山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 6.2 电场能的性质课件.ppt

6 2电场能的性质 高三总复习选修3 1 一 电势差uab 1 定义 电荷在电场中 由一点a移动到另一点b时 电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值wab q 叫做a b两点间的电势差 用uab表示 2 定义式 uab wab q 3 单位 伏特 1v 1j c 4 标量 有正负 正负不表示方向 只表示电势的高低 uab uba 若只关心ab两点间电势差的大小 而不区分uab与uba 电势差取正值 简写成正值u 电势差与零电势选择无关 电势差可用静电计检测 静电计指针偏角越大 则电势差越大 uab 5v 则uba 5v u 5v 2 匀强电场中 w qed 其中d为沿电场线方向的位移 二 电场力做功与电势能 与重力做功相似 由始末位置决定 与电荷经过的路径无关 2 电场力做功的计算公式 1 普遍适用公式 wab quab 电场力对电荷做正功 电势能减少 电场力对电荷做负功 电势能增加 1 电场力做功特点 3 电场力做功是电势能变化的量度 电场力做功等于电势能变化的负值 即wab epa epb 二 电场力做功与电势能 电荷在某点具有的电势能 等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功 电势能具有相对性 通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 4 电势能定义 5 电势能表达式 电势能epa q 电势能有放在电场中的电荷和电场共同决定 没有电荷的地方没用电势能 正电荷在电势的地方电势能高 在电势低得地方电势能低 负电荷则相反 三 电势 电场中某点的电势等于该点与零电势点的电势差 2 定义式 3 单位 伏特v 4 标量 但有正负 电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低 具有相对性 讨论电势大小必须先选定零电势 数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点 零电势点 时电场力所做的功 1 定义 电荷在电场中某点电势能跟电荷量的比值 5 顺着电场线方向电势越来越低 电场线是电势降落最快的方向 但电势与电场强度大小没有必然的联系 某点电势为零 电场强度不应定为零 反之亦然 电场中某点的电势由原电场决定 与q无关 等量的异种电荷 四 等势面 1 定义 电场中电势相等的的点构成的面 2 等势面的特点 a 等势面一定跟电场线垂直 b 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 c 任意两等势面都不会相交 d 在同一等势面上移动电荷 电场力不做功 e 等差等势面越密的地方 电场强度越大 3 几种常见典型电场中的等势面 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 离点电荷越近 等势面越密 3 几种常见典型电场中的等势面 等量异种点电荷的电场 等量同种正点电荷的电场 连线上 中点电势最低 中垂线上 中点电势最高 以无穷远处为零势 中垂线上中点电势不为零 正电势 正电势 零势面 带电导体的电场 与导体形状类似的等势面 导体是等势体 3 几种常见典型电场中的等势面 电场线垂直导体表面 尖端电场线密集 场强大 越远等势面越接近球面 五 电势差与电场强度关系 注意 1 该式只适用于匀强电场 对于非匀强电场只作定性分析 2 d是沿电场方向上的距离 3 电场方向是电势降低最快的方向 在匀强电场中 电势降低是均匀的 1 全国理综卷 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 mp on 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 ad 2 图中a b中为竖直方向的电场线上的两点 一带电在小球a点由静止释放 沿电场线向上运动 到b点时恰好速度为零 下列说法中正确的是 a 带电粒子在a b两点所受的电场力都是竖直向上的b a点的电势比b点的电势高c 带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小d a点的电场强度比b点的电场强度大 ad 3 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 由此可得d点电势 d v 9 a b c d uab edudc ed a b d c a c d b 匀强电场中平行四边形四个顶点的电势间的关系 a c 匀强电场中平行四边形对角顶点的电势之和相等 4 德州市2008届质检 如图所示 a b c d e f为匀强电场中一个正六边形的六个顶点 a b c三点的电势分别为1v 2v 5v 则下列下列中正确的是 a d e f三点的电势分别为7v 6v 3vb 电荷量为1 6 10 19c的正点电荷在d点的电势能为1 12 10 18jc 将电荷量为1 6 10 19c的正点电荷从e点移到f点 电场力做的功为3 2 10 19jd 将电荷量为1 6 10 19c的负点电荷从f点移到a点 电荷的电势能减少了3 2 10 19j ab 5 假设在某电场中沿x方向上 电势 与x方向的距离关系如图所示 现有一个电子在其中仅受电场力作用下移动 则下列关于电场和电子能量说法正确的是 a x3到x4区域内沿x方向的电场强度均匀增大b x6到x7区域内沿x方向场强为零c 若电子从电势为2v的x1位置向右到电势为2v的x7位置 为了通过x4处电势3v的位置 电子至少具有初动能1evd 电子在x1到x2区域内沿x方向所受电场力小于x3到x4区域内沿x方向所受电场力 bd 6 如图所示匀强电场e的区域内 在o点处放置一点电荷 q a b c d e f为以o为球心的球面上的点 aecf平面与电场线平行 bedf平面与电场线垂直 则下列说法中正确的是 a b d两点的电场强度相同b a点的电势等于f点的电势c 点电荷 q在球面上任意两点之间移动时 电场力一定做功d 将点电荷 q在球面上任意两点之间移动 从球面上a点移动到c点电势能变化量一定最大 d 7 如图所示的匀强电场e的区域内 由a b c d a b c d 作为顶点构成一正方体空间 电场方向与面abcd垂直 下列说法正确的是 a ad两点间电势差uad与aa 两点间电势差uaa 相等b 带正电的粒子从a点沿路径a d d 移到d 点电场力做正功c 带负电的粒子从a点沿路径a d d 移到d 点 电势能减小d 同一带电粒子从a点沿对角线移到c 点与从a点沿路径a b b 移动到b 电场力做功相同 bd 8 为使带负电的点电荷q 不计重力 在一匀强电场中沿直线匀速地由a运动到b 必须对该电荷施加一个恒力f 如图所示 若ab 0 4m 37 q 3 10 7c f 1 5 10 4n a点电势 a 100v 1 在图中用实线画出电场线 用虚线画出通过a b两点的等势线 并标明它们的电势值 2 求q在由a到b的过程中电势能改变了多少 9 如图中虚线所示为静电场中的等势面1 2 3 4 相邻的等势面之间的电势差相等 其中等势面3的电势为0 一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动 经过a b点时的动能分别为26ev和5ev 当这一点电荷运动到某一位置 其电势能变为 8ev 它的动能应为 a 8evb 13evc 20evd 34ev c 10 如图所示 一条长为l的细线 上端固定 下端拴一质量为m的带电小球 将它置于匀强电场中 电场强度大小为e 方向水平向右 已知当细线离开竖直位置的偏角为 时 小球处于平衡状态 现使小球拉紧细线 细线的形变可忽略且小球电荷量不变 从a点移至b点 然后将小球由静止释放 在小球从b点返回a点过程 小球动能的增量 ek与重力势能的增量 ep比较 下列判断中正确的是 a ek一定大于 epb ek一定小于 epc ek一定等于 epd ek可能等于 ep a 11 2009 上海物理 位于a b处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示 图中实线表示等势线 则 a a点和b点的电场强度相同b 正电荷从c点移到d点 电场力做正功c 负电荷从a点移到c点 电场力做正功d 正电荷从e点沿图中虚线移到f点 电势能先减小后增大 cd 12 如图所示 a b o c为同一竖直平面内的四点 其中a b o沿同一竖直线 b c同在以o为圆心的圆周 用虚线表示 上 沿ac方向固定有一光滑绝缘细杆l 在o点固定放置一带负电的小球 现有两个质量和电荷量都相同的带正电的小球a b 先将小球a穿在细杆上 让其从a点由静止开始沿杆下滑 后使b从a点由静止开始沿竖直方向下落 各带电小球均可视为点电荷 则下列说法中正确的是 a 从a点到c点 小球a做匀速运动b 小球a在c点的动能大于小球b在b点的动能c 从a点到c点 小球a的机械能先增大后减小 但机械能与电势能之和不变d 小球a从a点到c点的过程中电场力做的功大于小球b从a点到b点的过程中电场力做的功 bc 13 如图所示 倾角为30 的直角三角形底边为2l 底边处在水平位置 斜边为光滑绝缘导轨 现在底边中点o处固定一正电荷q 让一个质量为m的带正电的电荷q从斜面顶端a沿斜面加速滑下 不脱离斜面 已测得它滑到斜边上的垂足d处的速度为v 加速度为a 方向沿斜面向下 问该质点滑到斜边底端c点时的速度和加速度