2024年高考物理总复习第一部分知识点梳理第八章静电场第2讲静电场中能的性质.docxVIP

15-

PAGE

第2讲静电场中能的性质

整合教材·夯实必备知识

一、电势能和电势(必修三第十章第1节)

1.静电力做功

2.电势能

3.电势

4.等势面

5.静电力做功与电势能变化的关系

类比重力做功

(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB。静电力对电荷做多少正功,电荷电势能就

(2)电势能的大小:由WAB=EpA-EpB可知,若令EpB

二、电势差(必修三第十章第2、3节)

1.电势差

2.静电力做功与电势差的关系

(1)公式:

(2)静电力做功的计算式:

WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB

变形可得电势差的计算式:UAB=W

这两式适用于任何电场。

(3)说明

①公式WAB=qUAB适用于任何电场,应用时式中各量需代入符号进行运算。

②电势差的值与零电势点的选取无关。

3.电势差与电场强度的关系

(1)规律: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方向的距离的乘积。

(2)公式:

4.电场强度的另一种表述

(1)公式:E=U

只适用于匀强电场

(2)意义:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。

(3)单位:V/m,且1V/m=1N/C。

【质疑辨析】

角度1电势

(1)电场力做功与重力做功相似,均与路径无关。 (√)

(2)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。 (×)

(3)电场中电势降落最快的方向,就是电场强度的方向。 (√)

角度2电势差

(4)A、B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功。 (×)

(5)等差等势线越密的地方,电场线越密,电场强度越大。 (√)

角度3电势差与电场强度的关系

(6)UAB=Ed只适用于匀强电场。 (√)

(7)UAB=Ed中的d指匀强电场中A和B两点间的距离。 (×)

【精研考点·提升关键能力】学生用书P141

考点一电场力做功、电势能和电势(核心共研)

【核心要点】

1.电场力做功

2.电势能大小的判断

判断方法

方法解读

公式法

将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep=qφ,正电荷Ep的绝对值越大,电势能越大;负电荷Ep的绝对值越大,电势能越小

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

做功法

电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加

能量

守恒法

在电场中,若只有电场力做功时,电荷的动能和电势能相互转化,动能增加,电势能减小,反之,动能减小,电势能增加

3.电势高低的判断

判断依据

判断方法

电场

线方向

沿电场线方向电势逐渐降低

场源电

荷的正负

取无穷远处电势为零,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

电场

力做功

根据UAB=WABq,将WAB、q的正负号代入,由UAB的正负判断φA、φ

【典例剖析】

角度1电势高低的判断及静电力做功大小的计算

[典例1]如图所示,虚线表示某电场中的三个等势面,a、a、b、b、c、c为分布在等势面上的点。一带电粒子从a点运动到c点的过程中静电力做功为Wac,从a点运动到c点的过程中静电力做功为Wac。下列说法正确的是 ()

A.c点的电场方向一定指向b点

B.a点电势一定比c点电势高

C.带电粒子从c点运动到c点,静电力做功为0

D.|Wac||Wac|

【解析】选C。带电粒子的电性和静电力做功的正负均未知,所以各等势面的电势高低无法判断,电场线的方向无法判断,故A、B错误;因为c和c在同一个等势面上,电势差U=0,根据静电力做功W=qU可知静电力对带电粒子做功为0,故C正确;根据题意可得a、c两点之间的电势差与a、c两点之间的电势差相等,根据静电力做功W=qU可知|Wac|=|Wac|,故D错误。

角度2电势高低及电势能大小的判断

[典例2](多选)(2023·福州模拟)生活在尼罗河的一种鱼(反天刀),它的器官能在其周围产生电场,电场线分布如图所示,M、N、P为电场中的点。下列说法正确的是 ()

A.P点电场强度小于M点电场强度

B.P点电势小于N点电势

C.M点电势小于N点电势

D.某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点,其在N点的电势能小于在M点的电势能

【解析】选A、C。电场线的疏密程度表示电场强度的大小,显然P点的电场强度小于M点的电场强度,A正确;沿电场线的方向电势逐渐降低,则P点的电势比N点的电势高,N点的电势比M点的电势高,B错误,C正确;带电小颗粒仅在电场力的作用下由N点沿虚线运动到M点,电场力方向指向虚线轨迹的凹侧,故小颗粒带正电,电场力对小颗粒做正功,小颗粒的电势能一定减小,即小颗粒在N点的电势能大于在M点的电势能,D错误。