第第2講電場(chǎng)能的性質(zhì)講電場(chǎng)能的性質(zhì) 1. 了解靜電力做功的特點(diǎn)，知道靜電力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系 2. 了解電勢(shì)的概念 3. 了解等勢(shì)面，知道幾種典型靜電場(chǎng)的等勢(shì)面的形狀與特點(diǎn) 4. 理解電勢(shì)差的概念及其定義式，能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 5. 了解電勢(shì)差、電勢(shì)、電勢(shì)能之間的區(qū)別和聯(lián)系 6. 認(rèn)識(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 7. 對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系能定性分析有關(guān)有關(guān)無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) 電荷電荷零勢(shì)能零勢(shì)能減少減少增加增加1.61019 J 電勢(shì)能電勢(shì)能電荷量電荷量 電勢(shì)電勢(shì)垂直垂直高高低低大小大小電勢(shì)電勢(shì)電壓電壓AB 電場(chǎng)方向電場(chǎng)方向乘積乘積Ed電勢(shì)差電勢(shì)差快快 1. 比較電勢(shì)高低的幾種方法 (1) 沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 (2) 判斷出UAB的正負(fù)，再由UABAB，比較A、B的大小若UAB0，則AB；若UAB0，則AB. (3) 取無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，正電荷周圍電勢(shì)為正值，且離正電荷近處電勢(shì)越高；負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值，且離負(fù)電荷近處電勢(shì)越低電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較方法電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較方法 2. 電勢(shì)能大小的比較方法 (1) 場(chǎng)源電荷判斷法 離場(chǎng)源正電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越大，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越小 離場(chǎng)源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越小，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越大 (2) 電場(chǎng)線判斷法 正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大 負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小 (3) 做功判斷法 電場(chǎng)力做正功，電荷(無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢(shì)能較大的地方移向電勢(shì)能較小的地方反之，如果電荷克服電場(chǎng)力做功，那么電荷將從電勢(shì)能較小的地方移向電勢(shì)能較大的地方 典題演示1(多選)(2016新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖所示，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對(duì)于過(guò)軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱忽略空氣阻力由此可知() A. Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高 B. 油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大 C. 油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大 D. 油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小AB 【解析】 油滴做類斜拋運(yùn)動(dòng)，加速度恒定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；合力豎直向上，且電場(chǎng)力Eq豎直向上，Eqmg，電場(chǎng)方向豎直向下，P點(diǎn)電勢(shì)最低，負(fù)電荷在P點(diǎn)電勢(shì)能最大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若粒子從Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，則合力做負(fù)功，動(dòng)能減小，P點(diǎn)的動(dòng)能最小，選項(xiàng)B正確 典題演示2(多選)(2016南通一模)四個(gè)點(diǎn)電荷位于正方形四個(gè)角上，電荷量及其附近的電場(chǎng)線分布如圖所示ab、cd分別是正方形兩組對(duì)邊的中垂線，O為中垂線的交點(diǎn)，P、Q分別為ab、cd上的兩點(diǎn)，OPOQ，則() A. P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比Q點(diǎn)的小 B. P點(diǎn)的電勢(shì)比M點(diǎn)的低 C. OP兩點(diǎn)間的電勢(shì)差小于OQ間的電勢(shì)差 D. 一帶正電的試探電荷在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比在M點(diǎn)大 AD 【解析】 根據(jù)電場(chǎng)的對(duì)稱性，P點(diǎn)電場(chǎng)線比Q點(diǎn)稀疏，A項(xiàng)正確；根據(jù)電場(chǎng)與等勢(shì)面處處垂直，P點(diǎn)所在ab為等勢(shì)面，所以P點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；P、Q兩點(diǎn)電勢(shì)相等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；正試探電荷從Q點(diǎn)到M點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，D項(xiàng)正確 1. 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn) 電場(chǎng)力做的功和路徑無(wú)關(guān)，只和初、末位置的電勢(shì)差有關(guān)電場(chǎng)力做功及電場(chǎng)中的功能關(guān)系電場(chǎng)力做功及電場(chǎng)中的功能關(guān)系 2. 功能關(guān)系 (1) 若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 (2) 若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變 (3) 除重力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化 (4) 所有力對(duì)物體做的總功，等于物體動(dòng)能的變化 3. 電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法 (1) 由公式WFlcos 計(jì)算，此公式只適合于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，可變形為WqElcos . (2) 由WqU來(lái)計(jì)算，此公式適用于任何形式的靜電場(chǎng) (3) 由動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算，W電場(chǎng)力W其他力Ek. (4) 由電勢(shì)能的變化來(lái)計(jì)算，WABEpAEpB.BC 【解析】 由能量守恒可知，物體減少的電勢(shì)能與重力勢(shì)能的總和等于物體增加的動(dòng)能與克服摩擦力所做的功，故A錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知，物體減少的機(jī)械能等于物體增加的電勢(shì)能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量總和，故B正確；由能量守恒定律可知，物體機(jī)械能的增量、電勢(shì)能的增量與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量的代數(shù)和為零，故C正確；由動(dòng)能定理可知，物體受到的合力所做的功等于物體增加的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤AB 【解析】 物塊與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于電場(chǎng)力與摩擦力所做功的代數(shù)和，A項(xiàng)正確；彈簧壓縮至最短時(shí)物塊的速度為零，所以減少的電勢(shì)能等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量和系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能之和，B項(xiàng)正確；物塊速度最大的位置不是剛和彈簧接觸的位置，而是在合力為零的地方，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物塊向左運(yùn)動(dòng)速度最大處是電場(chǎng)力等于摩擦力加彈簧彈力之和的地方，返回時(shí)速度最大處是彈力等于摩擦力加電場(chǎng)力之和處，所以返回時(shí)速度最大處在A點(diǎn)左邊，D項(xiàng)錯(cuò)誤 1. 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力的情況以及初速度的情況共同決定的運(yùn)動(dòng)軌跡上各點(diǎn)的切線方向表示粒子在該點(diǎn)的速度方向電場(chǎng)線只能夠描述電場(chǎng)的方向和定性地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱，它決定了帶電粒子在電場(chǎng)中各點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向和加速度的方向 2. 等勢(shì)線總是和電場(chǎng)線垂直已知電場(chǎng)線可以畫(huà)出等勢(shì)線，已知等勢(shì)線也可以畫(huà)出電場(chǎng)線電場(chǎng)線、等勢(shì)線與運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合分析電場(chǎng)線、等勢(shì)線與運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合分析 3. 在利用電場(chǎng)線、等勢(shì)面和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡解決帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，基本方法是： (1) 根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡確定帶電粒子受到的電場(chǎng)力的方向，帶電粒子所受的合力(往往只受電場(chǎng)力)指向運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的凹側(cè)，再結(jié)合電場(chǎng)線確定帶電粒子的帶電種類或電場(chǎng)線的方向 (2) 根據(jù)帶電粒子在不同的等勢(shì)面之間移動(dòng)，結(jié)合題意確定電場(chǎng)力做正功還是做負(fù)功，電勢(shì)能的變化情況或是等勢(shì)面的電勢(shì)高低ABC 【解析】 從粒子的軌跡可以看出，O點(diǎn)的正電荷與粒子M相互吸引，與粒子N相互排斥，故M帶負(fù)電荷，N帶正電荷，A項(xiàng)正確；Uab0，所以從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，M所受的電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，故B項(xiàng)正確；d、e兩點(diǎn)電勢(shì)相等，N在d、e兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等，故C項(xiàng)正確；Ucd0，N從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，故D項(xiàng)錯(cuò)誤 AD 【解析】 電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，根據(jù)b點(diǎn)速度和電場(chǎng)力把軌跡夾在中間，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；等差等勢(shì)面，電場(chǎng)線和等勢(shì)面同密同疏，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線判定，D項(xiàng)正確B 【解析】 a點(diǎn)和d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同，A錯(cuò)；由沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知B正確；負(fù)電荷從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，C錯(cuò)；正電荷從c點(diǎn)沿虛線移到e點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小，D錯(cuò)C 【解析】 電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小，A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面的電勢(shì)高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，C項(xiàng)正確；電場(chǎng)力做功與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與這兩點(diǎn)的電勢(shì)差有關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤B 【解析】 c、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；b、e電勢(shì)相等，c、d電勢(shì)相等，B項(xiàng)正確；a點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；c點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，負(fù)電荷在b點(diǎn)的電勢(shì)能更大，D項(xiàng)錯(cuò)誤B 【解析】 根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低得出場(chǎng)強(qiáng)方向向左，再由曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合外力指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，得出粒子所受電場(chǎng)力向左，粒子帶正電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；等勢(shì)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)大，B項(xiàng)正確；粒子從A到C，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能變大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)WUq得出從A到B和從B到C，電場(chǎng)力做功相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤BCD 【解析】 若電場(chǎng)力方向向上，大小等于重力，B項(xiàng)正確；若電場(chǎng)力和重力都豎直向下，從底邊飛出，C項(xiàng)正確；若電場(chǎng)力向上重力向下，從上邊飛出，D項(xiàng)正確；小球的動(dòng)能不可能為零，A項(xiàng)錯(cuò)誤 【解析】 小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，小球受重力、電場(chǎng)力、桿的彈力三個(gè)力的作用重力做正功，由于小球在該過(guò)程中是靠近Q，所以它們之間的電場(chǎng)力(引力)做正功，小球受到桿的彈力一直與速度方向垂直不做功，由動(dòng)能定理可求電場(chǎng)力做功根據(jù)題意及圖形可以看出，B、C在同一個(gè)等勢(shì)面上，所以A、B之間與A、C之間的電勢(shì)差相等