《（江苏专用）2018版高考物理大一轮复习 第六章 静电场 第2讲 电场的能的性质课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专用）2018版高考物理大一轮复习 第六章 静电场 第2讲 电场的能的性质课件（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲电场能的性质 第六章静电场 内容索引 基础知识梳理 命题点一电场能的性质的理解 命题点二电势差与电场强度的关系 命题点三静电场中图象问题 课时作业 命题点四电场中的功能关系 盘查拓展点 基础知识梳理 1 一 电势能 电势 电势差 等势面1 静电力做功 1 特点 静电力做功与路径无关 只与有关 2 计算方法 W qEd 只适用于电场 其中d为沿的距离 WAB qUAB 适用于电场 初 末位置 电场方向 匀强 任何 2 电势能 1 定义 电荷在某点的电势能 等于把它从这点移动到位置时静电力做的功 2 静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于 即WAB EpA EpB Ep 3 电势能的
2、相对性 电势能是相对的 通常把电荷离场源电荷处的电势能规定为零 或把电荷在表面的电势能规定为零 零势能 电势能的减少量 无穷远 大地 3 电势 1 定义 电荷在电场中某一点的与它的电荷量的比值 电势能 3 矢标性 电势是量 有正负之分 其正 负 表示该点电势比零电势高 低 4 相对性 电势具有 同一点的电势因选取零电势点的不同而不同 标 相对性 4 电势差 1 定义 电荷在电场中 由一点A移到另一点B时 与移动电荷的的比值 电场力所做的功 3 电势差与电势的关系 UAB A B UAB UBA 电荷量 5 等势面 1 定义 电场中的各点组成的面 2 四个特点 在同一等势面上移动电荷时电场力 电
3、场线一定与等势面垂直 并且从电势的等势面指向电势的等势面 等差等势面越密的地方电场强度 反之 任意两个等势面都不相交 电势相等 不做功 低 高 越大 越小 二 电场线 电势 电势能 等势面之间的关系1 电场线与电场强度 电场线越密的地方表示电场强度越大 电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向 2 电场线与等势面 电场线与等势面垂直 并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 3 电场强度大小与电势 无直接关系 零电势可人为选取 电场强度的大小由电场本身决定 故电场强度大的地方 电势不一定高 4 电势能与电势 正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大 1 只适用于电场 2
4、d为某两点沿方向上的距离 或两点所在等势面之间的距离 3 电场强度的方向是最快的方向 四 静电感应和静电平衡1 静电感应当把一个不带电的金属导体放在电场中时 导体的两端分别感应出等量的正 负电荷 近端 出现与施感电荷异种的感应电荷 远端 出现与施感电荷同种的感应电荷 这种现象叫静电感应 匀强 电场强度 电势降低 2 静电平衡 1 定义 导体放入电场中时 附加电场与原电场在导体内部大小相等且方向相反 使得叠加场强为零时 自由电荷不再发生 导体处于静电平衡状态 2 处于静电平衡状态的导体的特点 导体内部的场强 导体是一个等势体 导体表面是等势面 定向移动 处处为零 导体表面处的场强方向与导体表面
5、导体内部没有净电荷 净电荷只分布在导体的外表面上 在导体外表面越尖锐的位置 净电荷的密度 单位面积上的电荷量 越大 凹陷的位置几乎没有净电荷 垂直 1 判断下列说法是否正确 1 电势等于零的物体一定不带电 2 电场强度为零的点 电势一定为零 3 同一电场线上的各点 电势一定相等 4 负电荷沿电场线方向移动时 电势能一定增加 5 电势越高的地方 电荷的电势能也越大 2 教科版选修3 1P39第7题 电荷量为q的电荷在电场中由A点移到B点时 电场力做功W 由此可算出两点间的电势差为U 若让电荷量为2q的电荷在电场中由A点移到B点 则A 电场力做功仍为WB 电场力做功为C 两点间的电势差仍为UD 两
6、点间的电势差为 答案 3 教科版选修3 1P39第8题 一电荷在电场中从静止开始并只在电场力作用下运动 则它一定A 向场强较小的地方运动B 向电势较低的地方运动C 向电势能较小的地方运动D 沿某条电场线运动 答案 4 多选 某电场的电场线分布如图所示 以下说法正确的是A a点电势高于b点电势B c点场强大于b点场强C 若将一检验电荷 q由a点移至b点 它的电势能增大D 若在d点再固定一点电荷 Q 将一检验电荷 q由a移至b的过程中 电势能减小 答案 解析 沿着电场线的方向电势逐渐降低 由题图可知由a到b为电场线方向 故A正确 电场线密集的地方电场强度大 故B错误 电荷 q由a点移至b点 则电场
7、力做正功 其电势能将减小 故C错误 若在d点再固定一点电荷 Q 则由合场强的方向可知电荷 q由a移至b的过程中 电场力将做正功 其电势能将减小 故D正确 5 如图所示 在匀强电场中有四个点A B C D 恰好为平行四边形的四个顶点 O点为平行四边形两条对角线的交点 已知 A 4V B 6V C 8V 则 D O分别为A 6V 6VB 2V 1VC 2V 2VD 4V 4V 答案 6 人教版选修3 1P22第3题 如图所示 回答以下问题 1 A B哪点的电势比较高 负电荷在哪点的电势能比较大 答案 B点的电势高于A点的电势把负电荷从A移到B 静电力做正功 电势能减少 负电荷在A点的电势能较大 2
8、 负电荷由B移动到A时 静电力做正功还是负功 答案 3 A B两点的电势差UAB是正的还是负的 UBA呢 答案 负电荷从B移动到A时 静电力做负功 UAB 0UBA 0 2 命题点一电场能的性质的理解 1 电势高低的四种判断方法 1 依据电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 2 依据电场力做功 根据UAB 将WAB q的正负号代入 由UAB的正负判断 A B的高低 3 电荷的正负 取无穷远处电势为零 正电荷周围电势为正值 负电荷周围电势为负值 靠近正电荷处电势高 靠近负电荷处电势低 4 依据电势能的高低 正电荷在电势能大处电势较高 负电荷在电势能大处电势较低 2 电势能高低的四种判断方法 1
9、做功判断法 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增大 2 电荷电势法 正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大 3 公式法 由Ep q 将q 的大小 正负号一起代入公式 Ep的正值越大 电势能越大 Ep的负值越小 电势能越大 4 能量守恒法 在电场中 若只有电场力做功时 电荷的动能和电势能相互转化 动能增大时 电势能减小 反之电势能增大 多选 如图所示 一带负电荷的油滴在匀强电场中运动 其轨迹在竖直面 纸面 内 且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称 忽略空气阻力 由此可知A Q点的电势比P点高B 油滴在Q点的动能比它在P点的大C 油滴在Q点的电势能比它在P点的大D 油
10、滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 例1 答案 分析 题眼 题眼 带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法1 某点速度方向即为该点轨迹的切线方向 2 从轨迹的弯曲方向判断受力方向 轨迹向合外力方向弯曲 从而分析电场方向或电荷的正负 3 结合轨迹 速度方向与电场力的方向 确定电场力做功的正负 从而确定电势能 电势和电势差的变化等 1 关于静电场的等势面 下列说法正确的是A 两个电势不同的等势面可能相交B 电场线与等势面处处相互垂直C 同一等势面上各点电场强度一定相等D 将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面 电场力做正功 答案 2 如图所示 P是固定的点电荷 虚线是以P为圆心的两个
11、圆 带电粒子Q在P的电场中运动 运动轨迹与两圆在同一平面内 a b c为轨迹上的三个点 若Q仅受P的电场力作用 其在a b c点的加速度大小分别为aa ab ac 速度大小分别为va vb vc 则A aa ab ac va vc vbB aa ab ac vb vc vaC ab ac aa vb vc vaD ab ac aa va vc vb 答案 分析 F电 排斥力 先靠近后远离 先做负功再做正功 3 命题点二电势差与电场强度的关系 1 在匀强电场中 不与电场线垂直的同一直线上的距离相同的两点间的电势差相等 相互平行的相等线段的两端点电势差也相等 2 在匀强电场中 不与电场线垂直的同一
12、条直线上或几条相互平行的直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比 如图所示AC PR 则有 如图所示 在平面直角坐标系中 有方向平行于坐标平面的匀强电场 其中坐标原点O处的电势为0 点A处的电势为6V 点B处的电势为3V 则电场强度的大小为A 200V mB 200V mC 100V mD 100V m 例2 答案 分析 E d 1 5cm 则 200V m 如何确定匀强电场中的电场线1 先确定等势线 根据 两点确定一条直线 找出电场中电势相等的两个点 然后连接成一条等势线 因匀强电场的电势在一条直线上均匀变化 任一线段中点的电势为两端点电势的平均值 2 电场线跟等势线一定垂直 作出等势线的垂
13、线即得电场线 3 比较电势的高低 即沿着电场线的方向 电势逐渐降低 根据电势高低在电场线上标出箭头 表示电场的方向 3 多选 关于静电场的电场强度和电势 下列说法正确的是A 电场强度的方向处处与等电势面垂直B 电场强度为零的地方 电势也为零C 随着电场强度的大小逐渐减小 电势也逐渐降低D 任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 答案 4 如图所示 以O点为圆心 以R 0 20m为半径的圆与坐标轴交点分别为a b c d 该圆所在平面内有一匀强电场 场强方向与x轴正方向成 60 角 已知a b c三点的电势分别为4V 4V 4V 则下列说法正确的是A 该匀强电场的场强E 40V mB 该
14、匀强电场的场强E 80V mC d点的电势为 2VD d点的电势为 4V 答案 解析 4 命题点三静电场中图象问题 几种常见图象的特点及规律 多选 静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示 x轴正向为场强正方向 带正电的点电荷沿x轴运动 则点电荷A 在x2和x4处电势能相等B 由x1运动到x3的过程中电势能增大C 由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D 由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大 例3 答案 分析 题眼 E3最大 F3最大 5 有一静电场 电场线平行于x轴 其电势 随x坐标的改变而改变 变化的图线如图所示 若将一带负电粒子 重力不计 从坐标原点O由静止释放 电场中P
15、Q两点的坐标分别为1mm 4mm 则下列说法正确的是A 粒子将沿x轴正方向一直向前运动B 粒子在P点与Q点加速度大小相等 方向相反C 粒子经过P点与Q点时 动能相等D 粒子经过P点与Q点时 电场力做功的功率相等 答案 分析 电势相等 电势能相等 动能相等 斜率 E 6 多选 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动 其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示 则下列说法正确的是A 粒子从x1处运动到x2处的过程中电场力做正功B x1 x2处电场强度方向沿x轴正方向C x1处的电场强度大小大于x2处的电场强度大小D x1处的电势比x2处的电势低 答案 分析 Ep减小 W电 0 斜率 F电 5
16、命题点四电场中的功能关系 1 电场力做功的计算 1 由公式W Flcos 计算 此公式只适用于匀强电场 可变形为 W qElcos 2 由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 Ek 4 由电势能的变化来计算 WAB EpA EpB 2 几种功能关系 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 其他各力对物体所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 如图所示 一质量为m 电荷量为q q 0 的粒子在匀强电场中运动 A B为其运动轨迹上的两点 已知该粒子在A点的速度大小为v0 方向与电场方向的夹角为60 它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30 不计重力 求A B两点间的电势差 例4 答案 解析 分析 vy不变 拓展延伸 如图 一质量为m 电荷量为q q 0 的液滴 在场强大小为 方向水平向右的匀强电场中运动 运动轨迹在竖直平面内 A B为其运动轨迹上的两点 已知该液滴在A点的速度大小为v0 方向与电场方向的夹角为6
