2021物理《高考風(fēng)向標(biāo)》系列教案：7[1].2《電勢差 電勢 電勢能》

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1、物理高考風(fēng)向標(biāo)系列教案：71.2電勢差 電勢 電勢能第2講 電勢差 電勢 電勢能一、考情直播1.電勢差（1）定義：電荷q 在電場中由一點A 移動到另一點B 時，電場力所做的功W AB 與電荷量q 的比值W AB /q ，叫做A 、B 兩點間的電勢差.（2）定義式： ，電勢差是 ，單位：V ，1V=1J/C.（3）計算式：U AB =Ed ，適用于 電場，d 指.2.電勢：電場中某點的電勢，等于該點與零電勢間的電勢差，在數(shù)值上等于單位正電荷由該點移到零電勢點時電場力所做的功，令B =0，則A =U AB =A B ，單位：V.特別要注意電勢是標(biāo)量，電勢的負(fù)號表示了 ，電勢的大小與零勢點的選擇 ，

2、的作用下，沿AB 由點A 運動到點B ，其速度圖象如圖(b)所示下列關(guān)于A 、B 兩點的電勢?和電場強度E 大小的判斷正確的是（ ）A.B A E E B.B A E E C.B A ?D. B A ?解析從v-t 圖易知電子做加速度逐漸減小的變減速運動，故電子所受電場力與運動方向相反，場強的方向由A 指向B ，因為沿著電場線的方向電勢降低，故B A ?，又加速度逐漸減小，故B A E E 答案AC方法小結(jié)要比較電場中兩點電勢的高低，關(guān)鍵在于判斷電場線的方向.考點二 電場力中的功能關(guān)系1電勢能：電荷在電場中所具有的能叫電勢能.單位：焦耳（J ）2電場力的功與電勢能變化的關(guān)系： ，電場力做正功，

3、電勢能 ；電場力做負(fù)功，電勢能 .3特點：電勢能是電荷與所在電場共有的，且具有 ，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢能的零點.4.當(dāng)只有電場力做功時，電荷的 和 守恒，當(dāng)只有電場力和重力做功時，例2 (2007海南）如圖9-37-5所示，固定在Q 點的正點電荷的電場中有M 、N 兩點，已知NQMQ.若把一正的點電荷從M 點沿直線移到N 點，則電場力對該電荷做功，電勢能減少.若把一正的點電荷從M 點沿直線移到N 點，則電場力對該電荷做功，電勢能增加 .若把一負(fù)的點電荷從M 點沿直線移到N 點，則電場力對該電荷做功，電勢能減少 .若把一負(fù)的點電荷從M 點沿直線移到N 點，再從N 點沿不同路徑移回到M 點；

4、則該電荷克服電場力做的功等于電場力對該電荷所做的功，電勢能不變解析把正電荷從M 點移到N 點，電場力做正功，根據(jù)E W ?-=，可知電勢能減小，把負(fù)電荷從M 點移到N 點，電場力做負(fù)功，電勢能增加，負(fù)電荷從M 點移到N 點電場力做負(fù)功，從N 點移到M 點，電場力做正功，兩者大小相等，總功為零，電勢能不變. 答案AD方法技巧本題考查電場力做功與電勢能變化之間的關(guān)系，電場力做功與電勢能變化之間的關(guān)系為E W ?-=，可類比重力做功的特點.例3如圖所示，平行直線A A 、B B 、C C 、D D 、E E ，分別表示電勢為-4 V 、-2 V 、0、2 V 、4 V 的等勢線，若AB=BC=CD=

5、 DE= 2 cm ，且與直線MN 成300角，則（ ）A 該電場是勻強電場，場強方向垂直于A A ，且左斜下B 該電場是勻強電場，場強大小E=2 V/mC 該電場是勻強電場，距C 點距離為2 cm 的所有點中，最高電勢為4V ，最低電勢為-4VD 該電場可能不是勻強電場，E=U/d 不適用解析因等差等勢線是平行線，故該電場是勻強電場，場強和等勢線垂直，且由高等勢線指向低等勢線，故AD 錯誤，m V AB UE AB/20030sin )102(230sin 2=?=- 圖9375故B 錯，以C 點為圓心，以2cm 為半徑做圓，又幾何知識可知圓將與A A 、E E 等勢線相切，故C 正確. 答

6、案C方法技巧本題考查電場線和等勢面的關(guān)系，電場線和等勢面處處垂直，且由高等勢面指向低等勢面，故已知等勢面能繪出電場線的分布，已知電場線能畫出等勢面的分布. 高考重點熱點題型探究熱點1 電勢高低的判斷【真題1】（2008年江蘇卷）如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且AB =BC ，電場中的A 、B 、C 三點的場強分別為E A 、E B 、E C ，電勢分別為A ?、B ?、C ?，AB 、BC 間的電勢差分別為U AB 、U BC ，則下列關(guān)系中正確的有( )A. A ?B ?C ?B. E C E B E AC. U AB U BCD. U AB U BC【解析】A 、B 、C 三點處在

7、一根電場線上，沿著電場線的方向電勢降落，故A B C , A 正確；由電場線的密集程度可看出電場強度大小關(guān)系為E C E B E A ，B 對；電場線密集的地方電勢降落較快，故U BC U AB ，C 對D 錯. 【答案】ABC名師指引考查靜電場中的電場線、等勢面的分布知識和規(guī)律.此類問題要在平時注重對電場線與場強、等勢面與場強和電場線的關(guān)系的掌握，熟練理解常見電場線和等勢面的分布規(guī)律.【真題2】（2008年海南卷）勻強電場中有a 、b 、c 三點在以它們?yōu)轫旤c的三角形中， a30、c 90電場方向與三角形所在平面平行已知a 、b 和c點的電勢分別為(2-V、(2+V 和2 V 該三角形的外接

8、圓上最低、最高電勢分別為（ ）A(2-V、(2+V B 0 V 、4 VC(23-V、(23+D 0 VV【解析】如圖，根據(jù)勻強電場的電場線與等勢面是平行等間距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢均勻降落，取ab 的中點O ，即為三角形的外接圓的圓心，且該點電勢為2V ，故Oc 為等勢面，MN 為電場線，方向為MN 方向，U OP = U Oa =3V ，U ON : U OP =2:3，故U ON =2V,N 點電勢為零，為最小電勢點，同理M 點電勢為4V ，為最大電勢點. 【答案】B名師指引本題考查電場線和等勢面的關(guān)系，關(guān)鍵在于根據(jù)電勢的分布情況畫出電場線.bc新題導(dǎo)練：1-

9、1.（2008年佛山二模 ）右圖是云層間閃電的模擬圖，圖中P 、Q 是位于南、北方向帶異種電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中，在兩塊云的尖端之間形成了一個放電通道.氣象觀測小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)位于通道正下方的小磁針N 極轉(zhuǎn)向東（背離讀者），S 極轉(zhuǎn)向西，則P 、Q 兩云塊放電前（ ） A .云塊P 帶正電 B . 云塊Q 帶正電C .P 、Q 兩云塊間存在電勢差D .P 尖端的電勢高于Q 尖端的電勢1-2.(2008年茂名一模)如圖甲是某一電場中的一條電場線，a 、b 兩點是該電場線上的兩點.一負(fù)電荷只受電場力作用，沿電場線由a 運動到b.在該過程中，電荷的速度時間圖象如圖乙所示，比較a 、b 兩點場

10、強E 的大小和電勢的高低，下列說法正確的是（ ）A.E a =E bB.E a E BC.a bD.a 熱點2 電場力做功與電勢能變化之間的關(guān)系【真題3】（2008年上海卷）如圖所示，把電量為5109C 的電荷，從電場中的A 點移到B 點，其電勢能（選填“增大”、“減小”或“不變”）；若A 點的電勢U A 15V ，B 點的電勢U B 10V ，則此過程中電場力做的功為J.【解析】將電荷從從電場中的A 點移到B 點，電場力做負(fù)功，其電勢能增加；由電勢差公式U AB =Wq，W = qU AB = 5109(1510)J=2.5108J . 【答案】增大，2.5108 名師指引本題考查電場力做功

11、和電勢能變化之間的關(guān)系，屬于基礎(chǔ)題.【真題4】（2008年山東卷） 如圖所示，在y 軸上關(guān)于O 點對稱的A 、B 兩點有等量同種點電荷Q ，在x 軸上C 點有點電荷-Q ，且CO=OD ,ADO 二60.下列判斷正確的是（ ）A O 點電場強度為零B D 點電場強度為零C 若將點電荷q 從O 移向C ，電勢能增大D 若將點電荷一q 從O 移向C 電勢能增大 解析電場是矢量，疊加遵循平行四邊行定則，由2kQ E r=和幾何關(guān)系可以得出，A 錯B 對.在O C 之間，合場強的方向向左，把負(fù)電荷從移動到C ，電場力做負(fù)功，電勢能增加，C 錯D 對. 答案BDNSbt甲乙名師指引本題易混淆正電荷和負(fù)電

12、荷在電場中的受力情況和電場力做功情況.另外要特別注意場強是矢量，應(yīng)遵循平行四邊形定則. 新題導(dǎo)練2-1.(2008年深圳一模)如圖為一勻強電場，某帶電粒子從A 點運動到B 點在這一運動過程中克服重力做的功為2.0J ，電場力做的功為1.5J 則下列說法正確的是（ ）A 粒子帶負(fù)電B 粒子在A 點的電勢能比在B 點少1.5JC 粒子在A 點的動能比在B 點多0.5JD 粒子在A 點的機械能比在B 點少1.5J2-2.(2008年汕頭一模)圖中MN 是由一負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線一個帶正電的粒子+q 飛入電場后，只受電場力的作用下沿一條曲線（圖中虛線）運動，a 、b 是該曲線上的兩點，則(

13、 )A a 點的電場強度E a 小于b 點的電場強度E bB a 點的電勢U a 低于b 點的電勢U bC 粒子在a 點的動能E ka 小于在b 點的動能E k bD 粒子在a 點的電勢能E pa 低于在b 點的電勢能E pb 熱點三 電場與力學(xué)綜合【真題6】（2008年廣東卷）如圖（a ）所示，在光滑絕緣水平面的AB 區(qū)域內(nèi)存在水平向右的電場，電場強度E 隨時間的變化如圖（b ）所示不帶電的絕緣小球P 2靜止在O 點t =0時，帶正電的小球P 1以速度t 0從A 點進入AB 區(qū)域，隨后與P 2發(fā)生正碰后反彈，反彈速度大小是碰前的23倍，P 1的質(zhì)量為m 1，帶電量為q ，P 2的質(zhì)量m 2=

14、5m 1,A 、O 間距為L 0，O 、B 間距043L L =已知20001 2,3qE v L T m L t =（1）求碰撞后小球P 1向左運動的最大距離及所需時間 （2）討論兩球能否在OB 區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞 【解析】(1)P 1經(jīng)t 1時間與P 2碰撞，則001v L t = P 1、P 2碰撞，設(shè)碰后P 2速度為v 2，由動量守恒：220101)32(v m v m v m +-=解得3/201v v =（水平向左） 3/02v v =（水平向右）A碰撞后小球P 1向左運動的最大距離：1212a v S m = 又：202010132Lv m qE a = 解得：3/0L S m

15、= 所需時間：00112v L a v t = （2）設(shè)P 1、P 2碰撞后又經(jīng)t ?時間在OB 區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞，且P 1受電場力不變，由運動學(xué)公式，以水平向右為正：21S S = 則：t v ta t v ?=?+?-221121解得：T v L t 3300=? （故P 1受電場力不變）對P 2分析：=?=000022331L v L v t v S 043L L = 所以假設(shè)成立，兩球能在OB 區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞.名師指引本題考查電場力、牛頓定律、運動學(xué)公式、動量守恒等知識點，具有很強的綜合性，廣東高考連續(xù)幾年在電場方面都有大題考查，希望同學(xué)們能引起重視. 真題7（2007廣東）如圖

16、9-38-11所示，沿水平方向放置一條平直光滑槽，它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板，板相距3.5L .槽內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m 的小球A 和B ，球A 帶電量為+2q ，球B 帶電量為3q ，兩球由長為2L 的輕桿相連，組成一帶電系統(tǒng).最初A 和B 分別靜止于左板的兩側(cè)，離板的距離均為L .若視小球為質(zhì)點，不計輕桿的質(zhì)量，在兩板間加上與槽平行向右的勻強電場E 后（設(shè)槽和輕桿由特殊絕緣材料制成，不影響電場的分布），求：球B 剛進入電場時，帶電系統(tǒng)的速度大?。粠щ娤到y(tǒng)從開始運動到速度第一次為零所需的時間及球A 相對右板的位置?解析對帶電系統(tǒng)進行分析，假設(shè)球A 能達到右極板，電場力對系統(tǒng)做功為W 1，有：

17、0)5.13(5.221?-+?=L qE L qE W而且還能穿過小孔，離開右極板.假設(shè)球B 能達到右極板，電場力對系統(tǒng)做功為W 2，有0)5.33(5.222qE a 221=mqE球B 剛進入電場時，帶電系統(tǒng)的速度為v 1，有L a v 1212= 解得mqEL v 21= 圖93811設(shè)球B 從靜止到剛進入電場的時間為t 1，則111a v t =解得qEmL t 21= 球B 進入電場后，帶電系統(tǒng)的加速度為a 2，由牛頓第二定律mqE mqEqE a 22232-=+-= 顯然，帶電系統(tǒng)做勻減速運動.設(shè)球A 剛達到右極板時的速度為v 2，減速所需時間為t 2，則有L a v v 5.

18、1222122?=-, 2122a v v t -= 解得qEmL t mqEL v 2,22122= 球A 離電場后，帶電系統(tǒng)繼續(xù)做減速運動，設(shè)加速度為a 3，再由牛頓第二定律mqE a 233-=設(shè)球A 從離開電場到靜止所需的時間為t 3，運動的位移為x ，則有 3230a v t -=,x a v 3222=-解得 1t =6L x = 可知，帶電系統(tǒng)從靜止到速度第一次為零所需的時間為qEmL t t t t 237321=+=球A 相對右板的位置為6L x = 名師指引本題考查電場力、電場力做功，牛頓第二定律，質(zhì)點運動學(xué)等知識，具有很強的綜合性，能很好的考查同學(xué)們的綜合分析能力和推理能力.特別要注意到整體法的運用.