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1、高三物理电场的能的性质本讲稿第一页，共二十六页电势能电势能(1)电场力做功电场力做功特点：特点：电场力做功电场力做功与与_无关无关，只，只与与_有有关关计计算算方法方法aWqEd，只，只适用于匀适用于匀强强电场，电场，其其中中d为为沿沿_的的距离距离bWABqUAB，适用于适用于_电势能、电势电势能、电势(考纲要求考纲要求)1.路径路径初初、末位置末位置电场方电场方向向任何任何电场电场本讲稿第二页，共二十六页(2)电势能电势能定定义义：电荷在电荷在_中中具具有的势能，有的势能，数数值值上等于上等于将电荷将电荷从从该该点移到点移到_位置位置时电场力时电场力所所做的功做的功电场力做功电场力做功与与
2、电势能电势能变变化的化的关系：关系：电场力做的功电场力做的功等于等于_，即即WABEpAEpBEp.电势电势(1)定定义义：电荷在电场中电荷在电场中某某一一点点的电势能的电势能与它与它的电荷量的的电荷量的比比值，值，叫叫做做这这一一点点的电势，的电势，用用表示表示在在数数值值上等于上等于单单位位正电荷由正电荷由该该点移到零点移到零电势时电势时_，电势，电势是是标标量，只有大小，量，只有大小，没没有有方方向向，但但有正负有正负2零零势能势能电场电场(3)单位单位：伏特：伏特(V)(4)电势与电场线的关系电势与电场线的关系：沿：沿电场电场线线方方向向电势电势降降低低(电场电场线线指向指向电势电势降
3、降低低最快最快的方的方向向)电势能的减小量电势能的减小量电场力电场力所所做的功做的功本讲稿第三页，共二十六页(5)零零电势电势位置位置的的规规定：定：电场中电场中某某一一点点的电势的的电势的数数值值与零与零电势电势的选的选择择_关关，即即电势的电势的数数值值决定于零决定于零电势的选电势的选择择(大地大地或无或无穷远穷远默默认为认为零零)等等势势面面(1)定义定义：电场中电势相电场中电势相同同的的各点构成各点构成的的面叫面叫做做等等势势面面(2)等势面的特点等势面的特点等等势势面面一一定定和电场和电场线线垂直垂直等等势势面上各点面上各点电势相电势相等等，在，在等等势势面上移面上移动电荷时电场力动
4、电荷时电场力不不做做功功电场电场线总线总是是由电势高的由电势高的等等势势面指向面指向电势低的电势低的等等势势面面电场电场线线越越密密的地方，的地方，等差等等差等势势面面越越密密.3有有本讲稿第四页，共二十六页1.定义定义：电荷在电场中，由一电荷在电场中，由一点点A移到另移到另一一点点B时，时，_与移与移动电荷的动电荷的_的的比比值值电势差电势差 (考纲要求考纲要求)2定义式定义式：UAB.电场力电场力做功做功电荷量电荷量3电势差与电势的关系电势差与电势的关系：UAB_，UABUBA.4影响因素影响因素：电势电势差差UAB由电场由电场本身本身的的性性质质决定决定，与移与移动动的电荷的电荷q及及电
5、场力做的功电场力做的功WAB_，与零与零电势电势点点的选的选取取_.无关无关AB无关无关本讲稿第五页，共二十六页电势差与电场强度的关系式电势差与电场强度的关系式：UABEd，其，其中中d为电场中两点间为电场中两点间_的距离的距离(如如图图621所示所示)电场强度的方向和大小电场强度的方向和大小：电场中，电场电场中，电场强强匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中电势差与电场强度的关系图图62112沿沿电场方电场方向向度方度方向是指向是指_最快最快的方的方向向在在匀匀强强电场中，电场电场中，电场强强度度在在数数值值上等于沿上等于沿_方方向每向每单单位距离上降位距离上降低的电势低的电势电势电势降
6、降低低电场电场本讲稿第六页，共二十六页特特别别提醒提醒(1)UEd只只适于匀适于匀强强电场的电场的定定量量计计算算.(2)在在非匀非匀强强电场中电场中也可用也可用UEd定性定性判断电势判断电势差差的大的大小小.本讲稿第七页，共二十六页静静电电感感应应、静静电电平衡：把金属平衡：把金属导导体放体放在在外外电场中，电场中，导导体内体内的的自自由电由电子受子受电场力电场力作用而作用而_，使使导导体体的的两面出两面出现现等等量量的的_电荷，电荷，这这种种现现象叫静象叫静电电感感应应；当当导导体内自体内自由电由电子子的的定向移定向移动动_时，时，导导体体处处于静于静电电平衡状平衡状态态静静电电屏蔽屏蔽金
7、属壳或金属网罩所包金属壳或金属网罩所包围围的的区域区域，不受不受_电场的电场的影响影响，这这种种现现象叫象叫做做静静电电屏蔽屏蔽静电现象的解释静电现象的解释(考纲要求考纲要求)1.2发发生迁移生迁移异种异种停止停止外部外部本讲稿第八页，共二十六页本讲稿第九页，共二十六页1电场线与电场强度的关系电场线与电场强度的关系：电场电场线线越越密密的地方的地方表示表示电电场场强强度越大，电场度越大，电场线线上每点上每点的的切切线线方方向表示向表示该该点点的电的电场场强强度方度方向向2电场线与等势面的关系电场线与等势面的关系：电场电场线线与等与等势势面垂直面垂直，并从并从电势电势较较高的高的等等势势面指向面
8、指向电势电势较较低的低的等等势势面面3电场强度数值与电势数值无直接关系电场强度数值与电势数值无直接关系：电场电场强强度大度大(或或小小)的地方电势的地方电势不不一一定定大大(或或小小)，零零电势电势可人可人为为选选取取，而而电场电场强强度度是否是否为为零零则则由电场由电场本身决定本身决定考点一考点一电场线、电场强度、电势、电场线、电场强度、电势、电势差、等势面之间的关系电势差、等势面之间的关系本讲稿第十页，共二十六页4几种常几种常见见的的典型典型电场的电场的等等势势面比面比较较电场等势面(实线)图样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本讲稿第十一页，共二十
9、六页电场等势面(实线)图样重要描述等量异种点电荷的电场连线的中垂面上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高本讲稿第十二页，共二十六页如如图图625所示所示，实线实线表示表示电场电场线线，虚虚线线表示表示只只受受电场力电场力作用作用的电荷的电荷运运动动轨轨迹迹，a、b为为运运动动轨轨迹上迹上的的两点两点，可以可以判判定定()A电荷在电荷在a点速点速度大度大于于在在b点速点速度度B电荷电荷为为负电荷负电荷C电荷在电荷在a点点的电势能大的电势能大于于在在b点点的电势能的电势能Da点点的电势低的电势低于于b点点的电势的电势【典例【典例1】图图625本讲稿第十三
10、页，共二十六页如如图图624所示所示，虚虚线线a、b、c代代表表电场中电场中的的三个等三个等势势面面，相，相邻邻等等势势面面之之间间的电势的电势差差相相等等，即即UabUbc，实线为实线为一一带带正电的正电的质质点点仅仅在电场力在电场力作用作用下通下通过该过该区域区域时的时的运运动动轨轨迹迹，P、Q是是这这条条轨轨迹上迹上的的两点据此可知两点据此可知()A三个等三个等势势面面中，中，c的电势的电势最最高高B带带电电质质点通点通过过P点点时的电势能时的电势能较较Q点点大大C带带电电质质点通点通过过P点点时的动能时的动能较较Q点点大大D带带电电质质点通点通过过P点点时的加时的加速速度度较较Q点点大
11、大图图624变变式式1、本讲稿第十四页，共二十六页1电势高低的电势高低的三种三种判断方法判断方法本讲稿第十五页，共二十六页2电势能高低的电势能高低的四种四种判断方法判断方法判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加电荷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公式法由Epqp，将q、p的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大电势能越大，Ep的负值越小，电势能越大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，电势能增加本讲稿第十六页，共二十六页等等量量同种同种带带正电的正电的点点电荷的电荷
12、的连线连线和和其其中中垂垂线线如如图图626所示所示一一个个带带负电的负电的试试探探电荷，电荷，先先从从图中图中a点沿直点沿直线线移到移到b点点，再从再从b点沿直点沿直线线移到移到c点点，则则()A试试探探电荷电荷所受所受电场力的方电场力的方向向一一直不直不变变B试试探探电荷电荷所受所受电场力的大小一电场力的大小一直直增大增大C试试探探电荷的电势能一电荷的电势能一直直减减少少Da、b、c三点三点的电势的电势为为：abc【变式【变式2】图图626本讲稿第十七页，共二十六页典例典例2、如如图图627所示所示，固定于同固定于同一一条条竖竖直直线线上上的的A、B是两个是两个带带等等量量异种异种电荷的电
13、荷的点点电荷，电荷量电荷，电荷量分分别为别为Q和和Q，A、B相相距距为为2d.MN是是竖竖直放置直放置的的光滑光滑绝缘细绝缘细杆杆，另另有一有一个穿个穿过细过细杆杆的的带带电小电小球球p，质质量量为为m、电荷量电荷量为为q(可可视为视为点点电荷，电荷，不影响不影响电场的电场的分布分布)现现将小将小球球p从与点从与点电电荷荷A等等高的高的C处处由由静止开始静止开始释释放放，小，小球球p向下向下运动到距运动到距C点距离为点距离为d的的O点时，速度为点时，速度为v.已知已知MN与与AB之间的距离为之间的距离为d，静电力常量为，静电力常量为k，重力，重力加速度为加速度为g.可知可知 图图627本讲稿第
14、十八页，共二十六页1若只有电场力做功若只有电场力做功电势能电势能与与动能之和动能之和保持不保持不变变；2若只有电场力和重力做功若只有电场力和重力做功电势能、电势能、重重力势能、动力势能、动能之和能之和保持不保持不变变；3除重力之外，其他各力对物体做的功除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机等于物体机械械能的能的变变化化4所有力对物体所做的功所有力对物体所做的功等于物体等于物体动能的动能的变变化化考点二考点二电场中的功能关系电场中的功能关系本讲稿第十九页，共二十六页1.电场力做功的电场力做功的计计算算方法方法(1)由公式由公式W=Flcos计计算算，此此公式只公式只适用于匀适用于匀强强电场，
15、电场，可可变变形形为为W=qElcos.(2)由由W=qU来来计计算算，此此公式公式适用于任何形适用于任何形式的式的静静电场电场.(3)由动能由动能定理来定理来计计算：算：W电场力电场力+W其他其他力力=Ek.(4)由电势能的由电势能的变变化化计计算：算：W=Ep1-Ep2.2.带带电电粒子粒子在电场中做在电场中做曲曲线线运运动时正负功的判断动时正负功的判断(1)粒子速粒子速度方度方向向一一定沿定沿轨轨迹迹的的切切线线方方向向，粒子受粒子受力方力方向向一一定沿定沿电场电场线线指向指向轨轨迹凹迹凹侧侧.(2)电场力电场力与速与速度方度方向向间夹间夹角小角小于于90，电场力做正功；，电场力做正功；
16、夹夹角大角大于于90，电场力做负功，电场力做负功.本讲稿第二十页，共二十六页A物体克服物体克服电场力做功电场力做功qEsB物体物体的电势能减的电势能减少了少了0.8qEsC物体物体的电势能增加的电势能增加了了qEsD物体物体的动能减的动能减少了少了0.8qEs【典例【典例3】本讲稿第二十一页，共二十六页变式变式1（2011四川理综）质量为四川理综）质量为m的带正电小球由空中的带正电小球由空中A点无点无初速自由下落，在初速自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过场，再经过t秒小球又回到秒小球又回到A点点.不计空气阻力且小球从末落地，不计空气
17、阻力且小球从末落地，则则A.整个过程中小球电势能变化了整个过程中小球电势能变化了B.整个过程中小球速度增量的大小为整个过程中小球速度增量的大小为C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了D.从从A点到最低点小球重力势能变化了点到最低点小球重力势能变化了本讲稿第二十二页，共二十六页变式变式2（09四川）如图，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方四川）如图，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度电荷，带负电的小物体以初速度V1从从M点沿斜面上滑，到达点沿斜面上滑，到达N点时速点时速度为零，然后下滑回到度为零，然后
18、下滑回到M点，此时速度为点，此时速度为V2（V2V1）。若小物体）。若小物体电荷量保持不变，电荷量保持不变，OMON，则，则A小物体上升的最大高度为小物体上升的最大高度为B从从N到到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小的过程中，小物体的电势能逐渐减小C从从M到到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D从从N到到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小小本讲稿第二十三页，共二十六页发发散思散思维维又称又称扩扩散思散思维维或求异思或求异思维维是指是指大大脑脑在在思思维维时时呈呈现现的一的一种种
19、扩扩散状散状态态的的思思维维方法，能方法，能使所掌握使所掌握的的知知识进识进行多行多维维拓拓展展，它是它是创创造性思造性思维维的的主要模主要模式之一式之一“一式一式二二结论结论”巧解巧解电场电场强强度度与与电势电势差差相相关关的的问题问题2.发散思维法发散思维法本讲稿第二十四页，共二十六页结论结论2匀匀强强电场中若电场中若两两线线段段ABCD，且且ABCD，则则UABUCD(或或ABCD)，如如图图6211所示所示.图图6210图图6211本讲稿第二十五页，共二十六页【典例典例】(单选单选)(2009辽宁辽宁、宁夏理综宁夏理综)空空间间有一有一匀匀强强电场，在电场中电场，在电场中建立建立如如图图6212所示所示的的直直角角坐坐标标系系O xyz，M、N、P为为电场中的电场中的三个点三个点，M点点的的坐坐标标(0，a,0)，N点点的的坐坐标为标为(a,0,0)，P点点的的坐坐标为标为已已知知电场方电场方向平行于直向平行于直线线MN，M点点电势电势为为0，N点点电势电势为为1V，则则P点点的电势的电势为为()图图6212本讲稿第二十六页，共二十六页