选修3-1第一章第4-5节电势能和电势电势差.docVIP

选修3－1第一章第4－5节电势能和电势、电势差

一、学习目标：

1、理解电势、电势差、电势能的概念。

2、理解电场中电势差和电场强度的关系及相关题型的解法。

3、会据电场线、等势面的特点对带电粒子的轨迹问题进行分析。

二、重点、难点：

重点：电势、电势差及电势能概念的理解

难点：等势面、电势概念的理解、电场中不同点的电势、电势能的比拟与判断

三、考点分析：

电场的能的性质问题是高考考查的热点和难点，重点考查电势、电势差、电势能等概念的理解及电势差与电场强度的相互关系，本局部内容常与力学的平衡、运动学、牛顿定律等知识综合起来，构成难度较大的综合题

内容和要求

考点细目

出题方式

电势能

电势能的定义

选择、填空题

静电力做功与电势能变化的关系

电势能的大小

电势差

电势差的定义

选择、填空题

电势差的决定因素

电势

电势的定义及特点

选择、填空题

电势上下的判断方法

等势面

等势面的定义

选择、填空题

几种典型电场的等势面

等势面的特点

匀强电场的电势差跟电场强度的关系

匀强电场的电势差跟电场强度的大小与方向的关系

选择、填空题

知识点一：电场力做功的特点：

例1：如下图的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A＇、B＇、C＇、D＇作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直，以下说法正确的选项是〔〕。

A.AD两点间电势差UAD与AA＇两点间电势差相等

B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D＇移到D＇点，电场力做正功

C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D＇移到D＇点，电势能减小

D.带电粒子从A点移到C＇点，沿对角线A→C＇与沿路径A→B→B＇→C＇电场力做功相同

答案：B、D

母题迁移1.如下图，两平行金属板相距10cm，两板间加电压40V，那么两板间将形成场强为400V/m的匀强电场；两板间有A、B、C三点，A、C距上板2cm，B距下板2cm，B、C在同一条电场线上，假设把一个电量为的负电荷沿路径ACB从A点移到B点，电场力做功是多少？假设把它从A点沿AB移到B点，电场力做功是多少？假设把它从A点沿ACBA路径又移回到A点，电场力做功是多少？

答案：负电荷由A至C，电场力不做功，由C至B，电场力做正功，故负电荷由A至B的全过程，电场力做功。因电场力做功与路径无关，故把它从A点沿AB移至B点时，电场仍做功。假设把它从A点沿ACBA又移回到A点，那么电场力做功为零。

知识点二：电势能的概念的理解及大小的比拟：

例2：以下说法中正确的选项是〔〕。

A.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大

B.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大

C.无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大

D.无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大

答案：AC

母题迁移2.如下图，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把＋q和－q的试探电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是〔〕。

A.放上＋q时，它们的电势能

B.放上＋q时，它们的电势能

C.放上－q时，它们的电势能

D.放上－q时，它们的电势能

答案：AD

知识点三：电场力做功与电势差的计算：

例3：在电场中把一个电荷量为的点电荷从A点移到B点，电场力做功为，将此电荷从B点移到C点，电场力做功为，求A与C两点间的电势差。

解析：解法一：把电荷从A移到C电场力做功

。

那么A、C间的电势差

。

解法二：，

，

那么。

例4：以下图是一匀强电场，场强。现让一个电荷量为的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离。试求：

〔1〕电荷从M点移到N点电势能的变化。

〔2〕M、N两点间的电势差。

解析：〔1〕由图可知，负电荷在该电场中所受电场力F方向向左。因此从M点移到N点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能等于电荷克服电场力做的功W。

电荷克服电场力做功为

。

即电荷从M点移到N点电势能增加了。

〔2〕从M点到N点电场力对电荷做负功为。

那么M、N两点间的电势差为

。

即M、N两点间的电势差为60V。

知识点四：带电粒子在等势面运动的综合分析：

例5：如下图，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等。一个正电荷在等势面L3处的动能为20J，运动到等势面L1处时动能为零；现取L2为零电势参考平面，那么当此电荷的电势能为4J时，它的动能为〔不计重力及空气阻力〕〔〕。

A.16J B.10J C.6J D.4J

答案：C

例6：如图中虚线所示为静