专题7.2 电场能的性质【讲】学生版-高考物理一轮复习讲义（新高考）

专题7.2 电场能的性质【讲】 目录 一 讲核心素养1 二 讲必备知识1 【知识点一】 电势高低、电势能大小的判断1 【知识点二】电势差与电场强度的关系3 【知识点三】电场线、等势线面及带电粒子的运动轨迹问题7 三．讲关键能力------电场中的四类图象问题9 一 讲核心素养 1.物理观念电势能、电势、电势差。 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。。 2.科学思维电势差与电场强度的关系、电场中的图像。 1.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系 3掌握利用图象分析静电场性质的方法，培养学生们通过“数形结合思想”分析问题的能力。 3.科学态度与责任静电现象应用与安全。 了解生产生活中关于静电的利用与防护的实例。 二 讲必备知识 【知识点一】 电势高低、电势能大小的判断 1．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 电势能的高低 正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大 电场力做功 根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 2.电势能大小的判断 公式法 将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负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 【例1】多选2020全国卷Ⅲ，21如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为qq0的点电荷固定在P点。下列说法正确的是 A.沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大 B.沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小 C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大 D.将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。 【变式训练1】2021广东韶关质检如图所示，虚线表示某电场的等势面，实线表示一带电粒子仅在电场力作用下运动的径迹．粒子在A点的加速度为 aA、动能为 EkA、电势能为 EpA；在B点的加速度 为aB、动能为 EkB、电势能为 EpB.则下列结论正确的是 A．aAaB，EkAEkB B．aAaB，EpAEpB C．aAaB，EpAEpB D．aAaB，EkAEkB 【变式训练2】．20211月广东学业水平选择考适应性测试，4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 【知识点二】电势差与电场强度的关系 1．公式E＝的三点注意 1只适用于匀强电场． 2d为某两点沿电场强度方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离． 3电场强度的方向是电势降低最快的方向． 2．纵向拓展 推论1 匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势，φC＝，如图甲所示． 推论2 匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD或φA－φB＝φC－φD，如图乙所示． 3．横向拓展 公式E＝只能适用于匀强电场的定量计算，但在非匀强电场中，可以用该式进行定性判断． 【例1】2021福建福州市4月模拟如图所示，水平面内有A、B、C、D、M、N六个点，它们均匀分布在半径为R＝2 cm的同一圆周上，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知A、C、M三点的电势分别为φA＝2－V、φC＝2 V、φM＝2＋V，下列判断正确的是 A．电场强度的方向由A指向D B．电场强度的大小为1 V/m C．该圆周上的点电势最高为4 V D．沿圆周将电子从D点经M点移到N点，电场力先做负功后做正功 【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生能正确理解电势差与电场强度的关系及电场线与等势面的关系。 【技巧方法】应用E＝关系的解题思路 【变式训练1】 多选2021山东青岛市上学期期末如图所示，匀强电场中等腰直角三角形ABC，＝＝2 cm，D为 AB边中点，电场方向与△ABC所在平面平行，规定B点的电势为0。将电荷量q＝－610－6 C的点电荷从A点移到B点，电场力做了－2.410－5 J的功，再将电荷从B点移到C点，电场力又做了1.210－5 J的功，则 A.点电荷q在D点具有的电势能为1.010－5 J B.A点的电势为4 V C.该匀强电场的场强大小为100 V/m，方向垂直于CD连线指向B点 D.将△ABC绕B点顺时针旋转，无论转过多大的角度，A、C两点电势都不会相等 【变式训练2】2021福建漳州市第一次教学质检如图，边长为1 cm的立方体abdc－fgih处于匀强电场中，d、c两点间电势差Udc＝3 V，d、b两点间电势差Udb＝ 3 V。若一电子从b到g电场力做功为零，则 A.b、g两点间的电势差为零 B.匀强电场的方向从d指向c C.a、b两点间的电势差Uab＝3 V D.匀强电场的电场强度E＝300 V/m 【知识点三】电场线、等势线面及带电粒子的运动轨迹问题 1．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线． 2．几种典型电场的等势线面 电场 等势线面 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上电势处处为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高 【例1】多选2021江苏南通市5月第二次模拟如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是 A.质点在Q点时的电势能比P点时小 B.质点在Q点时的加速度方向与等势面a垂直 C.三个等势面中等势面a的电势最低 D.质点在Q点时的加速度比P点时大 【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。 【方法技巧】电场中“三线”问题的分析方法 1从轨迹的弯曲方向判断受力方向轨迹向合外力方向弯曲，从而分析电场方向或电荷的正负。 2结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正