2020屆高考物理一輪 專題17 電場(chǎng)的能的性質(zhì)學(xué)案 新課標(biāo)

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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題17 電場(chǎng)的能的性質(zhì) 教學(xué)目標(biāo)：1．電勢(shì)能，電勢(shì)，電勢(shì)差，等勢(shì)面 2．勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 3．運(yùn)用靜電場(chǎng)的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 本講重點(diǎn)：1．庫(kù)侖定律 2．電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線 本講難點(diǎn)：運(yùn)用靜電場(chǎng)的有關(guān)概念和規(guī)律解決物理問題 考點(diǎn)點(diǎn)撥：1．電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能和電勢(shì) 2．電勢(shì)高低的判斷 3．電勢(shì)差、電勢(shì)與靜電力做功 4．勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差跟場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系 5．由電場(chǎng)線、等勢(shì)面判斷電荷的運(yùn)動(dòng)情況 6．動(dòng)能定理的應(yīng)用 第一課時(shí) 3．等勢(shì)面： （1）定義：電場(chǎng)中 相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。 （2）特點(diǎn)：

2、 ①等勢(shì)面一定與 垂直，即跟 的方向垂直； ②在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力 功； ③電場(chǎng)線總是從電勢(shì) 的等勢(shì)面到電勢(shì) 的等勢(shì)面； ④任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì) ； ⑤等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越 ，即等差等勢(shì)面分布的疏密可以描述電場(chǎng)強(qiáng)弱。 5．電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 公式： 條件：① 電場(chǎng)②d為 的距離 （二）重難點(diǎn)闡釋 1．電場(chǎng)力做功的計(jì)算： ⑴定義式：W=Fscos?=qEscos?（只使用于 電場(chǎng)）； ⑵據(jù)WAB=qUAB計(jì)算； ⑶據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化

3、的關(guān)系W=-?EP計(jì)算 ⑷據(jù)動(dòng)能定理W電+W非電＝Ek2-Ek1進(jìn)行求解。 二、高考要點(diǎn)精析 （一）電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能和電勢(shì) ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 （1）靜電力做功等于電勢(shì)能的減少量： （2）電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)A的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)所作的功，即 （3）電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值， 電場(chǎng)力做的功、電勢(shì)能和電勢(shì)以及電荷量都有正負(fù)，要正確理解正負(fù)號(hào)的意義。計(jì)算式最好是帶入正負(fù)號(hào)直接計(jì)算。電勢(shì)和電勢(shì)能均與參考點(diǎn)的選取有關(guān)。 ☆考點(diǎn)精煉 1．將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移向電場(chǎng)中M點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為6.0×10-9J，若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場(chǎng)中N點(diǎn)移

4、向無窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)力做功為7.0×10-9J，則M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)φm、φn有如下關(guān)系 （ ） A．m＜n＜0 B．n＞m＞0 C．n＜m＜0 D．m＞n＞0 （二）電勢(shì)高低的判斷 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 （1）沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，這是判斷電勢(shì)高低的最有效方法。 （2）借助電場(chǎng)力做功來判斷。將正電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B，若電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，則A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)；反之，若電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，則A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)；移動(dòng)負(fù)電荷，情況正好相反。 第二課時(shí) （三）電勢(shì)差、電勢(shì)與靜電力做功 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥

5、 （1）電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差，叫做兩點(diǎn)間的電勢(shì)差： （2）電勢(shì)差與靜電力做功：或 電勢(shì)與零參考點(diǎn)的選取有關(guān)，而電勢(shì)差與零參考點(diǎn)的選取無關(guān)，只與兩點(diǎn)的位置有關(guān)。靜電力做功與路徑無關(guān)，決定于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。 【例3】有一帶電荷量q= -3×10-6C的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)克服電場(chǎng)力做功6×10-4J，從電場(chǎng)中的B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功9×10-4J，問： （1）AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？ （2）如以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的點(diǎn)勢(shì)各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？ ☆考點(diǎn)精煉 3．如圖所示，將一個(gè)電荷量為q = +3×10-10C的點(diǎn)電荷沿電場(chǎng)中的

6、一條電場(chǎng)線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，克服電場(chǎng)力做功6×10-9J。已知A點(diǎn)的電勢(shì)為A= - 4V，求B點(diǎn)的電勢(shì)，并指出電場(chǎng)線的方向。 （四）由電場(chǎng)線、等勢(shì)面判斷電荷的運(yùn)動(dòng)情況 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 （1）等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直，即跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直；在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功；電場(chǎng)線總是從高等電勢(shì)指向電勢(shì)低等勢(shì)面； （2）等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，即等差等勢(shì)面分布的疏密可以描述電場(chǎng)強(qiáng)弱。 （3）電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡向所受合力（往往僅為電場(chǎng)力）的方向彎曲，由此判斷電場(chǎng)力方向，進(jìn)而確定電場(chǎng)力做功及電勢(shì)能、動(dòng)能的變化情況。 【例5】如圖所示，a、b和c分別表示點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面

7、，它們的電勢(shì)分別為6V、4V和1.5V。一質(zhì)子（）從等勢(shì)面a上某處由靜止釋放，僅受電場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)，已知它經(jīng)過等勢(shì)面b時(shí)的速率為v，則對(duì)質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)有下列判斷，正確的是（ ） b a c A．質(zhì)子從a等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)到c等勢(shì)面電勢(shì)能增加4.5eV B．質(zhì)子從a等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)到c等勢(shì)面動(dòng)能減少4.5eV C．質(zhì)子經(jīng)過等勢(shì)面c時(shí)的速率為2.25v D．質(zhì)子經(jīng)過等勢(shì)面c時(shí)的速率為1.5v 解析：質(zhì)子由高等勢(shì)面向低等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，A、B都錯(cuò)；質(zhì)子從等勢(shì)面a到等勢(shì)面b，由動(dòng)能定理得，，質(zhì)子從等勢(shì)面a到等勢(shì)面c，由動(dòng)能定理得，，解得，D正確。 答案：D ☆考點(diǎn)精煉 第三

8、課時(shí) （五）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 勻強(qiáng)電場(chǎng)中E=U/d ，d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向上兩點(diǎn)間的距離。 推論：勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任一方向（等勢(shì)面除外）兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)間的距離成正比。 【例7】圖中A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA＝15V、φB＝3V、φC＝－3V，由此可得D點(diǎn)電勢(shì)φD＝________V 解析：勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任一方向（等勢(shì)面除外）兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)間的距離成正比。連線AB與DC方向相同，且長(zhǎng)度相同，故UAB=UDC＝φA－φB＝φD－φC＝12V，故φD＝9V （六）電場(chǎng)知識(shí)的綜合應(yīng)用

9、☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 在歷年高考試題中，電學(xué)知識(shí)常常是與力學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來考查。解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學(xué)上，只要在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，注意對(duì)帶電體所受的電場(chǎng)力進(jìn)行分析，再應(yīng)用力學(xué)相關(guān)規(guī)律（牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)能定律等）即可求解。必須熟練掌握電場(chǎng)線、等勢(shì)面、靜電力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系這些基本概念和規(guī)律，這是順利解題的基礎(chǔ)。 【例8】如圖所示，在傾角=37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E = 4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板。質(zhì)量m = 0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率

10、返回。已知斜面的高度h = 0.24m，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)= 0.30，滑塊帶電荷q = -5.0×10-4C，取重力加速度g = 10m/s2，sin37°= 0.60，cos37°=0.80。求： （1）滑塊從斜面最高點(diǎn)滑到斜面底端時(shí)的速度大??； （2）滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程s和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q。 （2）滑塊最終將靜止在斜面底端。因此重力勢(shì)能和電勢(shì)能的減少等于克服摩擦力做的功，（mg + qE）h=fs （3分） 解得滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程：s=1 m 由能量守恒，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為 Q = fs = 0.96 J （2分） ☆考點(diǎn)精煉

11、 8．如圖所示，Q為固定的正點(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和 Q相距分別為 h和0.25 h，將另一點(diǎn)電荷從 A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又變?yōu)榱恪Ｈ舸穗姾稍贏點(diǎn)處的加速度大小為，試求： （1）此電荷在B點(diǎn)處的加速度。 （2）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差（用Q和h表示） 考點(diǎn)精煉參考答案 5．D 解析：先由等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直，畫出電場(chǎng)線，再根據(jù)軌跡向電場(chǎng)力的方向彎曲，判斷電場(chǎng)力的方向，進(jìn)而確定電場(chǎng)線方向。可以判定電場(chǎng)線從等勢(shì)面c指向等勢(shì)面a，故等勢(shì)面a的電勢(shì)最低；帶電質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)到Q點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，若從Q點(diǎn)到P點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功，都有通過P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過Q點(diǎn)時(shí)小。D正確。

12、6．解：根據(jù)，得 =500 V/m. 7．解析：把電荷q從A移到B電場(chǎng)力不做功，說明A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上。因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢(shì)線，電場(chǎng)方向應(yīng)垂直于等勢(shì)面，可見，選項(xiàng)A、B不正確。 V= -173 V，B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)低173 V，因電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向，所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下。場(chǎng)強(qiáng)大小=V/m=1000V/m。 故：選項(xiàng)D正確。 3．如圖所示，Q是帶正電的點(diǎn)電荷，P1和P２為其電場(chǎng)中的兩點(diǎn)。若E1、E2為P1、P2兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，φ1、φ2為P1、P2兩點(diǎn)的電勢(shì)，則（ ） A.E1>E2，φ1>φ2　　　　　　

13、　　　　　　B.E1>E2，φ1<φ2 C.E1φ2　　　　　　　　　　　　D.E1φb>φc　　　　　　　　　　B．Ea>Eb>Ec C．φa－φb＝φb－φc　　　　　　　D．Ea＝Eb＝Ec 5．若帶正電荷的小球只受到電場(chǎng)力作用，則它在任意一段時(shí)間內(nèi)（ ） A．一定沿電力線由高電勢(shì)處向低電勢(shì)處運(yùn)動(dòng) B．一定沿電力線由低電勢(shì)處向高電勢(shì)處運(yùn)動(dòng) C

14、．不一定沿電力線運(yùn)動(dòng)，但一定由高電勢(shì)處向低電勢(shì)處運(yùn)動(dòng) D．不一定沿電力線運(yùn)動(dòng)，也不一定由高電勢(shì)處向低電勢(shì)處運(yùn)動(dòng) 6．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電量q=2.0×10-9庫(kù)，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過程中，除電場(chǎng)力外，其他力作的功為6.0×10-5焦，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×10-5焦，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Ua-Ub為（ ） A．3×104伏　　　　　　　　　　　　　B．1×104伏 C．4×104伏　　　　　　　　　　　　　D．7×104伏 12． 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一電荷量為2×10-5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能增加了0.1J，已知A、B兩點(diǎn)間距為2cm，兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向成6

15、0°角，如圖所示，問： （1）在電荷由A移到B的過程中，電場(chǎng)力做了多少功？ （2）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多少？ （3）該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？ 考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練參考答案 1．B 由U=Ed，在d相同時(shí)，E越大，電壓U也越大。因此UAB> UBC，選B 2．C 根據(jù)電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布可知：試探電荷由a 點(diǎn)沿直線移到O點(diǎn)，電場(chǎng)力先作正功，再沿直線由O點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中，電荷沿等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力不作功，電勢(shì)能不變化，故全過程電勢(shì)能先減小后不變。 3．A 4．A 5．D 6．B 7．CD 8．A 9．ABD 10．C 13．解：在D點(diǎn)：mgsin30°-FDsin30°=ma， 在C點(diǎn)：mgsin30°+FDcos30°=maC D和C在同一等勢(shì)面上，F(xiàn)D=FC ， 得aC =2gsin30°-a=g-a 質(zhì)點(diǎn)從D到C的過程中運(yùn)用動(dòng)能定理可得：mgLsin60°=m（vC2-v2），得 vC=