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1、4电场能的性质 匀强电场一、电势能1电势能定义：电荷在电场中受电场力，所具有的与电荷位置有关的势能称为电势能。是电荷与电场共有的能。(3)确定q电荷在A点的电势能：取零势能面，从A到零势能面，电场力做功为A点的电势能，EPA，电势能具有相对性。通常取大地(或无穷远)作为零势能参考位置2电场力做功的特点：电场力做功与路径无关。3电场力做功和电势能变化的关系：电场力做正功时，电荷的电势能减小；电场力做负功时，电荷的电势能增加；电场力做功的多少等于电势能变化，二、电势1电势的概念电荷在电场某点所具有的电势能跟电荷电量的比值，称为该点电势即，由电场自身决定，与放入的电荷q无关。单位：电势具有相对性，一
2、般取大地或无穷远的电势为零电势电势能为零处电势为零。注意：为定义式，电势是由电场本身决定的(即场源电荷及P点位置)，与放入的检验电荷的电量q和电势能EP无关2电势能和电势的关系：Ep=q P，正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小。三、电势差电场中两点间电势的差值叫电势差，1大小：。在数值上等于电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值。电势差的正负：UAB为正值，说明ABUAB为负值，说明AB注意：电场中A、B两点间的电势差只取决于A、B两点在电场中的位置，与被移动的电荷无关，与零电势的选取无关。2电势高低和电场线方向的关系：沿电场线的方向电势逐渐降
3、低四、等势面(1)等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面(2)等势面的特点：在同一等势面上移动电荷电场力不做功； 等势面一定跟电场线垂直；电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；任意两个等势面都不会相交；等差等势面越密的地方电场强度越大1如图所示，一长为l的绝缘杆两端分别带有等量异种电荷，电量的绝对值为Q，处在场强为E的匀强电场中，杆与电场线夹角=60，若使杆沿顺时针方向转过60(以杆上某一点为圆心转动)，则下列叙述中正确的是( ).(A)电场力不做功，两电荷电势能不变(B)电场力做的总功为QEl/2，两电荷的电势能减少(C)电场力做的总功为QEl/2，两电荷的电势能增加(D
4、)电场力做总功的大小跟转轴位置有关答案：B2对UAB=1V的理解，正确的是 ( )A从A到B移动qC的电荷，电场力做功1JB从A到B移动1C的正电荷，电场力做功1JC从A到B移动1C的负电荷，克服电场力做功1JD从A到B移动1C的负电荷，外力做功1J答案：BC3如图所示，A、B为两等量异种点电荷A带正电B带负电，在AB的连线上有a、b、c三点，b为连线的中点，ab=bc，则 ( )Aa点与c点的电场强度相同Ba点与c点的电势相同Ca、b间的电势差与b、c间的电势差相等D点电荷q沿A、B连线的中垂线移动，电场力不做功答案：ACD4一个带负电的粒子，q=2.0109C，在静电场中由a点运动到b点，
5、在这过程中，除电场力外其他力做功为6.0105J，粒子的动能增加了8.0105J求a、b两点间的电势差Uab。答案：1.0104V5下列说法中正确的是( ).(A)电场线密集处场强大，电势高 (B)沿电场线方向场强减小，电势降低(C)在电势高处电荷具有的电势能也大 (D)场强为零处，电势不一定为零答案：D6如图所示，将两个等量异种点电荷分别置于A、B两点，CD是AB连线的垂直平分线，O为其垂足，AB线上M、N两点分别与O点等距，CD线上S、T两点分别与O点等距，若定无限远处电势为零，下面哪个说法正确 ( )AM、N两点比较，场强EMEN，方向相同；电势MN0BS、T两点比较，场强ESET，方向
6、相同；电势ST0C若M、N、S、T四点与O点均等距，则场强EMENESET且方向相同D电势差USMUNT，且均为负值答案：DABOCD7如图所示，有两个带等量正电荷的固定点电荷，在两电荷的连线上有A、O、B三点，其中O点为两电荷连线的中点，且AOOB；在两电荷连线的中垂线上有C、D两点，且COOD。则比较A、O、B三点的电势高低为_，比较C、O、D三点的电势高低为_。答案：UAUBUO，UOUDUC，8如图所示，虚线表示等势面，相邻两等势面间的电势差相等，有一带电的小球在该电场中运动，不计小球所受的重力和空气阻力，实线表示该带正电的小球的运动轨迹，小球在a点的动能等于20eV，运动到b点时的动
7、能等于2eV，若取c点为零电势点，则这个带电小球的电势能等于6eV，它的动能等于 ( )A16eV B14eV C6eV D4eV答案：B五、匀强电场1在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场匀强电场是最简单的电场，在实验研究中经常用到它两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场匀强电场电场线特征：是一簇平行等间距的直线2匀强电场中电势差和电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积Uab=Ed(或E=Uab/d)注意：(1)d必须是沿场强方向的距离，如果ab两点间距l不沿场
8、强方向，计算电势差时，d的取值应为l在沿场强方向的投影即为a、b两点所在的等势面的垂直距离(2)此两式只适用于匀强电场3电场强度的单位：N/C或V/m 4场强E物理意义的另一种表达：(1)场强E的方向是电势降落最快的方向(2)场强E的大小描述沿电场线方向电势降落的快慢注意：E、U数值没有直接关系，E大时只说明沿电场线方向U变化快，U可大可小甚至可以是零，反之，U大时，E也可大可小甚至可以是零它们的关系与加速度a和速度v的关系相似1关于匀强电场中的电势差与场强的关系，正确的说法是 ( )A任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B电势降落的方向必定是场强方向C沿电场线方向任意相同距离的两点
9、间的电势差必相等D不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等答案：C2某电场的电场线和等势面分别为如图所示的实线和虚线，过a、b两点等势面的电势分别是a=50V，b=20V，那么a、b连线中点c的电势c为 ( )A等于35V B大于35V C小于35V D等于15V答案：C3两块相同的金属板A、B水平地平行放置，两板的正对面相距30cm，A、B板分别跟电源的正、负极相连，电源电压为60V，如图所示，求：(1)两板间电场的场强大小和方向；(2)若A板接地，则B板的电势多大；(3)若C点离A板10cm，D点离B板15cm，则C、D两点间的电势差是多少?答案：(1)200V/m，方向竖直向
10、下，(2)60V，(3)10V4如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为A=15V，B=3V，C=3V，求D点的电势D。答案：9V5如图所示，电荷均匀分布的带电圆环，总电荷量为+Q，在圆环轴上距环心O为L处放有一点电荷+q，已知环半径为R，此时圆环对点电荷q作用力大小为_，方向_。答案：，方向由O指向qACBPP6在正三角形的三个顶点A、B、C上固定三个带等量正电的点电荷，其中心P点的电势为j1，与P点关于AB边对称的P点的电势为j2，如图所示，则j1_j2（填“”、“”或“”)，现取走B点的点电荷，则P点的电势为_。答案：，7如图所示，在方向竖直
11、向下的匀强电场中，一绝缘轻细线一端固定于O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动小球的电荷量为q，质量为m，绝缘细线长为L，电场的场强为E若带电小球恰好能通过最高点A，则在A点时小球的速度v1为多大?小球运动到最低点B时的速度v2为多大?运动到B点时细线对小球的拉力为多大?答案： 6（mg+qE）8如图所示，匀强电场的场强，大小为E=200V/m，方向由a指向o，a、b、c、d四点恰在边长L=10cm的正方形的四个顶点上，若bo:co=3:1，并以a点为电势的零点，求b、c、d三点的电势。答案：b=16V，c=28V，d=12V9如图所示，匀强电场中的三个等势面的电势分别是10V、0
12、V、10V，A、B两点相距2.5cm，A、B连线与等势面间的夹角为53，则该匀强电场的场强大小为_V/m。答案：110310如图所示，两平行的金属板间的电场是匀强电场，场强大小为1.0104V/m，两极间相距1cm，C点与A板相距0.4cm。若B板接地，则A、C间的电势差UAC=_V，将电荷量为1.01012C的点电荷置于C点，其电势能为_J。答案：40，6101111有一个匀强电场，电场线和坐标平面xOy平行以原点为圆心，半径r5cm的圆周上任意一点P的电势为U(40sin+25)V，为O、P两点连线和x轴的夹角，如图所示则该匀强电场的场强大小为_，方向_.答案：800V/m，沿y轴负方向1
13、2一质量为m的带电小球，静止在两块带电的水平平行金属板间的匀强电场中，此时两板间的电压为300V，若将该电压降到60V，场强的方向不变，则小球的加速度为_m/s2，方向_。答案：8，竖直向下13如图所示，在匀强电场中，电荷量q=5.010-10C的正电荷，由a点移到b点和由a点移到c点，电场力做功都是3.010-8J，已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab=20cm，=37，C=90，求：(1)a、b两点的电势差Uab；(2)匀强电场的场强大小和方向。答案：(1)60V，(2)375V/m，方向平行于ac垂直指向bc边13如图所示，一个质量为m，电荷量为-q的小物体，可在水平绝缘轨道x上运动，O端有一与轨道垂直的8固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox方向。小物体以初速v0从位置x0沿Ox轨道运动，受到大小不变的摩擦力f的作用，且fqE，设小物体与墙壁碰撞时不损失机械能，且保持电量不变，求它在停止运动前所通过的总路程。答案：随堂练习：1在静电场中，下列说法正确的是 ( )A电场强度为零的点，电势一定为零B电场强度处处相同的区域内电势也一定处处相同C只在电场力作用下，正电荷一定从高电势的地方向低电势的地方移动D沿着电场线方向，电势一定越来越低答案：D2关于电势差和电场力做功的说法中正确的是 ( )A
