2020屆高考物理一輪 專題17 電場的能的性質(zhì)學(xué)案 新課標(biāo)

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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題17 電場的能的性質(zhì) 教學(xué)目標(biāo)：1．電勢能，電勢，電勢差，等勢面 2．勻強電場中電勢差跟電場強度的關(guān)系 3．運用靜電場的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 本講重點：1．庫侖定律 2．電場強度、電場線 本講難點：運用靜電場的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 考點點撥：1．電場力做功、電勢能和電勢 2．電勢高低的判斷 3．電勢差、電勢與靜電力做功 4．勻強電場中電勢差跟場強的關(guān)系 5．由電場線、等勢面判斷電荷的運動情況 6．動能定理的應(yīng)用 第一課時 3．等勢面： （1）定義：電場中 相同的各點構(gòu)成的面。 （2）特點：

2、 ①等勢面一定與 垂直，即跟 的方向垂直； ②在同一等勢面上移動電荷時電場力 功； ③電場線總是從電勢 的等勢面到電勢 的等勢面； ④任意兩個等勢面都不會 ； ⑤等差等勢面越密的地方電場強度越 ，即等差等勢面分布的疏密可以描述電場強弱。 5．電勢差與電場強度的關(guān)系 公式： 條件：① 電場②d為 的距離 （二）重難點闡釋 1．電場力做功的計算： ⑴定義式：W=Fscos?=qEscos?（只使用于 電場）； ⑵據(jù)WAB=qUAB計算； ⑶據(jù)電場力做功與電勢能變化

3、的關(guān)系W=-?EP計算 ⑷據(jù)動能定理W電+W非電＝Ek2-Ek1進行求解。 二、高考要點精析 （一）電場力做功、電勢能和電勢 ☆考點點撥 （1）靜電力做功等于電勢能的減少量： （2）電荷在電場中某點A的電勢能，等于靜電力把它從該點移到零勢能位置時所作的功，即 （3）電場中某點的電勢等于電荷在該點的電勢能與其電荷量的比值， 電場力做的功、電勢能和電勢以及電荷量都有正負(fù)，要正確理解正負(fù)號的意義。計算式最好是帶入正負(fù)號直接計算。電勢和電勢能均與參考點的選取有關(guān)。 ☆考點精煉 1．將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移向電場中M點，電場力做功為6.0×10-9J，若將一個等量的負(fù)電荷從電場中N點移

4、向無窮遠(yuǎn)處，電場力做功為7.0×10-9J，則M、N兩點的電勢φm、φn有如下關(guān)系 （ ） A．m＜n＜0 B．n＞m＞0 C．n＜m＜0 D．m＞n＞0 （二）電勢高低的判斷 ☆考點點撥 （1）沿著電場線電勢降低，這是判斷電勢高低的最有效方法。 （2）借助電場力做功來判斷。將正電荷從電場中一點A移到另一點B，若電場力做正功，電勢能減少，則A點電勢高于B點；反之，若電場力做負(fù)功，電勢能增加，則A點電勢低于B點；移動負(fù)電荷，情況正好相反。 第二課時 （三）電勢差、電勢與靜電力做功 ☆考點點撥

5、 （1）電場中兩點間的電勢之差，叫做兩點間的電勢差： （2）電勢差與靜電力做功：或 電勢與零參考點的選取有關(guān)，而電勢差與零參考點的選取無關(guān)，只與兩點的位置有關(guān)。靜電力做功與路徑無關(guān)，決定于兩點間的電勢差。 【例3】有一帶電荷量q= -3×10-6C的點電荷，從電場中的A點移動到B點時克服電場力做功6×10-4J，從電場中的B點移動到C點時電場力做功9×10-4J，問： （1）AB、BC、CA間電勢差各為多少？ （2）如以B點電勢為零，則A、C兩點的點勢各為多少？電荷在A、C兩點的電勢能各為多少？ ☆考點精煉 3．如圖所示，將一個電荷量為q = +3×10-10C的點電荷沿電場中的

6、一條電場線從A點移到B點的過程中，克服電場力做功6×10-9J。已知A點的電勢為A= - 4V，求B點的電勢，并指出電場線的方向。 （四）由電場線、等勢面判斷電荷的運動情況 ☆考點點撥 （1）等勢面一定與電場線垂直，即跟電場強度的方向垂直；在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功；電場線總是從高等電勢指向電勢低等勢面； （2）等差等勢面越密的地方電場強度越強，即等差等勢面分布的疏密可以描述電場強弱。 （3）電荷的運動軌跡向所受合力（往往僅為電場力）的方向彎曲，由此判斷電場力方向，進而確定電場力做功及電勢能、動能的變化情況。 【例5】如圖所示，a、b和c分別表示點電荷的電場中的三個等勢面

7、，它們的電勢分別為6V、4V和1.5V。一質(zhì)子（）從等勢面a上某處由靜止釋放，僅受電場力作用而運動，已知它經(jīng)過等勢面b時的速率為v，則對質(zhì)子的運動有下列判斷，正確的是（ ） b a c A．質(zhì)子從a等勢面運動到c等勢面電勢能增加4.5eV B．質(zhì)子從a等勢面運動到c等勢面動能減少4.5eV C．質(zhì)子經(jīng)過等勢面c時的速率為2.25v D．質(zhì)子經(jīng)過等勢面c時的速率為1.5v 解析：質(zhì)子由高等勢面向低等勢面運動，電勢能減少，動能增加，A、B都錯；質(zhì)子從等勢面a到等勢面b，由動能定理得，，質(zhì)子從等勢面a到等勢面c，由動能定理得，，解得，D正確。 答案：D ☆考點精煉 第三

8、課時 （五）勻強電場的場強與電勢差的關(guān)系 ☆考點點撥 勻強電場中E=U/d ，d為沿場強方向上兩點間的距離。 推論：勻強電場中，沿任一方向（等勢面除外）兩點間的電勢差與兩點間的距離成正比。 【例7】圖中A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別為φA＝15V、φB＝3V、φC＝－3V，由此可得D點電勢φD＝________V 解析：勻強電場中，沿任一方向（等勢面除外）兩點間的電勢差與兩點間的距離成正比。連線AB與DC方向相同，且長度相同，故UAB=UDC＝φA－φB＝φD－φC＝12V，故φD＝9V （六）電場知識的綜合應(yīng)用

9、☆考點點撥 在歷年高考試題中，電學(xué)知識常常是與力學(xué)知識聯(lián)系起來考查。解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學(xué)上，只要在對物體進行受力分析時，注意對帶電體所受的電場力進行分析，再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)規(guī)律（牛頓定律、運動學(xué)公式、動能定律等）即可求解。必須熟練掌握電場線、等勢面、靜電力做功、電勢能、電勢、電勢差、電場強度與電勢差的關(guān)系這些基本概念和規(guī)律，這是順利解題的基礎(chǔ)。 【例8】如圖所示，在傾角=37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強電場，場強E = 4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板。質(zhì)量m = 0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率

10、返回。已知斜面的高度h = 0.24m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)= 0.30，滑塊帶電荷q = -5.0×10-4C，取重力加速度g = 10m/s2，sin37°= 0.60，cos37°=0.80。求： （1）滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大小； （2）滑塊在斜面上運動的總路程s和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q。 （2）滑塊最終將靜止在斜面底端。因此重力勢能和電勢能的減少等于克服摩擦力做的功，（mg + qE）h=fs （3分） 解得滑塊在斜面上運動的總路程：s=1 m 由能量守恒，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為 Q = fs = 0.96 J （2分） ☆考點精煉

11、 8．如圖所示，Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和 Q相距分別為 h和0.25 h，將另一點電荷從 A點由靜止釋放，運動到B點時速度正好又變?yōu)榱?。若此電荷在A點處的加速度大小為，試求： （1）此電荷在B點處的加速度。 （2）A、B兩點間的電勢差（用Q和h表示） 考點精煉參考答案 5．D 解析：先由等勢面與電場線垂直，畫出電場線，再根據(jù)軌跡向電場力的方向彎曲，判斷電場力的方向，進而確定電場線方向?？梢耘卸妶鼍€從等勢面c指向等勢面a，故等勢面a的電勢最低；帶電質(zhì)點從P點到Q點電場力做正功，若從Q點到P點電場力做負(fù)功，都有通過P點時的動能比通過Q點時小。D正確。

12、6．解：根據(jù)，得 =500 V/m. 7．解析：把電荷q從A移到B電場力不做功，說明A、B兩點在同一等勢面上。因該電場為勻強電場，等勢面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢線，電場方向應(yīng)垂直于等勢面，可見，選項A、B不正確。 V= -173 V，B點電勢比C點低173 V，因電場線指向電勢降低的方向，所以場強方向必垂直于AB斜向下。場強大小=V/m=1000V/m。 故：選項D正確。 3．如圖所示，Q是帶正電的點電荷，P1和P２為其電場中的兩點。若E1、E2為P1、P2兩點的電場強度的大小，φ1、φ2為P1、P2兩點的電勢，則（ ） A.E1>E2，φ1>φ2　　　　　　

13、　　　　　　B.E1>E2，φ1<φ2 C.E1φ2　　　　　　　　　　　　D.E1φb>φc　　　　　　　　　　B．Ea>Eb>Ec C．φa－φb＝φb－φc　　　　　　　D．Ea＝Eb＝Ec 5．若帶正電荷的小球只受到電場力作用，則它在任意一段時間內(nèi)（ ） A．一定沿電力線由高電勢處向低電勢處運動 B．一定沿電力線由低電勢處向高電勢處運動 C

14、．不一定沿電力線運動，但一定由高電勢處向低電勢處運動 D．不一定沿電力線運動，也不一定由高電勢處向低電勢處運動 6．一個帶正電的質(zhì)點，電量q=2.0×10-9庫，在靜電場中由a點移到b點，在這過程中，除電場力外，其他力作的功為6.0×10-5焦，質(zhì)點的動能增加了8.0×10-5焦，則a、b兩點間的電勢差Ua-Ub為（ ） A．3×104伏　　　　　　　　　　　　　B．1×104伏 C．4×104伏　　　　　　　　　　　　　D．7×104伏 12． 在勻強電場中，將一電荷量為2×10-5C的負(fù)電荷由A點移到B點，其電勢能增加了0.1J，已知A、B兩點間距為2cm，兩點連線與電場方向成6

15、0°角，如圖所示，問： （1）在電荷由A移到B的過程中，電場力做了多少功？ （2）A、B兩點間的電勢差為多少？ （3）該勻強電場的電場強度為多大？ 考點落實訓(xùn)練參考答案 1．B 由U=Ed，在d相同時，E越大，電壓U也越大。因此UAB> UBC，選B 2．C 根據(jù)電場線和等勢面的分布可知：試探電荷由a 點沿直線移到O點，電場力先作正功，再沿直線由O點移到c點的過程中，電荷沿等勢面運動，電場力不作功，電勢能不變化，故全過程電勢能先減小后不變。 3．A 4．A 5．D 6．B 7．CD 8．A 9．ABD 10．C 13．解：在D點：mgsin30°-FDsin30°=ma， 在C點：mgsin30°+FDcos30°=maC D和C在同一等勢面上，F(xiàn)D=FC ， 得aC =2gsin30°-a=g-a 質(zhì)點從D到C的過程中運用動能定理可得：mgLsin60°=m（vC2-v2），得 vC=