高中物理6.2电磁场的性质基础课件.ppt

考点1 电场力做功的特点和电势能,电场能的性质,1.电势能大小的比较方法 (1)场源电荷判断法 离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小。 离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大。 (2)电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。 负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。 (3)做功判断法 电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方。反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。,(1)电势、电势能的正、负表示大小，正的电势、电势能比负的电势、电势能高，而电势差的正负表示两点电势的相对高低。 (2)电场线或等差等势面越密的地方电场强度越大，但电势不一定越高。,2.电场中的功能关系及电场力做功的计算方法 (1)功能关系 若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变； 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； 除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。 所有力对物体所做的功，等于物体动能的变化。 (2)电场力做功的计算方法 由公式W=Flcos计算，此公式只适合于匀强电场中，可变形为： W=qElcos。 由W=qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场。 由动能定理来计算：W电场力+W其他力=Ek。 由电势能的变化计算：W=Ep1-Ep2。,【例1】如图所示，在x轴上关于原点O对称的两点 固定放置等量异种点电荷+Q和-Q，x轴上的P 点位于-Q的右侧。下列判断正确的是( ) A.在x轴上还有一点与P点电场强度相同 B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同 C.若将一试探电荷+q从P点移至O点，电势能增大 D.若将一试探电荷+q从P点移至O点，电势能减小,【解析】本题考查电场强度的合成、电势的高低判断、电势能，考查学生的理解能力和抽象思维能力，中等难度。判断P点合场强方向及O、P点电势高低，是解答本题的关键。 P点场强方向沿x轴的负方向，在x轴上+Q的左侧，还有一点与P点电场强度相同，该点与P点以O点对称，选项A正确，选项B错误。由于O点电势高于P点电势，将试探电荷+q从P点移至O点的过程中，电势能增大，选项C正确，选项D错误。,A C,典例一,电势能大小的比较,电势能的变化情况仅与电场力做功有关，与有无其他外力做功无关。,一带电粒子在电场中仅在电场力作用下， 从A点运动到B点，速度随时间变化的图 象如图所示，tA、tB分别是带电粒子 到达A、B两点时对应的时刻，则下列说 法中正确的有( ) A.A处的场强一定大于B处的场强 B.A处的电势一定高于B处的电势 C.电荷在A处的电势能一定小于在B处的电势能 D.电荷在A到B过程中，电场力一定对电荷做正功,A D,【例2】如图所示，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，BOC=30，A距离OC的竖直高 度为h。若小球通过B点的速度为v，则下列说法正确的是 ( ) A.小球通过C点的速度大小是 B.小球通过C点的速度大小是 C.小球由A到C的电场力做功是(1/2)mv2-mgh D.小球由A到C机械能的损失是mg(h-R/2)-(1/2)mv2,典例二,电场中的功能关系,【解析】小球从A到B运动的过程中，设电场力做功为WF，则由动能定理可得 从A到B：mg(h-Rsin30)+WF=(1/2)mv2-0 从A到C：mgh+WF=(1/2)mvC2 联立以上两式可得：vC= ，A错，B对；小球由A到C电场力做功(1/2)mvC2-mgh，C错；小球由A到C机械能的损失等于除重力以外其他的力(电场力)所做的功，由B到C电场力做功为0，则E=-WF=mg(h-R/2)-(1/2)mv2，D正确。,BD,由B=C得WBC=0则WAB=WAC，由动能定理分析可得结论。,质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动。在小球下落h的过程中( ) A.小球的重势能减少了2mgh B.小球的动能减少了2mgh C.电场力做负功2mgh D.小球的电势能增加了3mgh,B D,考点2 电势,电势高低的判断方法 (1)依据电场线方向:沿电场线方向电势降低。 (2)依据电场力做功：因UAB=WAB/q，若WAB0且q是正电荷，则AB；若UAB0，则AB。 (3)依据电势能判断：正电荷在电势较高处电势能较大，负电荷在电势较低处电势能较大。 (4)依据点电荷位置判断：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。,电势是反映电场能的性质的物理量，只由电场本身性质决定，与是否放入电荷及电荷的电量、电性无关。,典例三,场强的大小及电势高低的判断,【解析】因沿电场线方向电势越来越低，所以M点电势一定高于N点电势，故A选项正确。 电场线的疏密程度反映了场强的强弱，电场线越密集的区域场强越强；反之则越弱，故B选项错误。 正电荷沿电场线方向运动时，电场力做正功，其电势能将减少，而负电荷则相反，故C选项正确，而D选项错误。,电势高低由电场线方向判断；电场强度由电场线疏密判断；电势能的大小关系由电场力做功的正、负判断。,【例3】如图所示，某区域电场线左右对称分布， M、N为对称线上的两点，下列说法正确的是 ( ) A.M点电势一定高于N点电势 B.M点场强一定大于N点场强 C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D.将电子从M点移动到N点，电场力做正功,A C,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，电势分别为P 和Q，则( ) A.EPEQ,PQ B.EPEQ,PQ D.EPEQ,PQ,A,考点3 等势面,对等势面的理解 (1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，电场力不做功。 (2)在空间没有电荷的地方，两等势面不相交。 (3)等势面和电场线的关系：电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面；在电场线密集的地方，等差等势面也密集;在电场线稀疏的地方，等差等势面也稀疏。 (4)等势面和电场线一样，也是人们虚拟出来形象描述电场的。,典例四,等势面特点的应用,【例4】2010年高考四川理综卷如图所示， 圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻 两等势面间的电势差相等。光滑绝缘直杆沿 电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一 带正电的小滑块(可视为质点)，滑块通过绝 缘轻弹簧与固定点O相连，并以某一初速度 从M点运动到N点，OMON。若滑块在M、 N时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性 限度内，则( ) A.滑块从M到N的过程中，速度可能一直增大 B.滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小 C.在M、N之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置 D.在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置,【解析】由于滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等，所以滑块在M点时弹簧被压缩，滑块在N点时弹簧被拉伸。在导轨MN之间靠近左半部分，滑块一直加速，在靠近N点附近若电场力大于弹力沿MN方向的分力时，加速度向右，滑块继续加速，所以选项A正确。位置1、2间电势差等于3、4间电势差，所以滑块从位置1到2的过程中电场力做的功等于从位置3到4做的功，选项B错误。滑块从M运动到N的过程中，只有弹力和电场力做功，当合力做功为零时，滑块的动能变化为零，即可能存在滑块速度相同的两个位置，选项C正确。在整个过程中，只有一个弹簧处于原长的位置，此时合外力等于电场力；当滑块处于O点正下方时，弹簧弹力沿MN方向分力为零，所以合外力也等于电场力；所以，在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的位置有两个，选项D错误。,根据电场线与等势面垂直的特点，作出电场线是处理这类问题的的切入点。,如图所示，一电场的电场线分布关于 y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上 的三个点，且 OM=MN。P点在y轴右侧， MPON。则 ( ) A.M点的电势比P点的电势高 B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功 C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差 D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运 动,A D,考点4 电势差,1.电场强度、电势、电势差及电势能的比较,场强与电势间无必然联系，不能认为场强为零，则电势一定为零；反之，也是不正确的。,2.对U=Ed(或E=U/d)的理解 (1)公式：UAB=Ed或E=UAB/d只适用于匀强电场。,(2)公式中的d表示电势差为U的两点在电场方向上的距 离，如图所示。,【例5】电荷量q=-2.010-5 C的电荷在匀强电场中由A点移动至B点时电场力做的功为6.010-4 J， 若把它从A点移至电场中的C点，电场力做的功为-3.010-4 J，已知A、B连线与A、C连线夹 角为120，AB=9.0 cm，AC=4.5 cm，求A、B两点的电势差和电场强度。,公式E=U/d只适用于匀强电场，非匀强电场不能使用。d是沿电场线两点间的距离，如果不沿着电场线的方向，应投影在电场方向上，看投影距离。,【解析】据题意作出图， 由WAB=qUAB， 得UAB=WAB/q=6.010-4/(-2.010-5 )V=-30 V 又由WAC=qUAC， 得UAC=WAC/q=-3.010-4/(-2.010-5) V=15 V 延长BA至D，使AD=AB/2=(9.0/2) cm=4.5 cm。 由E=U/d知UBA/UAD=2 得UAD=UBA/2=-UAB/2=15 V 故UAC=UAD,即A-C=A-D，C=D。 连接C和D,CD即为此电场中的一条等势线，过A作CD的垂线与CD交于P。根据电场线和等势面(