势和电势差
高三物理一轮复习——电场能的性质学案和训练
高三物理知识点总结电场
经典课时作业 电场力的性质的描述
人教版高三物理小专题复习 21电场能的性质的描述
静电场 电场力和能的性质
高三物理一轮复习教学案：电场力的性质
电场力做功常用计算方法
2010高三物理高考知识点分析：电场的能的性质
相关主题
文本预览