第十章靜電場中的能量章末素養提升一、再現素養知識物理觀念電場能的性質1.靜電力做功與電勢能變化之間的關系：靜電力做正功，即WAB>0，電勢能減少，靜電力做負功，即WAB<0，電勢能增加2.電勢：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比。公式：φ＝3.電勢差：電場中兩點之間電勢的差值，也叫作電壓。靜電力做功與電勢差的關系WAB＝qUAB或UAB＝4.等勢面：電場中電勢相同的各點構成的面5.勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點間沿電場方向的距離的乘積，關系式UAB＝Ed物理觀念電容器1.定義式：______(比值定義法)2.平行板電容器電容的決定式：________帶電粒子在電場中的加速兩金屬極板之間的電壓為U，一質量為m、帶電荷量為q的正電粒子從正極板靜止釋放，到達負極板時速度為v，則qU＝

mv2物理觀念帶電粒子在電場中的偏轉帶電粒子以初速度v0垂直電場方向射入電場，極板長度為l，兩極板間電壓為U，兩極板間距為d(不計粒子重力)初速度方向：粒子做勻速直線運動，通過電場的時間t＝___離開電場時垂直于板方向的分速度vy＝at＝_____離開電場時速度方向與初速度方向夾角的正切值tanθ＝＝_______離開電場時沿靜電力方向的偏移量y＝

at2＝______科學思維1.科學推理、論證：本章關于電勢能、電勢、電場強度與電勢差的關系等知識的學習都是通過演繹的方式進行的。例如把恒力做功的普遍公式用于勻強電場中靜電力做功的情況，推導出靜電力做功與路徑無關的結論2.用物理量之比定義新物理量，被定義的新物理量跟定義式中的物理量不是同一研究對象，沒有相互影響的因果關系，通過電勢能與電荷量的比值定義電勢，用來描述靜電場中某一位置的性質，與試探電荷無關科學探究1.能針對電容器充、放電過程中的電壓、電流等物理量的變化提出相關的問題或猜想2.會根據實驗電路選擇合適的器材進行實驗；能在初步觀察的基礎上確定記錄數據的時間間隔；能通過同學間的合作，記錄不同時刻電壓表、電流表的讀數3.會根據實驗數據畫出I－t圖像，推斷電荷量的變化情況科學態度與責任1.通過實驗的操作，形成嚴謹細致，實事求是的科學態度2.通過電容器等知識的學習，體會科學、技術、社會之間的密切聯系，逐漸形成探索自然的內在動力二、提能綜合訓練1.(2023·內蒙古北師大烏蘭察布集寧附中高二月考)下列是某同學對電場中的概念、公式的理解，其中正確的是A.根據電場強度的定義式E＝

，電場中某點的電場強度與試探電荷的電

荷量成反比B.根據電容的定義式C＝

，電容器的電容與所帶電荷量成正比，與兩極

板間的電壓成反比C.根據真空中點電荷電場強度公式E＝

，電場中某點電場強度與場源電

荷的電荷量成正比D.根據公式UAB＝

，帶電荷量為1C的正電荷，從A點移動到B點克服靜

電力做功為1J，則A、B兩點的電勢差為1V√電場強度取決于電場本身，與有無試探電荷無關，電場強度的定義式，只是為了研究電場的性質方便而定義的，A錯誤；電容器的電容是描述電容器容納電荷本領的物理量，電容大小取決于電容器的本身，不能理解成電容器的電容與所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比，B錯誤；電場中某點電場強度是由場源電荷決定的，所以由真空中點電荷電場強度公式，可知電場中某點電場強度與場源電荷的電荷量成正比，與該點到場源電荷的距離的平方成反比，C正確；2.如圖所示，空間存在足夠大的水平方向的勻強電場，絕緣的曲面軌道處于勻強電場中，曲面上有一帶電金屬塊在力F的作用下沿曲面向上移動。已知金屬塊在向上移動的過程中，力F做功40J，金屬塊克服靜電力做功10J，金屬塊克服摩擦力做功20J，重力勢能改變了30J，則A.電場方向水平向左B.電場方向水平向右C.在此過程中金屬塊電勢能減少20JD.在此過程中金屬塊機械能增加10J√因為不知道帶電金屬塊的電性，所以無法判斷電場方向，故A、B錯誤；克服靜電力做功10J，則電勢能增加10J，故C錯誤；機械能的改變量等于除重力以外的其他力所做的總功，故ΔE＝40J－10J－20J＝10J，故D正確。3.(2022·河北卷)如圖，真空中電荷量為2q和－q(q>0)的兩個點電荷分別位于M點與N點，形成一個以MN延長線上O點為球心，電勢為零的等勢面(取無窮遠處電勢為零)，P為MN連線上的一點，S為等勢面與直線MN的交點，T為等勢面上的一點，下列說法正確的是A.P點電勢低于S點電勢B.T點電場強度方向指向O點C.除無窮遠處外，MN直線上還存在兩個電場強

度為零的點D.將正試探電荷q0從T點移到P點，靜電力做正功√在直線MN上，左邊正電荷在M點右側電場強度水平向右，右邊負電荷在MN間的電場強度水平向右，根據電場的疊加可知MN間的電場強度水平向右，沿著電場線電勢逐漸降低，可知由于正電荷的電荷量大于負電荷電荷量，可知在N點的左側電場強度不可能為零，設M、N之間的距離為L，在N點右側與N點距離為d的點電場強度為零，則有

，可知除無窮遠處外，直線MN上電場強度為零的點只有一個，故C錯誤；P點電勢高于等勢面與MN交點處電勢，則P點電勢高于S點電勢，故A錯誤；由A選項分析可知：T點電勢低于P點電勢，則正電荷在T點的電勢能低于在P點的電勢能，將正試探電荷q0從T點移到P點，電勢能增加，靜電力做負功，故D錯誤；由于電場強度方向垂直等勢面，可知T點的電場強度方向必過等勢面的球心O，根據異種電荷的電場線分布情況可知，N、S間電場線方向由S指向N，則φS>φO，由于φT＝φS，則φT>φO，故T點電場強度方向指向O點，故B正確。4.(2022·新疆烏市一中高二期中)一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一個小孔(小孔對電場的影響可忽略不計)。小孔正上方

處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經過小孔進入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回。若將下極板向上移動

，則仍從P點開始下落的相同粒子將A.打到下極板上B.在下極板處返回√下極板移動前，從靜止釋放到速度為零的過程，對帶電粒子運用動能定理得mg·d－qU＝0，將下極板向上平移

，設運動到距離上極板x處返回；5.(2022·湖南漢壽縣第一中學高二階段練習)如圖，在真空中存在著豎直向下的勻強電場，電場強度為E。一根絕緣細線長為L，一端固定在圖中的O點，另一端固定有一個質量為m、帶電荷量為＋q、可視為點電荷的小球，O點距離地面的高度為H，將小球拉至與O