(共45张PPT)
第一章 静电场的描述
学 习 目 标 STSE情境导学
1.掌握电场力做功的特点并会求电场力做功．(重点)
2．理解电势的概念，并能用此解决相关问题．
3．掌握电势能及其特性并会求电势能．(重点)
4．掌握电场力做功与电势能变化的关系，并能用此解决相关问题．(难点)
5．了解等势面的概念，知道在等势面上移动电荷电场力不做功
学习小结 1.通过类比重力势能知道静电场中的电荷具有电势能．
2．电势的概念采用比值定义法，知道电势是电势能的性质的物理量
做功判定法 无论是哪种电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减少；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增加
电场线法 正电荷顺着电场线方向移动，电势能一定减小，逆着电场线方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线方向移动，电势能一定增加，逆着电场线方向移动，电势能一定减小
电性判定法 同种电荷靠近时电势能增大，远离时电势能减小；异种电荷靠近时电势能减小，远离时电势能增大
大小 电势沿电场线方向逐渐下降，选定零电势点后，某点的电势高于0，为正值；某点的电势低于0，为负值 正电荷(＋q)电势能的正负跟电势的正负相同；负电荷(－q)电势能的正负跟电势的正负相反
单位 伏特(V) 焦耳(J)
项目 电场线 等势面
物理
意义 形象描述电场强度的强弱和方向 形象描述电场中各点电势的高低
图线
特点 带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相交 可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交
描述
电场 曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小 等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小
做功
情况 电荷沿电场线移动时静电力必做功 电荷沿等势面移动时静电力不做功
联系 (1)沿电场线方向电势降低．
(2)电场线与等势面垂直INCLUDEPICTURE"分级训练.tif" INCLUDEPICTURE "分级训练.tif" \* MERGEFORMAT
A级 合格达标
1．如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则( )
A．W1>W2>W3 B．W1C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3
解析：假设A、B两点相距l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为W＝qElcos θ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，C正确，A、B、D错误．
答案：C
2．下列关于电荷的电势能的说法正确的是 ( )
A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大
B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零
C．只在电场力的作用下，电荷的电势能一定减少
D．只在电场力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少
解析：电场强度与电势能无关，电荷在电场强度为零的地方，电势能不一定为零，电势能有相对性，可人为规定零势能面，A、B错误；只在电场力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功电势能减少，若电荷在电场力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功，电势能增大，D正确，C错误．
答案：D
3．在如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都相同的是( )
A B C D
解析：本题考查电场的叠加．因为电势是标量，并在题中的四个电场中具有对称性，故四个电场中a、b两点的电势都是相等的；而电场强度是矢量，所以A图中点电荷的电场对称点的电场强度大小相等、方向相反；B图中叠加后a点斜向右上方，b点斜向右下方；C图中叠加后都是水平向右；D图中叠加后a点向上，b点向下．因此只有选项C正确．
答案：C
4．(多选)某静电除尘设备集尘板的内壁带正电，设备中心位置有一个带负电的放电极，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，C点与B点关于放电极对称．下列说法正确的是 ( )
A．A点电势低于B点电势
B．A点电场强度小于C点电场强度
C．烟尘颗粒在A点的动能大于在B点的动能
D．烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能
解析：由沿电场线方向电势降低知，A点电势低于B点电势，A正确；由题图可知，A点电场线比C点密集，因此A点电场强度大于C点电场强度，B错误；烟尘颗粒带负电，从A到B的过程中，电场力做正功，动能增加，烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能，C错误；烟尘颗粒带负电，从A到B的过程中，电场力做正功，电势能减小，烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能，D正确．
答案：AD
5.如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则( )
A．A点场强大于B点场强
B．A点场强方向指向x轴负方向
C．A点场强等于B点场强
D．A点电势高于B点电势
解析：由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A、C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误，D正确．
答案：D
6．(多选)如图所示，甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图像如图乙所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小，可得( )
A．φA＞φB B．φA＜φB
C．EA＞EB D．EA＝EB
解析：由题图乙可看出，电荷运动过程中，加速度越来越小，所以电荷所受的静电力越来越小，故EA＞EB，C正确，D错误．因为负电荷自由释放后，沿AB运动，所以电场方向从B指向A，故B正确，A错误．
答案：BC
7．将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10－5 J的功，求：
(1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？
(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点到C点的电势能分别为多少？
解析：(1)由题意可知，WAB＝－3×10－5 J，
WBC＝1.2×10－5 J，
所以电荷从A点到C点的全过程中电场力做功
WAC＝WAB＋WBC＝－1.8×10－5 J.
故此过程电荷的电势能增加了1.8×10－5 J.
(2)由WAB＝EpA－EpB可得EpB＝3×10－5 J，
由WAC＝EpA－EpC可得EpC＝1.8×10－5 J.
答案：(1)增加了1.8×10－5 J (2)3×10－5 J 1.8×10－5 J
B级 等级提升
8．将点电荷＋q从零电势处移入电场中的M点，电场力做功为6.0×10－9 J，若将点电荷－q从电场中N点移向零电势处，电场力做功为7.0×10－9 J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系( )
A．φM<φN<0 B．φN>φM>0
C．φN<φM<0 D．φM>φN>0
解析：带正电的点电荷从零电势处到M点，电场力做正功，则正电荷在M点的电势能为－6.0×10－9 J，同理可知，负电荷在N点的电势能为7.0×10－9 J，正、负点电荷所带电荷量分别为＋q、－q，则φM＝－ V，φN＝－ V，所以φN<φM<0，C正确，A、B、D错误．
答案：C
9.(多选)某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，同一正电荷在P、Q两点的电势能分别为WP和WQ，则( )
A．EP>EQ
B．EPC．WPD．WP>WQ
解析：由题图可知，P点电场线密，电场强度大，故A正确，B错误；正电荷从P移到Q，电场力做正功，电势能减小，故C错误，D正确．
答案：AD
10．(多选)在点电荷产生的电场中有一条电场线，其上两点A和B，如图所示，比较A、B两点电势高低和电场强度的大小，如规定无限远处电势为0，则下列说法可能正确的是( )
A．EA>EB，φA>φB>0 B．EA>EB，0>φA>φB
C．EAφB D．EAφA>φB
解析：顺着电场线方向电势降低，所以φA>φB，由于只有一条电场线，无法看出电场线疏密，也就无法判定电场强度大小，同样无法判定当无限远处电势为0时，A、B两点的电势是大于0还是小于0.若是由正点电荷形成的电场，则EAφB>0；若是由负点电荷形成的电场，则EAφA>φB，故A、D正确．
答案：AD
11.如图所示，一带负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( )
A．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变
D．粒子在电场中的电势能始终在增加
解析：粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速率应该最小，A、B错误；粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确；因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误．
答案：C
12.如图所示，倾角为θ的斜面处于竖直向下的匀强电场中，在斜面上某点以初速度v0水平抛出一个质量为m的带正电小球，小球受到的电场力与重力相等，地球表面重力加速度为g，设斜面足够长，求：
(1)小球经多长时间落到斜面上；
(2)从水平抛出至落到斜面的过程中，小球电势能的减少量．
解析：(1)小球在运动过程中，根据牛顿第二定律，得
Eq＋mg＝ma，
又Eq＝mg，得a＝2g.
又由于小球做平抛运动，得
竖直方向：y＝at2，
水平方向：x＝v0t，
又＝tan θ，
联立解得t＝.
(2)y＝at2＝×2g×＝eq \f(vtan2 θ,g)，
电场力做正功，电势能减小，有
ΔEp＝－W电＝－Eqy＝－mgy＝－mvtan2 θ.
答案：(1) (2)mvtan2 θ
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