高考物理一轮总复习 专题六 第2讲 电势能 电势 电势差课件 新人教版.pptVIP

第2讲 电势能 电势 电势差,一、电场力做功与电势能,1.电场力做功,路径,电势差,电荷量,(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.电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该 点移动到_位置时所做的功. (2)矢标性：电势能是_，但有正负之分，负值表明 比零电势能小，正值表示比零电势能大. (3)电势能也具有相对性和系统性.一般以大地或无穷远处,为零势能位置.,零势能,标量,电势能的减少量,(4)电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于 _，即WABEpAEpBEp.,【基础检测】 1.(多选，2016 年浙江宁波期中)如图 6-2-1 所示，虚线表示 某电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等.一重力不 计、带负电的粒子从左侧进入电场，运动轨迹,),与三个等势面分别交于 a、b、c 三点，则( A.a 点的电势比 b 点的电势高 B.粒子在 c 点时的加速度为零 C.粒子从 a 到 c 电势能不断增加,图 6-2-1,D.粒子从 a 到 b 克服电场力做功大于从 b 到 c 克服电场力 做功 答案：AC,二、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电荷量的比 值，叫做这一点的电势.,(2)定义式：_.,(3)矢标性：电势是_，其大小有正负之分，其正(负),表示该点电势比零电势高(低).,标量,零电势点,(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 (1)定义：电场中两点间电势的差值称为这两点的电势差.,(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 所带电量 q 无关，它由电场本身的性质决定，与初、末位置有 关，与零电势点的选取无关. (4)与场强的关系：UEd.(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：电场中电势相同的各点构成的面. (2)特点 等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直. 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功. 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面. 在空间中两等势面不相交. 等差等势面越密的地方电场强度_，越疏的地方,电场强度_.,越大,越小,【基础检测】 2.(2015 年甘肃一模)如图 6-2-2 所示，A、B、C、D、E、F 为正六边形的六个顶点，P、Q、M 分别为 AB、ED、AF 的中 点，O 为正六边形的中心.现在六个顶点依次放入等量正负电荷.,若取无穷远处电势为零，以下说法中错误的是( A.P、Q、M 各点具有相同的场强 B.P、Q、M 各点电势均为零 C.O 点电势与场强均为零 D.将一负检验电荷从 P 点沿直线 PM 移 到 M 点的过程中，电势能先减小后增大,) 图 6-2-2,解析：由题意可知，等量正负电荷，位于正六边形的六个顶， 根据点电荷电场强度公式，结合电场的叠加原理，可知 P、Q、 M 各点场强大小相同，但方向不同，故 A 错误；根据等量异种 电荷中垂线的电势为零，再由对称性可以知，P，Q，M，O 各点 电势均为零，故B正确；根据图可知，O 点场强可看成三个负点 电荷与三个正点电荷电场叠加而成，且电荷均相同，则电场强度 为零，故C 正确；P 到 M 过程中，电势由零升高，后又降为零， 负电荷的电势能先减小后增大，故D 正确；故选 A.,答案：A,考点1,电势高低和电势能大小的判断,重点归纳 1.电势高低的判断,(续表),2.电势能大小的判断,典例剖析,图 6-2-3,思维点拨：在匀强电场中，电场线是间隔相等的平行线， 等势面是垂直于电场线的平行平面，负电荷在高电势处电势能 小，在低电势处电势能大.,答案：B,备考策略：熟悉几种典型电场的电场线分布特点及等势面 的空间分布特点，可迅速对电场强度和电势的分布情况作出判 断.,【考点练透】 1.(2016 年浙江嘉兴期中改编)如图 6-2-4 所示中虚线为电场 中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子 M、N 质量相等， 所带电荷的绝对值也相等.现将 M、N 从虚线上的 O 点以相同速 率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示. 点 a、b、c 为实线与虚线的交点，已知 O 点电势高于 c 点.若不,计重力，则(,),图 6-2-4,A.M 带负电荷，N 带正电荷,B.N 在 a 点的电势能与 M 在 c 点的电势能数值相同 C.N 在从 O 点运动至 a 点的过程中克服电场力做功,D.M 在从 O 点运动至 b 点的过程中，电场力对它做的功等,于零,答案：D,2.(多选)如图 6-2-5 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相同，实线为一带正电的质点 仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q 是这条轨迹上,的两点，由此可知(,),A.三个等势面中，c 等势面电势最高 B.带电质点通过 P 点时电势能较大 C.带电质点通过 Q 点时动能较大,图 6-2-5,D.带电质点通过 P 点时加速度较大 答案：BCD,考点2,电场力做功和电场中的功能关系,重点归纳 1.电场中的功能关系 (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.,2.电场力做功的计算方法,(1)由公式 WFLcos 计算，此公式只适合于匀强电场中，,可变形为：WqELcos .,(2)由 WqU 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)由电势能的变化计算：WEp1Ep2.,3.带电粒子在电场中做曲线运动时正负功的判断,电场力与速度方向间的夹角小于 90，电场力做正功；夹,角大于 90，电场力做负功.,典例剖析 例 2：(2015 年陕西西安名校联考)在光滑绝缘的水平桌面 上，存在着方向水平向右的匀强电场，电场线如图 6-2-6 中实 线所示.一带正电、初速度不为零的小球从桌面上的 A 点开始运 动，到 C 点时，突然受到一个外加的水平恒力 F 作用而继续运 动到 B 点，其运动轨迹如图中虚线所示，v 表示小球在 C 点的,速度.则下列判断中正确的是(,) 图 6-2-6,A.小球在 A 点的电势能比在 B 点的电势能小 B.恒力 F 的方向可能水平向左,C.恒力 F 的方向可能与 v 方向相反 D.在 A、B 两点小球的速率不可能相等,解析：小球由 A 运动到 B，电场力做正功，电势能减少， 小球在A 点的电势能比在 B 点的电势能大，A 错误；由运动轨 迹可知，恒力 F 的方向可能水平向左，B 正确，C 错误；若小 球由 A 运动到 B 的过程中，电场力做功与克服恒力做功相等， 则在 A、B 两点小球的速率相等，D 错误.,答案：B,备考策略：判断电场力做功的多少只要看电荷移动的始末,位置的电势差即可，与电荷移动的路径无关.,【考点练透】 3.(多选，2015 年海南卷)如图 6-2-7 所示，两电荷量分别为 Q(Q0)和Q 的点电荷对称地放置在 x 轴上原点 O 的两侧，a 点位于 x 轴上 O 点与点电荷 Q 之间，b 位于 y 轴 O 点上方.取无,穷远处的电势为零，下列说法正确的是(,),A.b 点的电势为零，电场强度也为零 B.正的试探电荷在 a 点的电势能大于零，,所受电场力方向向右,图 6-2-7,C.将正的试探电荷从 O 点移到 a 点，必须克服电场力做功 D.将同一正的试探电荷先后从 O、b 点移到 a 点，后者电 势能的变化较大,解析：因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向 为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂 线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势 为零，故 b 点的电势为零，但是电场强度不为零，A 错误；等 量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平 向右，在中点 O 处电势为零，O 点左侧电势为正，右侧电势为 负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故 B 正确；O 点的 电势低于 a 点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做 功，C 正确；O 点和 b 点的电势相等，所以先后从O、b 点移到 a 点，电场力做功相等，电势能变化相同，D 错误.,答案：BC,4.(多选，2014 年山东青岛质检)两个固定的等量异种点电 荷所形成电场的等势面如图 6-2-8 中虚线所示，一带电粒子以 某一速度从图中 a 点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示， 若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是,(,) A.带正电 B.速度先变大后变小 C.电势能先变大后变小,图 6-2-8,D.经过 b 点和 d 点时的速度大小相同 答案：CD,易错点,带电粒子运动轨迹分析问题,分析这类问题的一般方法是：先画出入射点的轨迹切线， 即画出初速度 v0 的方向，再根据轨迹弯曲方向，确定电场力 的方向，利用分析力学的方法来分析粒子的带电性质、电场力 做功的正负、电势能变化、动能变化、电势大小变化等问题.,例 3：(2013 年重庆卷)如图 6-2-9 所示，高速运动的粒子 被位于 O 点的重原子核散射，实线表示粒子运动的轨迹，M、 N 和 Q 为轨迹上的三点，N 点离核最近，Q 点比 M 点离核更远，,则(,) A.粒子在 M 点的速率比在 Q 点的大 B.三点中，粒子在 N 点的电势能最大 C.在重核产生的电场中，M 点的电势,比 Q 点的低,图 6-2-9,D.粒子从 M 点运动到 Q 点，电场力对它做的总功为负功,解析：根据图线弯曲的方向，可以判定粒子受力的方向大 体向上，与粒子和O 点的连线的方向相反，故靠近O 点的过程 电场力做负功，粒子的速度减小，远离的过程电场力做正功， 粒子的速度增大.所以 Q 点的速度最大，N 点的速度最小.故 A 错误；只有电场力做功，各点的动能与电势能的和保持不变.N 点的速度最小，故电势能最大，故 B 正确；只有电场力做功， 各点的动能与电势能的和保持不变.Q 点的速度最大，故电势能 最小，粒子带正电荷，所以 Q 点的电势最低.故 C 错误；粒子 受力的方向大体向上，与粒子和 O 点的连线的方向相反，故靠 近 O 点的过程电场力做负功，远离的过程电场