高中物理 第一章 静电场 1.7 电场能性质的描述——电势差学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

电场能性质的描述——电势差一、考点突破：知识点考纲要求题型备注电场能性质的描述——电势差1.理解电势差的概念并能计算电势差；2.掌握电场力做功与电势差的关系。选择题、计算题本知识点属于高考重点，高频考点，命题形式为选择题和计算题，从能量观点入手考查电势差的概念及电场力做功的计算。二、重难点提示：重点：理解电势差的概念并能计算电势差。难点：电场力做功的计算。一、电势差1.定义：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫作A、B间的电势差，也叫电压。公式：UAB＝2.电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有UAB＝－UBA。3.电势差UAB由电场中A、B两点的位置决定，与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取也无关。二、用功能关系分析带电粒子的能量转化1.功能关系（1）若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；（2）若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；（3）除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化；（4）所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化。2.电场力做功的计算方法（1）由公式W＝Flcosα来计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：W＝qElcosα；（2）由公式W＝qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场；（3）由动能定理来计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk；（4）由电势能的变化来计算：WAB＝EpA－EpB。例题1如图所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，AC为圆弧，一个质量为m，电荷量为－q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线方向进入半圆轨道，不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是（）A.小球一定能从B点离开轨道B.小球在AC部分可能做匀速圆周运动C.若小球能从B点离开，上升的高度一定小于HD.小球到达C点的速度可能为零思路分析：本题考查学生对复合场问题、功能关系、圆周运动等知识的综合运用分析能力。若电场力大于重力，则小球有可能不从B点离开轨道，A错；若电场力等于重力，小球在AC部分做匀速圆周运动，B正确；因电场力做负功，有机械能损失，上升的高度一定小于H，C正确；由圆周运动知识可知若小球到达C点的速度为零，则在此之前就已脱轨了，D错。答案：BC例题2如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方的P点，固定一电荷量为＋Q的点电荷，一质量为m、带电荷量为＋q的物块（可视为质点），从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动，当运动到P点正下方B点时速度为v，已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ（取无穷远处电势为零），P到物块的重心竖直距离为h，P、A连线与水平轨道的夹角为60°，试求：（1）物块在A点时受到轨道的支持力大小；（2）点电荷＋Q产生的电场在B点的电势。思路分析：（1）物块在A点受重力、电场力、支持力，分解电场力，由竖直方向受力平衡得FN＝mg＋sin60°又因为h＝rsin60°由以上两式解得支持力为FN＝mg＋；（2）物块从A点运动到P点正下方B点的过程中，由动能定理得－qU＝mv2－mv02又因为U＝φB－φA＝φB－φ，由以上两式解得φB＝（v02－v2）＋φ。答案：（1）mg＋（2）（v02－v2）＋φ【方法提炼】静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧1.主要类型：（1）v－t图象；（2）φ－x图象；（3）E－t图象。2.应对策略：（1）v－t图象：根据v－t图象的速度变化、斜率变化（即加速度大小的变化），确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化；（2）φ－x图象：①电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零；②在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向；③在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB计算，进而分析WAB的正负，然后做出判断；（3）E－t图象：根据题中给出的E－t图象，确定E的方向，再在草稿纸上画出对应电场线的方向，根据E的大小变化，确定电场...