2024届高考物理一轮复习第七章静电场第2讲电场能的性质课件

这是一份2024届高考物理一轮复习第七章静电场第2讲电场能的性质课件，共36页。PPT课件主要包含了零势能，电势能，无限远，电势能Ep，电荷量q，零电势，电场线，等势面，电势高，电势低等内容，欢迎下载使用。

2．电势能(1)定义：电荷在_______中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到_______位置时静电力所做的功。(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于_______的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。(3)电势能的相对性：电势能是______的，通常把电荷离场源电荷________处的电势能规定为零，或把电荷在大地_____上的电势能规定为零。
3．电势注意：　电势的高低与电场强度的大小没有联系。
4．等势面的特点(1)等势面一定与________垂直。(2)在同一_______上移动电荷时电场力不做功。(3)电场线方向总是从________的等势面指向________的等势面。(4)等差等势面越密的地方电场强度_____，反之______。
情境创设如图所示为静电除尘机原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极和集尘极加上高压电场，使尘埃带上电，尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，达到除尘目的，图中虚线为电场线(方向未标)，不考虑尘埃的重力，结合下图辨析以下问题：
微点判断　(1)图中A点电势高于B点电势。( )(2)尘埃在迁移过程中电势能减小。( )(3)尘埃在迁移过程中动能减小。( )(4)两极板处的电场线与极板垂直。( )(5)带电尘埃的机械能守恒。( )(6)A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功。( )(7)电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。( )(8)带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。( )(9)由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。( )
(一) 电势高低及电势能大小的比较(释疑点)研清微点1　电势高低的判断　1．如图所示，竖直方向的匀强电场中O点固定一点电荷，一带负电小球绕该点电荷在竖直面内做匀速圆周运动，A、B是运动轨迹上的最高点与最低点，两点电势分别为φA、φB，电场强度分别为EA、EB，不计空气阻力，小球可视为质点，则 (　 )A．φA＞φB，EA＞EB B．φA＜φB ， EA＜EBC．φA＜φB ， EA＞EB D．φA＞φB ， EA＜EB
解析：小球做匀速圆周运动，则匀强电场的电场力和重力相平衡，所以匀强电场的电场强度方向向下，O点固定的点电荷带正电，EA＜EB，点电荷产生的电势在圆周上是相等的，匀强电场中沿电场线方向电势越来越低，则φA＞φB，D正确。答案：D　
解析：甲图中a、b两点在两个等量同种点电荷的连线上、与连线中点距离相等，根据对称性，Ea与Eb大小相等、但方向不同，φa与φb相同，A、B错误；乙图中c、d两点在两个等量异种点电荷连线的中垂线上、与连线中点距离相等，φc与φd相同，再根据场强的矢量合成可得Ec与Ed相同，C错误，D正确。答案：D　
研清微点2　电势能大小的判断　3．(2021年8省联考·广东卷)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
解析：沿着电场线，电势逐渐降低，则有φn＞φp，故A错误；负电荷从p运动到m，电场力做正功，电势能减小，有Epp＞Epm，故B错误；两微粒均只受电场力，电场力对其做正功，由动能定理有qU＝ΔEk，因初末电势差相同，电荷量q相等，则电场力做的正功相等，电势能的减小量相等，两微粒的动能变化量相等，故C错误，D正确。答案：D　
4． (多选)真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是 (　 )A．a点电势低于O点B．b点电势低于c点C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能
解析：由题意可知O点场强为零，所以a、O两点间场强方向是由a指向O，所以φa＞φO，A错误；同理，φc＞φO，O点与b点间的电场强度有竖直向上的分量，所以φO＞φb，则φc＞φb，B正确；同理，φa＞φb，φc＞φd，又带负电的试探电荷在电势越高处电势能越小，C错误，D正确。答案：BD
一点一过判断电势能大小的四种方法(1)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。(2)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。(如第4题中判断电势能大小时可用此法)(3)做功法：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。(如第3题中判断电势能变化时可用此法)(4)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；动能减小，电势能增加。
研清微点3　场强、电势、电势能的综合问题　5．(多选)如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q(q＞0)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
6．(2022·深圳中学月考) 内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示，岩盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B为两边中点，取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是 (　 )A．O点电场强度不为零B．O点电势不为零C．A、B两点电场强度相等D．A、B两点电势相等
解析：两等量正离子在O点的合场强为0，两等量负离子在O点的合场强为0，则四个离子的合场强为0，A错误；由于等量异种电荷的连线的中垂线为等势线，则A、O、B都在同一等势线上各点电势相同，都为0，B错误，D正确；A、B两点电场强度大小相等，方向相反，C错误。答案：D
2．(2022·聊城模拟)(多选)如图所示，在匀强电场中有一直角三角形ABC，∠C＝90°，∠A＝30°，BC边长为2 cm。电场强度的方向与三角形ABC平面平行。一电子从A点移到C点电场力做功为15 eV，从B点移到C点电场力做功为5 eV。则(　 )A．A、B两点间的电势差UAB为10 VB．电场强度的方向由A点指向C点C．电场强度的大小为500 V/mD．一电子从B点移到AC的中点，电势能增加2.5 eV
(三) 等势面的理解与应用(精研点)1．几种典型电场的等势面
2．电场线结合运动轨迹的求解方法(1)首先根据带电粒子运动轨迹弯曲的方向判断出受力的方向，带电粒子所受的电场力方向沿电场线指向运动轨迹的凹侧，再根据粒子的电性判断场强的方向。(2)根据电场线的疏密，判断加速度大小关系。(3)带电粒子的轨迹的切线方向为该处的速度方向。(4)根据电场力的方向与速度方向的夹角是锐角还是钝角判断电场力的做功情况。3．等势面(线)结合运动轨迹的求解方法根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做正功还是做负功、电势能的变化情况或等势面的电势高低，垂直等势面(线)画出电场线来分析。
[多维训练]1． (2021·全国甲卷)(多选)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则 (　 )A．一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功B．一电子从a点运动到d点，电场力做功为4 eVC．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右D．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大
解析：由题图可知φb＝φe，则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；由题图可知φa＝3 V，φd＝7 V，根据电场力做功与电势能的变化关系有Wad＝Epa－Epd＝(φa－φd)·(－e)＝4 eV，B正确；沿电场线方向电势逐渐降低，则b点处的电场强度方向向左，C错误；由于电场线与等 势面处处垂直，则可画出电场线大体分布如图所示，由图可知b点电场线最密集，则b点处的电场强度最大，D正确。答案：BD
2．如图甲，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图乙中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为FM和FN，相应的电势能分别为EpM和EpN，则 (　 )A．FM＜FN，EpM＞EpN　　B．FM＞FN，EpM＞EpNC．FM＜FN，EpM＜EpN D．FM＞FN，EpM＜EpN