沪科版高考物理一轮复习：选修3-1第6章第2节《电势差、电势、电势能》ppt精编课件.ppt

第2节电势差电势电势能 一 静电力做功的特点与电势能1 静电力做功的特点 1 在电场中移动电荷时电场力做的功与 无关 只与 有关 可见静电力做功与 做功相似 路径 初 末位置 重力 2 在匀强电场中 电场力做的功W 其中d为沿 的位移 2 电势能 1 定义 电荷在电场中某点的电势能 等于静电力把它从该点移到 位置时所做的功 qEd 电场线方向 零势能 2 静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的 WAB EpA EpB 3 电势能的相对性 电势能是相对的 通常把电荷在离场源电荷 的电势能规定为零 或把电荷在 表面的电势能规定为零 减少量 减少量 地球 思考感悟1 电势能是相对的 与零势面的选取有关 电势能的变化与零势点的选取有关吗 提示 无关 只取决于两点的电势 二 电势差1 定义 电场中两点间电势的 也叫电压 2 移动电荷做功与电势差的关系 电荷在电场中由一点A移到另一点B时 与 的比值等于电势差 差值 电场力做的功 电荷量 公式UAB 单位 符号 3 影响因素 电势差UAB由 决定 与移动的电荷q及电场力做的功WAB 与电势零点的选取 伏特 V 电场本身的性质 无关 无关 三 电势和等势面1 电势 1 定义 电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值 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 高 低 4 相对性 电势具有 同一点的电势因 的选取的不同而不同 标量 电势零点 相对性 电势零点 5 电场线指向电势降低的方向 2 等势面 1 定义 电场中 的各点构成的面 2 特点 电场线跟等势面 即场强的方向跟等势面 电势相同 垂直 垂直 在 上移动电荷时电场力不做功 电场线总是从 的等势面指向 的等势面 等差等势面越密的地方电场强度 反之 等势面 电势高 电势低 越大 越小 3 典型电场的等势面 思考感悟2 若电场中某点场强为零 则该点电势一定为零吗 若该点电势为零 则场强一定为零吗 提示 不一定 不一定 四 匀强电场中电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系式 其中d为匀强电场中两点间 的距离 U Ed 沿电场线方向 2 电场强度的方向和大小电场中 电场强度的方向是指 最快的方向 在匀强电场中 电场强度在数值上等于沿 方向每单位距离上降低的电势 电势降低 电场 一 电场力做功的计算及电场中的功能关系1 电场力做功的计算方法 1 由公式W Flcos 计算 此公式只适用于匀强电场中 可变形为W qElcos 2 由W qU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其他功 Ek 4 由电势能的变化计算 W电场力 Ep1 Ep2 2 带电粒子在电场中做曲线运动时正负功的判断 1 粒子速度方向一定沿轨迹的切线方向 粒子受力方向一定沿电场线指向轨迹凹侧 2 带电粒子所受电场力与速度方向间有夹角 当夹角小于90 时电场力做正功 当夹角大于90 时电场力做负功 3 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 除重力之外 其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 4 所有力对物体所做的功 等于物体动能的变化 即时应用1 下列说法中正确的是 A 重力做功与路径无关 与移动物体的初末位置的竖直高度差有关 即WAB mghABB 电场力做功与路径无关 与移动电荷的初末位置的电势差有关 即WAB qUAB C 重力对物体做正功 其重力势能减少 做负功则重力势能增加D 电场力对正电荷做正功 正电荷电势能减少 对负电荷做正功 负电荷电势能增加 解析 选ABC 根据重力做功和电场力做功的特点知 重力做功取决于初 末位置的高度差 电场力做功取决于初末位置的电势差 故A B正确 无论重力还是电场力只要做正功 势能就减少 做负功 势能就增加 故C正确 D错误 二 电势高低和电势能大小的判断方法1 电势高低的四种判断方法 2 电势能高低的四种判断方法 即时应用2 2018 安徽皖南八校高三联考 一个匀强电场的电场线分布如图6 2 1甲所示 把一个空心导体引入到该匀强电场后的电场线分布如图乙所示 在电场中有A B C D四个点 下列说法正确的是 A A BB B CC EA EBD ED EC 图6 2 1 解析 选B 空心导体引入运强电场后成为等势体 等势体的表面是等势面 所以B正确 而电场中 电势沿着电场线逐渐降低 A错误 电场强度的相等意味着方向一致大小相等 所以C D均错误 三 电场线 场强 电势 等势面之间的关系1 电场线与场强的关系 电场线越密的地方表示场强越大 电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向 2 电场线与电势的关系 沿着电场线方向 电势越来越低 3 等势面与电场线的关系 1 电场线总是与等势面垂直 且从高等势面指向低等势面 2 电场线越密的地方 等势面也越密 3 沿等势面移动电荷 电场力不做功 沿电场线移动电荷 电场力一定做功 4 场强数值与电势数值无直接关系 场强大 或小 的地方电势不一定大 或小 零电势可人为选取 而场强是否为零则由电场本身决定 即时应用3 2018 高考海南单科卷 关于静电场 下列说法正确的是 A 电势等于零的物体一定不带电B 电场强度为零的点 电势一定为零C 同一电场线上的各点 电势一定相等 D 负电荷沿电场线方向移动时 电势能一定增加解析 选D 零电势的位置是人为选定的 与物体是否带电无关 A错误 电场强度是电势随空间的变化率 二者的大小之间无直接联系 B错误 沿电场线的方向电势是逐渐降低的 C错误 由于负电荷在电势越低处电势能越大 故D正确 2018 高考山东理综卷 如图6 2 2所示 在两等量异种点电荷的电场中 MN为两电荷连线的中垂线 a b c三点所在直线平行于 两电荷的连线 且a和c关于MN对称 b点位于MN上 d点位于两电荷的连线上 以下判断正确的是 图6 2 2 A b点场强大于d点场强B b点场强小于d点场强C a b两点间的电势差等于b c两点间的电势差D 试探电荷 q在a点的电势能小于在c点的电势能 思路点拨 解此题注意三点 1 等量异种点电荷周围电场的分布特点 2 电场线 等势线的分布特点 3 电场力做功与电势能的关系 解析 如图6 2 3所示 两电荷连线的中点位置用O表示 在中垂线MN上 O点场强最大 在两电荷之间的连线上 O点场强最小 图6 2 3 即Eb EO EO Ed 故Eb Ed A错误B正确 等量异种电荷的电场中 电场线 等势线均具有对称性 a c两点关于MN对称 Uab Ubc C正确 试探电荷 q从a移到c 远离正电荷 靠近负电荷 电场力做正功 电势能减小 D错误 另一种理解方法 a点电势高于c点电势 试探电荷 q在a处的电势能大 在c处的电势能小 D错误 答案 BC 变式训练关于电场强度 电势和电势能 下列说法中正确的是 A 在电场中 电势高的地方 电荷在该点具有的电势能就大B 在电场中 电势高的地方 放在该点的电荷的电荷量越大 它所具有的电势能也越大 C 在电场中电势高的点 电场强度一定大D 在负的点电荷所产生的电场中的任何一点上 正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能解析 选D 电势能由电荷和电场中的电势共同决定 它们均有正 负 而且正大于负 故A B均错误 电场强度和电势没有必然联系 故C错 负电荷形成的电场中无限远处为零势能点 正电荷的电势能为负值 负电荷的电势能为正值 故D正确 2018 高考江苏单科卷 一粒子从A点射入电场 从B点射出 电场的等势面和粒子的运动轨迹如图6 2 4所示 图中左侧前三个等势面彼此平行 不计粒子的重力 下列说法正确的有 A 粒子带负电荷B 粒子的加速度先不变 后变小 图6 2 4 C 粒子的速度不断增大D 粒子的电势能先减小 后增大 思路点拨 根据电场线 等势线的关系 结合曲线运动的条件判断 解析 电场线与等势面垂直 可知右侧虚线上方电场线斜向右上方偏 而粒子向下偏 说明粒子带负电 故A正确 等势面的疏密表示电场强度的大小 故B正确 粒子在左侧做减速运动 故C错误 粒子所受的电场力一直做负功 电势能增加 D错误 答案 AB 方法引导 在利用电场线 等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时 基本方法是 1 根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向 带电粒子所受的合力 往往只受电场力 指向运动轨迹曲线的凹侧 再结合电场线确定带电粒子的带电种类 2 根据带电粒子在不同的等势面之间移动 结合题意确定电场力做正功还是做负功 电势能的变化情况或是等势面的电势高低 互动探究上题中若负电荷电量为q 3 2 10 19C 运动到B点时 动能刚好为零 则负电荷在A点时的动能应为多少 解析 设B点的动能为Ek 由图中可知 A B两点间电势差为90V 由电场力做功W Uq和动能定理可得 Uq Ek 故Ek 90 3 2 10 19J 2 88 10 17J 答案 2 88 10 17J 满分样板10分 2018 陕西西安模拟 如图6 2 5所示 图6 2 5 求 1 小球从A到B过程中电场力做的功 2 A C两点的电势差 思路点拨 解答本题应注意以下两点 1 由A到B根据