高考物理一轮复习 第九章 静电场 第2讲 电势能 电势和电势差课件.ppt

第2讲电势能电势和电势差 知识梳理一 电势差uab1 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 3 影响因素 电场本身 4 单位 伏 1v 1j c 5 大小 电势差uab在数值上等于将单位正电荷从a点移到b点电场力做的功wab 6 正负 uab为正值 表示a点电势比b点 高 为负值 表示a点电势比b点 低 7 与电场强度的关系u ed 1 条件 匀强电场 d为沿电场线的距离 2 数值关系 匀强电场中 场强等于 沿电场线方向上单位距离上的电势差 二 电势 a 1 定义 电场中某点a与零电势点的 电势差 2 大小 数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功 3 正负 电势是标量 但有正负 电势的正负表示该点电势比零电势点 高或者低 4 与电场方向的关系 沿电场 电场线 方向电势 降低 三 等势面 1 定义 电场中 电势相等的点构成的面叫做等势面 2 等势面的特点 1 等势面一定跟电场线 垂直 2 电场线总是从 电势高的等势面指向 电势低的等势面 3 沿等势面移动电荷 电场力 不做功 4 空间没有电荷的地方两等势面不相交 5 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 1 多选 一负电荷仅受电场力的作用 从电场中的a点运动到b点 在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动 则a b两点电场强度ea eb及该电荷在a b两点的电势能 a b之间的关系为 a ea ebb ea b 答案ad负电荷在电场中只受电场力作用而做初速度为零的匀加速直线运动 可知电场为匀强电场 故a对 由于电场力对负电荷做正功 动能增加 则电势能减少 故d对 ad 2 如图所示 a b c是一条电场线上的三个点 电场线的方向由a到c a b之间的距离等于b c之间的距离 用 a b c和ea eb ec分别表示a b c三点的电势和电场强度 可以判定 a ea eb ecb ea eb ecc a b cd a b c c 答案c题中只给了一条电场线 不清楚它是正点电荷电场中的电场线 还是负点电荷电场中的电场线 还是匀强电场中的电场线 因此无法比较a b c三点场强大小 则a b均错 由于顺着电场线 电势逐渐降低 故选项c正确 d错误 3 如图所示 a b是某电场中电场线上的两点 将一点电荷q从a移到b 电场力做功为w 且a b间的距离为d 以下说法中正确的是 a a b间的电势差为b a处的电场强度为e c b处的电场强度为e d a点的电势为 a 答案a两点间的电势差等于把试探电荷在两点间移动时电场力做功与试探电荷电荷量的比值 因此a b间的电势差为u 故a正确 由于没有明确是否是匀强电场 因此w qed不能使用 也就是说e 在这里不能使用 故b c均错误 在题中未给出零电势点 因此不能确定其中某点的电势的值 这里如果取b点的电势为零 a点的电势才是 故d错误 深化拓展 考点一电势高低和电势能大小的比较 考点二典型电场的等势面比较 考点三电场力做功与电场中的功能关系 深化拓展考点一电势高低和电势能大小的比较1 电势高低的判断 2 电势能大小的比较 1 1 2017北京海淀期末 6 多选 如图所示 m n为两个带有等量异号电荷的点电荷 o点是它们之间连线的中点 a b是m n连线中垂线上的两点 a点距o点较近 用eo ea eb和 o a b分别表示o a b三点的电场强度的大小和电势 下列说法中正确的是 a eo等于0b ea一定大于ebc a一定大于 b d 将一电子从o点沿中垂线移动到a点 电场力一定不做功 bd 答案bd两个带有等量异号电荷的点电荷形成的电场中 在两电荷间的连线的中垂线上 中点o的场强最大 由o沿中垂线向两侧场强逐渐减小 且中垂线为等势线 故a c错 b对 因中垂线为等势线 o a两点电势相等 电势差为零 则将一电子从o点沿中垂线移动到a点 电场力一定不做功 d对 1 2如图所示 在a b两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷 o点为a b连线中点 m点位于a b连线上 n点位于a b连线的中垂线上 则关于o m n三点的电场强度e和电势 的判定正确的是 a em eob m oc en eod n o d 答案da b两点电荷周围的电场线分布大致如图所示 由此可看出em eo en eo 另有 m o o n 故d正确 考点二典型电场的等势面比较 2 1空间中p q两点处各固定一个点电荷 其中p点处为正电荷 p q两点附近电场的等势面分布如图所示 a b c d为电场中的4个点 则 a p q两点处的电荷等量同种b a点和b点的电场强度相同c c点的电势低于d点的电势d 负电荷从a到c 电势能减少 d 答案d由电场的等势面分布图可判断p q为等量异种点电荷 q带负电 a项错误 a b两点的电场强度方向不同 故b项错误 由正电荷到负电荷电势逐渐降低知 c d 故c项错误 负电荷从a到c 电场力做正功 电势能减少 故d正确 2 2 多选 如图所示 以点电荷q为圆心的虚线同心圆是该点电荷电场中球形等势面的横截面图 一个带正电的粒子经过该电场 它的运动轨迹如图中实线所示 m和n是轨迹上的两点 不计带电粒子受到的重力 由此可以判断 a 此粒子在m点的加速度小于在n点的加速度b 此粒子在m点的电势能大于在n点的电势能c 此粒子在m点的动能小于在n点的动能d 电场中m点的电势低于n点的电势 ad 答案ad由粒子的运动轨迹及粒子带正电可知 点电荷q带正电 故n点电势高 d选项正确 由正点电荷的电场分布可知 粒子在n点受到的斥力大 加速度大 a项正确 若其从m点运动到n点 粒子克服电场力做功 动能减小 电势能增大 若从n点到m点 电场力做正功 动能增大 电势能减小 故b c项错误 考点三电场力做功与电场中的功能关系1 电场力做功的特点电场力做的功和路径无关 只和初 末位置的电势差有关 2 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 可变形为w qele 式中le为电荷初末位置在电场方向上的距离 2 由电势差的定义式计算 wab quab 对任何电场都适用 当uab 0 q 0或uab0 否则w 0 3 由电场力做功与电势能变化的关系计算 wab epa epb 4 由动能定理计算 w电场力 w其他力 ek 3 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 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 3 1如图所示 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 在重原子核产生的电场中 m点的电势比q点的低d 粒子从m点运动到q点 电场力对它做的总功为负功 b 答案b 粒子与重原子核均带正电 二者之间存在斥力作用 且仅有斥力作用 故两者靠近时斥力做负功 动能减小 电势能增大 远离时斥力做正功 动能增大 综上可知 粒子在q点时动能最大 速率也最大 a项错误 粒子在n点时电势能最大 b项正确 在正电荷的电场中 距场源电荷越远电势越低 m点比q点离o点较近 则m点比q点电势高 c项错误 因在q点时粒子的动能比在m点时的动能大 故在从m到q的过程中电场力做的总功为正功 d项错误 3 2图中虚线是某电场中的一簇等势线 两个带电粒子从p点均沿等势线的切线方向射入电场 粒子运动的部分轨迹如图中实线所示 若粒子仅受电场力的作用 下列说法中正确的是 a 两粒子的电性相同b a点的电势高于b点的电势c 粒子从p运动到a的过程中 电势能增大d 粒子从p运动到b的过程中 动能增大 d 答案d等势线为同心圆 粒子做曲线运动 受力指向运动轨迹的凹侧 由题图所示两粒子的运动轨迹可知 两粒子的电性相反 a错 由于电场方向 两粒子的电性均未知 因此无法判定a b两点电势的高低 b错 粒子由p运动到a的过程中 电场力做正功 电势能减小 粒子由p运动到b的过程中 电场力做正功 且电场力为合外力 由动能定理可知粒子动能增大 c错d对 3 3在静电场中将一个带电荷量为q 2 0 10 9c的点电荷由a点移动到b点 已知a b两点间的电势差uab 1 0