高考物理一轮复习导学案8.2电场的能的性质

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〖教学目标〗

1.理解电势能的概念，掌握电场力做功与电势能变化的关系；

2.理解电势能的相对性，能根据电场力做功确定电势能大小；

3.理解电势、电势差的定义及物理意义，会判断电势的高低；

4.知道等势面的概念，知道等势面的特点；

5.掌握匀强电场的场强与电势差的关系，理解场强的另一种意义；

6.知道静电平衡概念及特点。

〖教学过程〗

活动一、请思考以下问题：

1. 电荷在电场中一定受到电场力作用，电场力对运动电荷做功与路径有关吗？请以匀强电场为例予以说明；

2. 静止电荷在电场力作用下加速运动，电场力做了正功，其动能增大了，这是什么能转化而来？该能量有何特点？

请将电场和重力场类比，理解电势能的概念

1.电势能的概念：

2.电势能的变化与电场力做功的关系：

3.电势能的相对性及参考位置的选取：

4.电势能的定义：

例1如图，在场强为E匀强电场中，取O点为参考，电场中有A、B两点，它们与O点的距离分别为L、2L,把电荷量分别为q、2q、q分别放在A 、B两点，它们的电势能分别为EPA1= ，EPA2= ，EPA3= ，EPB1= ，EPB2= ，EPB3=

，电荷在A点的电势能与其电量的比值EPA/q= ，电荷在B点的电势能与其电量的比值EPB/q= 。这比值的物理意义是什么？

活动二、请结合上面的例题，复习电势、电势差等概念

1.电势的定义：

2.电势的物理意义：

3.判断电势高低的方法：沿着电场线，电势

4.电势是标量，可以为正值，也可是负值，电势的正、负表示 。

5.电势的相对性：电场中各点电势的值是与参考面的选择有关

6.电势差：

（1）定义：

（2）电势差的物理意义：

（3）电场力做功与电势差：

7.电势差与电场强度的关系

（1）匀强电场中场强与电势差的关系： （2）场强的第二定义：

8.等势面

（1）定义：

（2）特点：

（3）常见电场的等势面形状：

活动三、理解静电感应和静电平衡

1.静电感应现象：

2.静电平衡

（1）定义：

（2）处于静电平衡的导体特征：

活动四、完成以下例题，复习巩固电势能、电势、电势差等内容

例2关于电势、电势差和电势能这三个物理量，下面说法中正确的是（ ）

A.电荷在高电势处具有较大的电势能

B.电场中确定的两点间的电势差与零电势位置的选取有关

C.电势、电势差和电势能都是描述电场本身性质的物理量

D.单位负电荷在A点的电势能为1J，在B点的电势能为2J，则A点电势比B点电势高1V

例3关于静电场，下列说法中正确的是( )

A.将负电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定增加

B.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，静电力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大

C.在同一个等势面上的各点，电场强度的大小必然是相等的

D.电势降低的方向就是电场强度的方向

例4空心球形导体壳内放置一正点电荷，球壳内、外电场线分布如图所示．a、d两点分别位于球壳内、外，b、c两点均位于球壳的内表面，则( )

A. a点的场强等于d点的场强

B. a点的电势等于d点的电势

C. 电子在c点的电势能大于在d点的电势能

D. 电子从a点分别运动到b点和c点，电场力做功相等

例5(2022·江苏卷)如图所示，正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷，电荷量相等，O是正方形的中心，将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动，则( )

A. 在移动过程中，O点电场强度变小

B.在移动过程中，C点的电荷所受静电力变大

C.在移动过程中，移动的电荷所受静电力做负功

D.当其移动到无穷远处时，O点的电势高于A点

例6如图所示，阴极射线示波管的聚焦电场由电极A1、A2形成，实线为电场线，虚线为等势线，Z轴为该电场的中心轴线，P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则( )

A.Q点电势等于R点的电势

B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度

C.电子在P点处电势能大于在Q点处电势能 D.电子从P至R的运动过程中，动能先减少，后增加

例7静电透镜是电子透镜的一种，它被广泛应用于电子器件(如阴极射线示波管)中．如图所示，虚线是某电子透镜中电场的等差等势线，一电子在该电场中的运动轨迹如图中实线所示，A、B、C分别是轨迹与等势线的交点．已知A点的电势为零，电子在A点的动能为32 eV，在B点的电势能为－15 eV，不计电子重力．下列说法中正确的是( )

A.电子一定是从A点运动到C点 B.电子在经过等势线c时的动能为32 eV

C.B点的电场强度大于A点的电场强度D.电子在关于等势线d对称的两点所受电场力相同

例8有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb 分别垂直于x轴、y轴，其中a、b、c三点电势分别为4 V、8 V、10 V，使一电荷量为q＝－2×10－5 C的负点电荷由a点开始沿abcd路线运动，则下列说法中正确的是( )

A. 坐标原点O的电势为2 V B.该点电荷从a点移到d点过程中，电场力做功为 8×10－5 J

C. 该点电荷在c点的电势能为2×10－5 J D.电场强度的大小为 2 V/m

〖课堂检测〗

1.如图所示，实线为某电场的电场线，虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，A、B、C为轨迹上的三点，且AB和BC关于B点所在的电场线对称，不计重力．则下列关于粒子的说法中正确的是( )

A.在B点的速度大于在A点的速度

B.在B点的加速度大于在A点的加速度

C.在B点的电势能大于在A点的电势能

D.沿轨迹AB和沿轨迹BC电场力做的功相同

2.如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a、b两点．其中a点的电场强度大小为Ea，方向与ab连线成30°角，b点的电场强度大小为Eb，方向与ab连线成60°角．粒子只受静电力的作用，下列说法中正确的是( )

A.点电荷Q带正电 B.a点的电势高于b点电势

C.从a到b，系统的电势能增加 D.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

3.如图所示，a、b、c、d、e、f是以O为球心的球面上的点，平面aecf与平面bedf垂直，分别在b、d两点处放有等量同种点电荷＋Q，取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是( )

A．a、e、c、f四点电场强度相同

B．a、e、c、f四点电势不同

C．电子沿球面曲线a→e→c运动过程中，静电力先做正功后做负功

D．电子沿直线由a→O→c运动过程中，电势能先减少后增加

4.如图所示，A、B是半径为r的圆上两点，空间存在平行于圆面的匀强电场，将质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从圆心处以大小均为v0的初速度向各个方向射出，结果粒子到达A、B两点时动能均减少了2014mv，已知∠AOB=120°，不计粒子的重力，则匀强电场的电场强度大小为（ ） A．202mvqr B．2032mvqr C．203mvqr D．2033mvqr

5.如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为圆的两条直径，∠aOc＝60°.将一电荷量为q的正点电荷从a点移到b点，电场力做功为W(W>0)；若将该电荷从d点移到c点，电场力做功也为W.下列说法中正确的是( )

A. a、c两点的电势相等

B. 电场强度方向由a指向d

C. a、O两点间的电势差大于 W2q

D. 将该电荷从d点移到圆周上不同点，电场力做功最大值为 32W

6 .如图所示，在等边三角形三个顶点A、B、C处，分别固定三个点电荷，电荷量分别为＋q、＋q、－q.过点C作AB边的垂线，垂足为O，过点A作BC边的垂线，垂足为P，两垂线交于M点．取无穷远处电势为零，则下列说法中正确的是( )

A.将一个正电荷从O点移到M点电势能变大 B. O点电势低于P点电势

C. M点电势低于P点电势 D. P点场强大小大于O点场强大小

7.如图所示，两个大平行金属板M、N间距离1.2cmd，两板接在电压（电势差）240VU的电源上，M板接地，板间A点距M板0.2cm，B点距N板0.2cm。一个4610Cq的点电荷放在A点处，试求：

（1）该电荷在A点所受的电场力；

（2）该电荷在B点所具有的电势能。