高中X1-2 电场能的性质学案教案

§X1.2  电场能的性质

执笔人：夏津一中 刘友宝

【学习目标】

1、理解电场力做功特点，掌握电场力做功和电势能的变化的关系

2、理解电势能、电势的概念及相互关系。

3、理解等势面的概念及等势面和电场线的关系。

4、理解电势差的定义及正负值的定义。

5、会用进行有关计算

6、理解匀场电场中电势差跟电场强度的关系

7、会用或解决有关问题

【自主学习】

一、电势差、电势、电势能

2、（1）电场中确定的两点间的电势差是              的，和零电势参考点（标准点）的选取           。

（2）电势是相对量，它的大小和电势零点选取           

（3）在选取了参考点以后，在确定的电场中的确定点的电势是          ，和该点有无试探电荷无关。

（4）正电荷由静止开始仅在电场力作用下一定由         电势处向          电势处运动；负电荷由静止开始仅在电场力的作用下一定由           向                 运动。

二、电场力的功

1、特点

电场力做功与路径          ，只与           有关。

2、计算方法

（1）由公式W=qE·s（s为电荷初末位置在电场方向上的位移）

（2）由公式（为电荷初末位置间电势差的大小）

（3）由电场力做功和电势能的变化的关系：分别是电荷电场中A、B两点的电势能）

（4）由动能定理

三、等势面

1、定义：电场中                    构成的面叫等势面。

2、等势面与电场线的关系

（1）电场线总是与等势面垂直，且从       等势面指向         等势面。

（2）电场线越密的地方，等势面也         。

（3）沿等势面移动电荷，电场力     做功，沿电场线移动电荷，电场力         做功。

（4）电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具

（5）实际中测量等电势点较容易，所以往往通过描绘等势线来确定电场线。

四、电势差与电场强度的关系

1、匀强电场中电势差U和电场强度E的关系式为U=          

2、说明

（1）U=Ed只适用匀强电场的计算，对非匀强场可以用来定性分析，如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差一定时，E越大处，d           ，即等势而越             

（2）式中d的含义是某两点                      距离或两点所在等势面间的距离。由此可知电场强度的方向是电势降落最        的方向。

（3）匀强电场中相互平行的方向上相等的距离上电势降落         

【典型例题】

例1 图1.2—1中，a、b为竖直向上的电场线上的两点，

b点恰好速度为零，下列说法中正确的是（　　）

A、带电质点在a、b 两点所受的电场力都是竖直向上的

B、a点的电势比b点的电势高

C、带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小

D、a点的电场强度比b点的电场强度大

（1）审题 （写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）

（2）分析   （合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

（3）解题过程

例2  如图1.2—2所示的匀强电场中，有a、b、c三点，

ab=5cm，bc=12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成

b电场力做功为W₁=1.2×10^-7J求：

（1）匀强电场的场强E=？

（2）电荷从b移到c，电场力做功W₂=？

（3）a、c两点的电势差U_ac=？

分析：（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）

（2）（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

(3)解题过程：

例3  1.2—3如图所示，在场强E=1.5×10³N/C

BC平行于电场线，AB=3cm，BC=4cm，AC=5cm，

A、B的电势差U_AB=0，B、C电势差U_BC与A、C

电势差U_AC相等，U_BC=U_AC=60V，把一正电荷

放在A点，求：（1）电荷q

在A点受到的电场力为多大？方向怎样？

（2）电荷q沿路线到达C点，

电场力各做了多少功？电场力做功有什么特点？电势能怎样变化？变化了多少？

分析：（1）（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）

（2）（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

解题过程：

一电子从A板附近无初速释放，当电子到达B极板时速度为

V₁，现将B板向左移动一段距离，使A、B间距离变为原来的

一半，仍让电子从A板附近无初速释放，当电子到达B板时速度为

v₂，则有（　　）

A、v₁=v₂B、v₁=2v₂C、D、

分析（1）（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）

（2）（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）

(3)解题过程：

【针对训练】

A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中

垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中（　　）

A、场强最小的点是A点，电势最高的点是B点

B、场强最小的点是A点，电势最高的点是C点

C、场强最小的点是C点，电势最高的点是B点

D、场强最小的点是C点，电势最高的点是A点

2、如图1.2—6所示，Q是带正电的点电荷，

P₁、P₂为其电场中的两点，若E₁、E₂为P₁和P₂两点的

A、

B、

C、

D、

3、如图1.2—7所示为某一电场的电场线和等势面，

A、

B、

C、

D、上述三种情况都有可能

4、在静电场中，将一电子从A点移到B点，电场力做了正功，则（　　）

A、电场强度的方向一定是由A点指向B点

B、电场强度的方向一定是由B点指向A点

C、电子在A点的电势能一定比在B点高

D、电子在B点的电势能一定比在A点高

5、某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，

轨迹如图1.2—8所示，可以判定（　　）

A、粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度

B、粒子在A点的动能小于它在B点的动能

C、粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能

D、电场中A点的电势低于B点的电势

【能力训练】

电荷量的正电荷q₁ 和q₂，它们分别固定在A、B

两点，DC为AB连线的中垂线，现将正电荷q₃由C

沿CD移至无穷远处，在此过程中（　　）

A、q₃的电势能逐渐增加

B、q₃的电势能先逐渐增加，后逐渐减少

C、q₃受到电场力逐渐减小

D、q₃受到电场力先逐渐增大，后逐渐减小

2、如图1.2—10所示，在某电场中，沿ABCDA

移动一负电荷，电场力分别做功为

则以下判断正确的是

A、D点的电势最高，且

B、C点的电势最高，且

C、B点的电势最高，且

D、A点的电势最高，且

解析：

某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为

、和一带正电的粒子射入电场中，

其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（　　）

A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功

B、粒子从L从M的过程中，电场力做负功

C、粒子从K到L的过程中，电势能增加

D、粒子从L到M的过程中，动能减少

4、一带电粒子射入一固定在O点的点电荷电场中，

粒子运动轨迹如1.2—12图中细线abc所示，图中