《2019版高考物理一轮复习 专题六 电场 第2讲 电势能 电势 电势差课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理一轮复习 专题六 电场 第2讲 电势能 电势 电势差课件.ppt（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲电势能电势电势差考点 1电场力做功与电势能1.电场力做功(1)特点：电场力做功与电荷移动的_无关，只取决于初、末位置的_和被移动电荷的_.(2)电场力做功的表达式：WAB(AB)q_.路径电势差电荷量UABq2.电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于把它从该点移动到_位置时静电力所做的功.(2)矢标性：电势能是_，但有正负之分，负值表明比_低，正值表示比_高.零势能标量零电势能零电势能考点 2电势、电势差、等势面1.电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的_的比值，叫做这一点的电势.电荷量(2)定义式：_.(3)矢标性：电势是_，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比
2、零电势高(低).标量零势点(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因_选取的不同而不同.2.电势差电势AB(1)定义：电场中两点间_的差值称为这两点的电势差.电场本身的性质Ed(2)表达式：UAB_.(3)影响因素：电势差 UAB 与电场力做功 WAB 无关，与电场所带电荷量 q 无关，它由_决定，与初、末位置有关，与零势点的选取无关.(4)与场强的关系：U_.(适用条件：匀强电场，其中 d 为沿电场线方向的距离)3.等势面(1)定义：电场中_相同的各点构成的面.(2)特点：电势电场线不电势低等势面一定与_垂直，即跟电场强度的方向垂直.在同一等势面上移动电荷时电场力_做功.电场线总是从电势高
3、的等势面指向_的等势面.在空间中两等势面_相交.等差等势面越密的地方电场强度_，越疏的地方电场强度_.不越大越小【基础自测】1.(2016 年新课标卷)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：B2.如图 6-2-1 所示点电荷电场中，将检验电荷从 A 点分别移到以点电荷为中心的同一圆周上的 B、C、D、E 各点，则电场力做功()A.从 A 到 B 做功最多B.从 A 到 C 做功最多图 6-2-1C.从 A 到 E 做功
4、最多D.做功一样多答案：D3.(2016 年吉林长春质检)如图 6-2-2 所示为一个带正电的导体达到静电平衡时的电场线和等势面的分布图(实线为电场线，虚线为等势面)，A 和 B 为导体内部的两点，C 和 D 为导体外部)的两点，以无穷远处为电势零点，则下列说法正确的是(图 6-2-2A.A、B 两点的电场强度均为零，电势也均为零B.C 点的电场强度大于 D 点的电场强度C.同一试探电荷在 D 点的电势能一定大于它在 C 点的电势能D.C 点的电势高于 B 点的电势答案：B4.(2015 年新课标卷)如图 6-2-3 所示，直线 a、b 和 c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q
5、是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q.一电子由 M 点分别运动到)图 6-2-3N 点和 P 点的过程中，电场力所做的负功相等，则(A.直线 a 位于某一等势面内，MQB.直线 c 位于某一等势面内，MNC.若电子由 M 点运动到 Q 点，电场力做正功D.若电子由 P 点运动到 Q 点，电场力做负功答案：B判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据场源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依据电场力做功 依据电势能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大热点 1电势高低的判断
6、热点归纳考向 1电场线法【典题 1】(多选，2015 年江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图 6-2-4 所示.c 是两负电荷连线的中点，d 点在正电荷的正上方，c、d 到正电荷的距离相等，则()A.a 点的电场强度比 b 点的大B.a 点的电势比 b 点的高C.c 点的电场强度比 d 点的大D.c 点的电势比 d 点的低图 6-2-4解析：电场线越密的地方电场越强，故 A 项正确；我们知道，沿着电场线方向电势逐渐降低，设过 a 点作一个等势面交b 点所在电场线于 e 点，可知 b 点电势高于 e 点电势，而 a 点与e 点电势相等，故 b 点电势高于 a 点电势，B 项错
7、误；假设拿走两个负电荷而只留下正电荷，由于 c、d 两点到正电荷的距离相等，则 c、d 两点的电场强度大小相等，而若只考虑两个等量负电荷在 c、d 两点的影响时，c 点电场强度为零，d 点在这两个负电荷的垂直平分线上，考虑电场的叠加，c 点的电场仅相当于正电荷产生的电场，而 d 点的电场是这两部分的叠加，正电荷在 d 点的电场向上，两负电荷在 d 点的电场向下，两者的合场强必小于 c 点的场强，C 项正确；设想一带正电的试探电荷从 d 点移到 c 点，图中的正电荷对它的作用力不做功，而两个负电荷对它的引力做正功，电势能减少，根据电势的定义可知，d 点的电势高于 c 点的电势，D 项正确.答案：
8、ACD考向 2场源电荷判断法【典题 2】(多选，2014 年新课标卷)如图 6-2-5 所示，在正点电荷 Q 的电场中有 M、N、P、F 四点，M、N、P 为直角三角形的三个顶点，F 为 MN 的中点，M30.M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、P、F表示，已知MN，F)图 6-2-5P，点电荷 Q 在 M、N、P 三点所在平面内，则(A.点电荷 Q 一定在 MP 的连线上B.连接 PF 的线段一定在同一等势面上C.将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点，电场力做负功D.P 大于M解析：根据题意，点电荷 Q 必在 MN 的中垂线和 PF 的中垂线的交点处，过 F 作 MN 的垂直平分线交 M
9、P 于 O 点，如图D29 所示，由几何关系可知 ON 恰好垂直平分 PF，故点电荷 Q一定位于 O 点，A 项正确；由正点电荷的等势面分布特点可知B 项错误；因为是正点电荷形成的电场，将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点，电场力做正功，C 项错误；因为是正点电荷形成的电场，越靠图 D29近场源电荷的等势面电势越高，D 项正确.答案：AD判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小电场力做负功，电势能增加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公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Epq，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小能量守恒
10、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，动能增加，电势能减小；反之，动能减小，电势能增加热点 2电势能大小的判断热点归纳【典题 3】(多选，2016 年新课标卷)如图 6-2-6 所示，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面(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()图 6-2-6A.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.油滴在 Q 点的加速度大小比它在 P 点的小解析：带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点 P
11、 的竖直线对称，可以判断合力的方向竖直向上，而重力方向竖直向下，可知电场力的方向竖直向上，运动电荷是负电荷，所以匀强电场的方向竖直向下，所以 Q 点的电势比 P 点高，带负电的油滴在 Q 点的电势能比它在 P 点的小，在 Q 点的动能比它在 P 点的大，故 AB正确，C 错误.在匀强电场中电场力是恒力，重力也是恒力，所以合力是恒力，所以油滴的加速度恒定，故 D 错误.答案：AB热点 3电势差与电场强度的关系热点归纳1.匀强电场中电势差与电场强度的关系：(1)UABEd，d 为 A、B 两点沿电场方向的距离.(2)沿电场强度方向电势降落得最快.(3)在同一直线上或相互平行的两条直线上距离相等的两
12、点间电势差相等.(1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系，当电势差 U 一定时，电场强度 E 越大，则沿电场强度方向的距离 d 越小，即电场强度越大，等差等势面越密.(2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两点间的电势差，E 越大，U 越大；E 越小，U 越小.【典题 4】如图 6-2-7 所示的同心圆是电场中的一簇等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由 AC 运动时的速度越)来越小，B 为线段 AC 的中点，则下列说法正确的是(A.电子沿 AC 方向运动时受到的电场力越来越小B.电子沿 AC 方向运动时它具有的电势能越图 6-2-7来越大C.电势差UABUBCD.电势
13、ABC解析：该电场为负点电荷电场，电子沿 AC 方向运动时受到的电场力越来越大，A 项错误；根据电子只在电场力作用下沿着直线由 AC 运动时的速度越来越小，它具有的电势能越来越大，B 项正确；由于电场为非匀强电场，电势差 UABBC，D 项错误.答案：B考向 2应用公式 UEd 计算电场强度【典题 5】(多选，2017 年新课标卷)一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，平面内 a、b、c 三点的位置如图 6-2-8 所示，三点的电势分别为 10 V、17 V、26 V.下列说法正确的是()A.电场强度的大小为 2.5 V/cmB.坐标原点处的电势为 1 VC.电子在 a 点的电势能比在 b 点
14、的低 7 eV图 6-2-8D.电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 9 eV答案：ABD方法技巧：根据电势情况确定电场强度的方法：先找出电势相等的两个点，由于匀强电场的等势面为平面，故两点连线为等势线，根据电场线与等势面垂直，和电场线的方向是电势降落的方向，确定出场强方向，由几何知识找出沿电场线方向电场等势线(面)重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面热点 4等势线(面)及带电粒子的运动轨迹问题热点归纳1.等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线.2.几种典型电场的等势线(面)：电场等势线(面)重要描述点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电
15、荷的电场连线的中垂线上电势处处为零等量同种(正)点电荷的电场连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高(续表)3.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法：(1)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.(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等.(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况.此可知不正确的是()考向 1一般电场中带电粒子运动轨迹与等势面的综合问题【典题 6】(2016 年湖南怀化三模)如图 6-2-9 所示，虚线 a、b、c 代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差
16、相等，即 UabUbc，实线为一带正电的质点(不计重力)，仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q 是这条轨迹上的两点，据. . . 图 6-2-9A.三个等势面中，a 的电势最高B.带电质点在 P 点具有的电势能比在 Q 点具有的电势能大C.带电质点通过 P 点时的动能比通过 Q 点时大D.带电质点通过 P 点时的加速度比通过 Q 点时大解析：等差等势面密集的地方场强大，稀疏的地方场强小，由图 D30 知 P 点的场强大，则质点通过 P 点时的加速度大，D项正确；根据电场线与等势面垂直，定性画出过 P、Q 两点的电场线，假设质点从 Q 向 P 运动，根据初速度的方向和轨迹偏转方向可判定
17、质点在 Q 点所受电场力 F 如图D14 所示，可以判断出等势面 a 的电势高，A项正确；由 Q 向 P 运动过程中，电场力做负功，动能减少，电势能增加，B 项正确，C 项错误；图 D30若质点从 P 向 Q 运动，也可得出同样的结论.答案：C方法技巧：本类问题解题的关键是先根据电场线与等势面垂直的特点，将带电粒子运动轨迹与等势面综合的问题转化成带电粒子运动轨迹与电场线的综合问题，解题的策略跟上节讲的相同.考向 2带电粒子运动轨迹与点电荷电场的综合问题【典题 7】(多选，2017 年天津卷)如图 6-2-10 所示，在点电荷 Q 产生的电场中，实线 MN 是一条方向未标出的电场线，虚线 AB
18、是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在 A、B 两点的加速度大小分别为 aA、aB，电势能)分别为 EpA、EpB.下列说法正确的是(A.电子一定从 A 向 B 运动B.若 aAaB，则 Q 靠近 M 端且为正电荷图 6-2-10C.无论 Q 为正电荷还是负电荷一定有 EpAEpBD.B 点电势可能高于 A 点电势答案：BC方法技巧：本类问题解题的关键是根据电荷运动轨迹与电荷相距最近处的弯曲方向判断出电场力的方向，进而分析两电荷的带电关系.【迁移拓展】(多选，2016 年海南卷)如图 6-2-11 所示，一带正电的点电荷固定于 O 点，两虚线圆均以 O 为圆心，两实线分别为带电粒子 M
19、 和 N 先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、)e 为轨迹和虚线圆的交点.不计重力.下列说法正确的是(A.M 带负电荷，N 带正电荷B.M 在 b 点的动能小于它在 a 点的动能C.N 在 d 点的电势能等于它在 e 点的电势能D.N 在从 c 点运动到 d 点的过程中克服电场力做功图 6-2-11解析：如题图所示，粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧，可知 M 受到了引力作用，N 受到了斥力作用，故 M 带负电荷，N 带正电荷，A 项正确；由于虚线是等势面，故 M 从 a 点到 b点电场力对其做负功，动能减小，B 项正确；d 点和 e 点在同一等势面上，N 在 d 点的电势能等于它在 e 点的
20、电势能，故 C 项正确；N 从 c 点运动到 d 点的过程中，电场力做正功，故 D 项错误.答案：ABC热点 5电场中的功能关系热点归纳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.2.电场力做功的计算方法：【典题 8】如图 6-2-12 所示，平行金属板 A、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷.一带电微粒水平射入板间，在重力和)电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么(图 6-2-12A.若
21、微粒带正电荷，则 A 板一定带正电荷B.微粒从 M 点运动到 N 点电势能一定增加C.微粒从 M 点运动到 N 点动能一定增加D.微粒从 M 点运动到 N 点机械能一定增加解析：通过图象中的运动轨迹，无法判断电场力的方向，只能判断出微粒所受的合外力方向竖直向下，运动过程中合力的方向与运动方向的夹角为锐角，合外力做正功，微粒的动能增加，A、B 项错误，C 项正确.由于不能判断出电场力的方向，所以机械能的变化也不能确定，D 项错误.答案：C【迁移拓展】如图 6-2-13 所示，在 O 点放置一个正电荷，在过 O 点的竖直平面内的 A 点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为 m、电荷量为 q.小
22、球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以 O 为圆心、R 为半径的圆(图中实线表示)相交于 B、C 两点，O、C 在同一水平线上，BOC30，A 距离 OC 的竖直高度为 h.若小球通过 B 点的速度为v，试求：(1)小球通过 C 点的速度大小.(2)小球由 A 到 C 的过程中电势能的增加量.图 6-2-13方法技巧：在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时也会用到功能关系.(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功).(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式的能之间的转化.(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系.(4)有电场力做功的过程机械能一般不守恒，但机械能与电势能的总和可以不变.
