1、2.2研究电场的能的性质(一)2.2研究电场的能的性质(一)课标解读重点难点1.通过探究电场力对带电粒子做功的特点知道电场力做功和路径无关2.将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性3.理解电势差的概念，会用UAB进行有关计算.1.电场力做功的特点和电势能的概念(重点)2.电势差的概念(重点)3.电势能的相对性(难点)4.电势差的正、负(难点)电场力做功的特点和功能关系1.基本知识(1)电场力做功的特点如图221所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，静电力做功 ，即静电力做功与电荷的 和 有关，但与 无关图221(2)电势能的概念定义：电荷
2、在电场中具有的势能叫做电势能大小：电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移动到选定的参考点的过程中 相对性：电荷在电场中具有的电势能具有 ，规定了 (也就是电势能零点)才有具体值通常取 或 的电势为零(3)电场力做功与电势能的关系电荷在电场中从A点移动到B点的过程中，电场力所做的功等于电势能的减少量，用公式表示为WE = ，若电场力对电荷做正功，则电势能一定 ，电场力做负功时，电势能一定 2思考判断(1)由电场力做功与路径无关可以推知，电荷在电场中具有电势能( )(2)规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能都是相同的( )(3)负电荷沿着电场线方向移动时，电势能减小( )3探究交流重力做
3、功与重力势能的变化有什么关系？你能通过类比，得出电场力做功与电势能变化的关系吗？重力做功电场力做功重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加电场力做正功，电势能减少电场力做负功，电势能增多电势差1.基本知识(1)定义：物理学中，把电荷从A点移动到B点的过程中 与 叫做A、B两点间的电势差(2)公式：UAB.或 (3)单位：在国际单位制中电势差的单位是 ，符号为V,1 V1 J/C.(4)电势差是只有大小的物理量，是标量(5)物理意义：在电场中如果移动1库仑正电荷从一点到另一点，电场力所做的功是1焦耳，这两点间的电势差就是1伏特2思考判断(1)电势差UAB等于将电荷q从A点移到B点时电场力
4、所做的功( )(2)电势差具有相对性( )(3)电场力做正功，电势差一定为正，电场力做负功，电势差一定为负( )3探究交流在某电场中把带电量q5109 C的点电荷由A点移动到B点，电场力做功为1107 J，那么A、B间的电势差UAB是多大？B、A间的电势差UBA是多大？电场力做功与电势能【问题导思】1电场力做功的特点是什么？2怎样判断电场力做功的正、负？1电场力做功的特点电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关(1)在匀强电场中，电场力做功为WqEd，其中d为电荷沿电场线方向上的位移(2)电场力做功与重力做功相似，只有初末位置决定，移动电荷q的过程中电场力做的功就是确定
5、值2电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与重力做功类似，与路径无关，取决于初末位置，类比重力势能引入了电势能的概念电场力做功与电势能变化的关系是电场力做功必然引起电势能的变化：(1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少无关(2)电场力做正功，电势能一定减小；电场力做负功，电势能一定增大电场力做功的值等于电势能的变化量，即：WABEpAEpB.1电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的数值2电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的功就确定了，所以电荷的电势能的变化也就确定了(2012塔城高二检测)如图22
6、2所示，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的检验电荷依次放在三点上，关于它们所具有的电势能的正确说法是()图222A放上q时，它的电势能EAEBECB放上q时，它的电势能EAEBEBECD放上q时，它的电势能EAEB0，且越靠近场源电荷时，电势能越大；某q检验电荷具有的电势能Ep0，且越靠近场源电荷时，电势能越小2在负点电荷产生的电场中则与(1)相反1(2012广州高二检测)电场中有A、B两点，在将某电荷从A点移到B点的过程中，电场力对该电荷做了正功，则下列说法中正确的是()A该电荷是正电荷，且电势能减少B该电荷是负电荷，且电势能增加C该电荷电势能增加，但不能判断是
7、正电荷还是负电荷D该电荷电势能减少，但不能判断是正电荷还是负电荷【备选例题】图教221一带电粒子在匀强电场E中的运动轨迹如图教221虚线所示，电场方向竖直向下若不计空气阻力，则此带电粒子从a点运动到b点的过程中，能量变化情况为()A动能减小B电势能增加C动能和电势能之和减少D重力势能和电势能之和增加【审题指导】判断电势能的变化看电场力做功；判断动能的变化看合力做功电势差和电势能的理解【问题导思】1电势差和电势能的物理意义有什么不同？2电势差和电势能是否都是相对的？1电势差与电势能的比较电势差UAB电势能Ep反映电场的能的性质的物理量电荷在电场中某点所具有的电势能电场中两点间的电势差，只跟电场本
8、身有关，跟点电荷q无关电势能大小是由点电荷的带电荷量q和该点电势共同决定的电势差与零势能点的选取无关，与电场和A、B两点有关，跟电荷无关对于正点电荷，电势能的正负跟电势的正负相同；对于负点电荷，电势能的正负跟电势的正负相反单位：伏特(V)单位：焦耳(J)联系：qUABEpAEpB2.电场力做功的公式WABqUAB中的符号法则三个物理量都是标量，但都有正负，在计算时会涉及正、负号的问题在实际应用中对符号的处理有两种方法：(1)计算时将各物理量的正、负号代入直接参与运算，得出的结果是正是负一目了然(2)计算时各物理量均代入绝对值，不涉及正负号，计算完成后再判断出结果是正还是负(2012杨凌高二检测
9、)如图223所示的是一匀强电场，场强E2102 N/C，现让一个电荷量q4108 C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离s30 cm，试求：(1)电荷从M点移到N点电势能的变化；(2)M、N两点间的电势差图223【审题指导】(1)由电场线的方向和电荷正、负可确定电场力的方向，进而确定电场力做功的正、负(2)根据UMN可计算M、N两点的电势差2在电场中把一个电荷量为6106C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3105J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2105J，求A与B、B与C、A与C间的电势差综合解题方略电势差、电场力做功的综合应用在370JRB22彩色显像管中，阴极A与阳
10、极B间的电势差UAB22.5 kV，电子从阴极至阳极加速，试求电场力做的功和电子到达阳极时的速度v.【审题指导】(1)电子从阴极至阳极电场力做功WABqUAB(2)电子到达阳极时的速度可以根据动能定理计算规律总结电势差、电场力做功的综合应用1根据WqU计算电场力做功，既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因此，WqU是计算电场力做功的重要公式2电场力做功时，必然引起电势能和其它能之间的转化，如在电视机显像管中，电场力做功将电势能转化为动能，此过程可以应用动能定理解决问题【备选例题】(教师用书独具)如图教222所示，在场强E104 N/C的水平匀强电场中，有一根长l15 cm的细线，一端固定在O
11、点，另一端系一个质量m3 g、电荷量q2106 C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低点B时的速度是多大？图教22会发电的鱼世界上至少有500种具有发电特性的鱼，虽然种类不同，放电的灵敏度有高有低，但这些鱼类都是依靠放电击昏摄取物或吓退进攻者电鳐是一种软骨鱼类，体型为圆形或椭圆形，口和眼睛都很小，生活在热带和亚热带近海，我国的东海和南海就有分布在电鳐的头部和胸鳍之间有一个椭圆形发电器，是由肌肉转化而成的生活在大西洋和印度洋的热带及亚热带近岸水域中的巨鳐，体型较大，最大者可达2米多科学家们曾对这种电鳐进行过测试，结果发现，它可以产生60伏电压，50安培的电脉冲，3 0
12、00瓦功率的电击，足以击毙一条几十公斤的大鱼电鳗与普通鳗鱼的体型非常相似，长可达2米多，体重可达20多公斤生活在南美洲亚马逊河及奥里诺科河电鳗放电时的平均电压为350多伏，但也有过650伏的放电记录美洲电鳗的最大电压竟达800多伏，这么强的电压足以击死一头牛电鳗捕食的时候，首先悄悄地游近鱼群，然后可连续放出电流，受到电击的鱼马上晕厥过去，身体僵直，于是，电鳗乘机吞食它们电鲶也是一种能发电的鱼电鲶生活于非洲的尼罗河，它的长相和鲶鱼非常相似，体长大约为1米，口端长有3对须，它没有背鳍，在尾的基部有一个很低而且平伸的脂鳍，电鲶有成对的发电器，位于背部的皮下，它的发电电压高达350伏，能将人和牲畜击昏
13、当然，并不是所有的电鱼都能发出很强的电，海洋中还有一些能发出较弱电流的鱼，它们的发电器官很小，电压最大也只有几伏，不能击死或击昏其他动物，但它们像精巧的水中雷达一样，可以用来探索环境和寻找食物1如图224所示的电场线，一正电荷在电场中沿电场线从A到B，此过程中有可能是()图224A电场力的大小不断变化B电场力的大小保持不变C电荷克服电场力做功D电荷的电势能不断减小2一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5106 J的功，那么()A电荷在B处时将具有5106 J的电势能 B电荷在B处将具有5106 J的动能C电荷的电势能减少了5106 J D电荷的动能增加了5106 J3如
14、图225所示，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合场强为零现将另一正电荷q由a点沿连线移到c点则在移动的过程中，正点电荷q的电势能的变化情况是()图225A不断减少 B不断增加C先减少后增加 D先增加后减少4在电场强度大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电荷量为q的物体从A点开始以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度的大小为，物体运动l距离到B时速度变为零下列说法正确的是()A物体克服电场力做功qEl B物体的电势能减少了0.8 qElC物体的电势能增加了qEl D若选A点的电势能为零，则物体在B点的电势能为qEl5(2012宁德高二检测)如
15、图226所示，电荷的电荷量为q，场强为E，AB间距为d，分别求点电荷沿图中三条路径从A运动到B时，电场力对它所做的功图2261(2012巴州高二检测)某电场的一条电场线如图227所示，在正电荷从A点移到B点的过程中：()图227A电场力对电荷做正功 B电场力对电荷不做功C电荷克服电场力做功 D电势能增加2关于电势差和电场力做功的说法中，正确的是()A电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定B电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定C电势差是矢量，电场力做的功是标量D在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差为零图2283两个电荷量分别为q和q的带
16、电小球，固定在一条长为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图228所示若杆绕过O点且垂直于杆的轴线转过180，则在此过程中电场力做的功为()A0BqElC2qElDqEl4如图229所示，在处于O点的点电荷Q形成的电场中，试探电荷q由A点移到B点电场力做功为W1，以OA为半径画弧交OB于C，再把试探电荷由A点移到C点电场力做功为W2；由C点移到B点电场力做功为W3，则三次电场力做功的大小关系为()图229AW1W2W30 BW1W2W30CW1W3W20 DW3W1W205下列说法正确的是()AA、B两点间的电势差，等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做
17、的功B电势差是一个标量，但是有正、负之分C由于电场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，只跟电荷的始、末位置有关DA、B两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以UABUBA6一点电荷仅受电场力作用，由A点无初速度释放，先后经过电场中的B点和C点点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EpA、EpB、EpC表示，则EpA、EpB和EpC之间的关系可能是()AEpAEpBEpCBEpAEpBEpCCEpAEpCEpB DEpAEpCEpB7如图2210所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是()图2210A若在C点
18、无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B若在C点无初速地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增大C若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增大D若在C点无初速地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能减少8(2012海南农星中学高二检测)如图2211所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于M、N两点M处电荷的电荷量大于N处电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是()图2211Aq的电势能逐渐减小Bq的电势能逐渐增大Cq的电势能先减小后增大DA点的场强方向由A指向B9如图2212所示，直角三角形的
19、斜边倾角为30，底边BC长为2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边中点O处放置一正电荷Q，一个质量为m、电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足D时速度为v，则在质点的运动中不发生变化的是()图2212A动能B电势能与重力势能之和C动能与重力势能之和D动能、电势能、重力势能三者之和10(2013福州三中高三期末)如图2213所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点不计重力，下列表述正确的是()图2213A粒子在M点的速率最大B粒子所受电场力沿电场方向C粒子在电场中的加速度不
20、变D粒子在电场中的电势能始终在增加11一个带正电的质点，电量为q2.0109 C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其它力做的功为6.0105 J，质点的动能增加了8.0105 J，则a、b两点间的电势差Uab为_12(2012重庆第二外国语学校高二检测)如图2214所示，匀强电场强度E1.2102 N/C，方向水平向右，一点电荷q4.0108 C，沿半径R20 cm的圆周，从A点移动到B点已知AOB90，且OB与电场线平行，求：(1)这一过程中电场力做的功是多少？是做正功还是做负功？(2)A、B两点间的电势差UAB是多少？ 图2214第10页 共10页2020年4月29日星期三
