高中物理高考 第2讲　电场能的性质 课件

静电场第七章第2讲电场能的性质主干梳理 对点激活终止终止路径路径匀强电场匀强电场电场方向电场方向任何电场任何电场电势能的减少量电势能的减少量把它从这点移动到零势能把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功位置时静电力所做的功特特别别提提醒醒(1)电电势势能能是是相相互互作作用用的的电电荷荷所所共共有有的的，或或者者说说是是电电荷荷及及对对它它作作用用的的电电场场所所共共有有的的。我我们们说说某某个个电电荷荷的的电电势势能能，只只是是一一种种简简略略的的说说法。法。(2)电电荷荷在在某某点点的的电电势势能能是是相相对对的的，与与零零势势能能位位置置的的选选取取有有关关，但但电电荷荷从某点运从某点运动动到另一点到另一点时电势时电势能的能的变变化是化是绝对绝对的，与零的，与零势势能位置的能位置的选选取无关。取无关。(3)电电势势能能是是标标量量，有有正正负负，无无方方向向。电电势势能能为为正正值值表表示示电电势势能能大大于于在在参考点参考点时时的的电势电势能，能，电势电势能能为负值为负值表示表示电势电势能小于在参考点能小于在参考点时时的的电势电势能。能。(4)零零势势能能位位置置的的选选取取是是任任意意的的，但但通通常常选选取取大大地地表表面面或或离离场场源源电电荷荷无无限限远处为远处为零零势势能位置。能位置。电势能电势能电荷量电荷量标量标量零电势零电势相对性相对性零电势点零电势点特特别别提提醒醒电电场场中中某某点点的的电电势势大大小小是是由由电电场场本本身身的的性性质质决决定定的的，与与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性、电荷量及电势能均无关。在该点是否放有电荷和所放电荷的电性、电荷量及电势能均无关。电势相同电势相同等势面等势面电场线电场线电势高电势高电势低电势低越大越大越小越小静静电电力做的功力做的功WAB AB 无关无关电荷量电荷量q沿电场方向沿电场方向 电场强度电场强度 电场电场 定向移动定向移动 处处为处处为0 垂直垂直 一一 堵点疏通堵点疏通1电场电场强强度度处处处处相同的区域内，相同的区域内，电势电势一定也一定也处处处处相同。相同。()2A、B两点的两点的电势电势差是恒定的，所以差是恒定的，所以UABUBA。()3电场电场中，中，场场强强方向是方向是电势电势降落最快的方向。降落最快的方向。()4电势电势有正有正负负之分，因此之分，因此电势电势是矢量。是矢量。()5电势电势的大小由的大小由电场电场的性的性质质决定，与零决定，与零电势电势点的点的选选取无关。取无关。()6电电势势差差UAB由由电电场场本本身身的的性性质质决决定定，与与零零电电势势点点的的选选取取无无关关。()二二 对对点激活点激活1(人人教教版版必必修修第第三三册册P30T3改改编编)关关于于电电场场中中两两点点电电势势的的高高低低的的判判断断，下列下列说说法正确的是法正确的是()A若若q在在A点的点的电势电势能比在能比在B点的大，点的大，则则A点点电势电势高于高于B点点电势电势B若若q在在C点的点的电势电势能比在能比在D点的大，点的大，则则C点点电势电势高于高于D点点电势电势C若若q在在E点的点的电势电势能能为负值为负值，则则E点点电势为负值电势为负值D电势电势降低的方向即降低的方向即为电场线为电场线方向方向答案答案 解解析析由由Epq知知，正正电电荷荷在在电电势势越越高高的的地地方方电电势势能能越越大大，负负电电荷荷在在电电势势越越低低的的地地方方电电势势能能越越大大，故故A正正确确，B错错误误；根根据据Epq可可知知，若若q在在E点点的的电电势势能能Ep为为负负值值，则则为为正正值值，故故C错错误误；电电势势降降低低最最快快的的方方向向为为电场线电场线方向，故方向，故D错误错误。解析解析 2(人人教教版版必必修修第第三三册册P34T3改改编编)如如图图所所示示，下下列列说说法法正正确确的的是是()AABB负电负电荷在荷在A点点时时的的电势电势能大于在能大于在B点点时时的的电势电势能能C负电负电荷由荷由B移移动动到到A时时静静电电力做正功力做正功DUAB0答案答案 解解析析沿沿着着电电场场线线的的方方向向电电势势降降低低，由由图图知知AB，UAB0，故故A、D错错误误；WBAqUBA，其其中中q0，则则WBA0)的的点点电电荷荷，D点点为为正正三三角角形形外外接接圆圆的的圆圆心心，E点点为为ab的的中中点点，F点点为为E点点关关于于顶顶点点c的的对对称点，下列称点，下列说说法中正确的是法中正确的是()AD点的点的电场电场强强度一定不度一定不为为零，零，电势电势可能可能为为零零BE、F两点的两点的电场电场强强度等大反向，度等大反向，电势电势不相等不相等D若将一若将一负负点点电电荷从荷从c沿直沿直线线移移动动到到F，其，其电势电势能将不断减小能将不断减小答案答案 提示：提示：对对。(2)负负点点电电荷在荷在电势电势越高的地方越高的地方电势电势能越大能越大还还是越小？是越小？提示：提示：越小。越小。尝试尝试解答解答选选C。三三个个点点电电荷荷在在D点点的的场场强强大大小小相相等等，方方向向沿沿三三角角形形各各角角的的角角平平分分线线，由由矢矢量量的的合合成成可可知知，D点点的的场场强强一一定定为为零零，故故A错错误误。由由于于a、b点点电电荷荷在在E点点的的场场强强大大小小相相等等，方方向向相相反反，故故E点点的的场场强强仅仅由由c点点电电荷荷决决定定，故故场场强强方方向向竖竖直直向向下下，因因c点点电电荷荷在在E、F位位置置的的场场强强大大小小相相同同，方方向向相相反反，而而a、b点点电电荷荷在在F点点的的合合场场强强方方向向竖竖直直向向上上，大大小小不不为为0，故故E、F两两点点的的电电场场强强度度大大小小不不同同，方方向向相相反反；在在c点点电电荷荷的的电电场场中中，E、F两两点点关关于于c点点对对称称，则则电电势势相相等等，而而在在a、b两两点点电电荷荷的的合合电电场场中中，E点点的的电电势势高高于于F点点的的电电势势，所所以以E点的点的电势电势高于高于F点的点的电势电势，故，故B错误错误。由。由场场强强的叠加原理可知，的叠加原理可知，a、b处电处电尝试解答尝试解答 尝试解答尝试解答 电场线电场线、电场电场强强度、度、电势电势、电势电势能、等能、等势势面之面之间间的关系的关系(1)电电场场线线与与电电场场强强度度的的关关系系：同同一一电电场场，电电场场线线越越密密的的地地方方表表示示电电场场强强度越大，度越大，电场线电场线上某点的切上某点的切线线方向表示方向表示该该点的点的电场电场强强度方向。度方向。(2)电场线电场线与等与等势势面的关系：面的关系：电场线电场线与等与等势势面垂直，并从面垂直，并从电势较电势较高的等高的等势势面指向面指向电势较电势较低的等低的等势势面。面。(3)电电场场强强度度大大小小与与电电势势无无直直接接关关系系：零零电电势势位位置置可可人人为为选选取取，电电场场强强度的大小由度的大小由电场电场本身决定，故本身决定，故电场电场强强度大的地方，度大的地方，电势电势不一定高。不一定高。(4)电电势势能能与与电电势势的的关关系系：正正电电荷荷在在电电势势高高的的地地方方电电势势能能大大；负负电电荷荷在在电势电势低的地方低的地方电势电势能大。能大。(5)电场场电场场强强的叠加遵从矢量合成法的叠加遵从矢量合成法则则，电势电势的叠加遵从代数运算法的叠加遵从代数运算法则则。变变式式1(2020山山西西省省吕吕梁梁市市高高三三上上学学期期一一模模)在在真真空空中中A、B两两点点分分别别放放置置等等量量正正点点电电荷荷，在在电电场场中中通通过过A、B两两点点的的竖竖直直平平面面内内对对称称位位置置取取一一个个矩矩形形路路径径abcd(左左边边ad到到A的的距距离离与与右右边边bc到到B的的距距离离相相等等，上上边边ab和和下下边边cd与与A、B连连线线对对称称)，现现将将一一电电子子沿沿abcd移移动动一一周周，则则下下列列判判断断正正确确的的是是()Aa、b两点两点场场强强相同相同Ba、c两点两点电势电势相同相同C由由cd电电子的子的电势电势能一直增加能一直增加D由由da电电子的子的电势电势能先增加后减小，能先增加后减小，电势电势能能总总增加量增加量为为零零答案答案 解解析析根根据据电电场场的的叠叠加加原原理理，可可知知a、b两两点点的的场场强强大大小小相相等等，方方向向不不相相同同，故故A错错误误；根根据据等等量量同同种种电电荷荷周周围围等等势势线线分分布布的的对对称称性性可可知知，a、c两两点点的的电电势势相相同同，B正正确确；将将电电子子沿沿cd由由c移移动动到到d的的过过程程中中，场场强强水水平平方方向向的的分分量量先先向向左左再再向向右右，故故静静电电力力先先做做负负功功，再再做做正正功功，所所以以电电子子的的电电势势能能先先增增大大，后后减减小小，C错错误误；两两电电荷荷连连线线上上方方，场场强强竖竖直直方方向向的的分分量量向向上上，两两电电荷荷连连线线下下方方，场场强强竖竖直直方方向向的的分分量量向向下下，则则将将电电子子沿沿da由由d点点移移动动到到a点点的的过过程程中中，静静电电力力先先做做正正功功后后做做负负功功，所所以以电电势势能能先先减减小小后后增增加加，因因a、d两两点点电电势势相相等等，则则电电子子在在a、d两两点点的的电电势势能能相相等等，所所以以电电势势能能总总增增加加量量为为零，零，D错误错误。解析解析 1.几种典型几种典型电场电场的等的等势线势线(面面)电场电场等势线等势线(面面)重要描述重要描述匀强电场匀强电场垂直于电场线的一簇平面垂直于电场线的一簇平面点电荷点电荷的电场的电场以点电荷为球心的一簇球面以点电荷为球心的一簇球面电场电场等势线等势线(面面)重要描述重要描述等量异种点电荷的电场等量异种点电荷的电场连线的中垂线上电势处连线的中垂线上电势处处为零处为零等量同种等量同种(正正)点电荷的点电荷的电场电场两点电荷连线上，中点两点电荷连线上，中点的电势最低；中垂线上，的电势最低；中垂线上，中点的电势最高中点的电势最高2带电带电粒子在粒子在电场电场中运中运动轨动轨迹迹问题问题的分析方法的分析方法(1)判判断断速速度度方方向向：带带电电粒粒子子运运动动轨轨迹迹上上某某点点的的切切线线方方向向为为该该点点处处的的速速度方向。度方向。(2)判判断断静静电电力力(或或电电场场强强度度)的的方方向向：仅仅受受静静电电力力作作用用时时，带带电电粒粒子子所所受受静静电电力力方方向向指指向向轨轨迹迹曲曲线线的的凹凹侧侧，再再根根据据粒粒子子电电荷荷的的正正负负判判断断电电场场强强度度的方向。的方向。(3)判判断断静静电电力力做做功功的的正正负负及及电电势势能能的的增增减减：若若静静电电力力与与速速度度方方向向成成锐锐角角，则则静静电电力力做做正正功功，电电势势能能减减少少；若若静静电电力力与与速速度度方方向向成成钝钝角角，则则静静电电力做力做负负功，功，电势电势能增加。能增加。3一一般般情情况况下下带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动轨轨迹迹不不会会与与电电场场线线重重合合，只只有有同同时满时满足以下三个条件足以下三个条件时时，两者才会重合：，两者才会重合：(1)电场线为电场线为直直线线；(2)电电荷初速度荷初速度为为零或初速度方向与零或初速度方向与电场线电场线平行；平行；(3)电电荷荷仅仅受静受静电电力或所受合力的方向始力或所受合力的方向始终终与静与静电电力方向相同或相反。力方向相同或相反。例例2(2020山山东东省省高高三三下下第第一一次次仿仿真真联联考考)如如图图所所示示，虚虚线线为为某某静静电电场场中中的的等等差差等等势势线线(相相邻邻两两虚虚线线间间的的电电势势差差相相等等)，实实线线为为某某带带电电粒粒子子在在该该静静电电场场中中运运动动的的轨轨迹迹，a、b、c、d为为粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹与与等等势势线线的的交交点点，除除静静电电力外，粒子受到的其他力均可不力外，粒子受到的其他力均可