高考物理一轮复习 第6章 静电场 第2讲 电场能的性质课件 新人教版选修31.ppt

第六章静电场 选修3 1 第2讲电场能的性质 知识梳理自测 1 电势能 1 电场力做功的特点 电场力做功与 无关 只与 有关 2 电势能 定义 电荷在 中具有的势能 数值上等于将电荷从该点移到 位置时电场力所做的功 电场力做功与电势能变化的关系 电场力做的功等于 即wab epa epb ep 电势能电势 路径 初 末位置 电场 零势能 电势能的减少量 2 电势 1 定义 试探电荷在电场中某点具有的 与它的 的比值 2 定义式 3 矢标性 电势是 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 同一点的电势因选取 的不同而不同 电势能ep 电荷量q 标量 零电势 相对性 零电势点 3 等势面 1 定义 电场中 的各点组成的面 2 四个特点 等势面一定与 垂直 在 上移动电荷时电场力不做功 电场线方向总是从 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 电势相等 电场线 同一等势面 电势高 电势低 越大 越小 1 定义 电荷在电场中 由一点a移到另一点b时 与移动电荷的 的比值 2 定义式 uab 3 电势差与电势的关系 uab uab uba 电势差 电场力做功 电荷量 a b 匀强电场中电势差与电场强度的关系 电场线 思维辨析 1 电场中电场强度为零的地方电势一定为零 2 等势面是客观存在的 电场线与等势面一定垂直 3 电场力做功与路径无关 4 带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动 5 由于静电力做功跟移动电荷的路径无关 所以电势差也跟移动电荷的路径无关 只跟这两点的位置有关 答案 1 电场强度与电势无必然联系 电场强度为零的地方 电势不一定为零 2 等势面不是客观存在的 电场线与等势面是一定垂直的 3 4 带电粒子的初速度若是零 则一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动 5 d ad d 解析 电场线的疏密表示电场强度的大小 所以三点中 a点场强最大 a错误 沿电场线方向 电势逐渐降低 a点电势最低 b错误 将一带负电的检验电荷从a移动到b 电场力做正功 电势能减小 c错误 因为b c两点在同一等势面上 所以将一带正电的检验电荷从a移动到b和从a移动到c 电场力做的功相同 电势能变化相同 d正确 b 解析 将题中各点位置与等量同种正点电荷等势面分布图对比可知 ab两点在同一等势面上 b点电势高于c点电势 所以将正电荷由b点移动到c点 电场力做正功 与运动路径无关 a项错 b项正确 将正电荷由a点移到b点 电场力不做功 d项错 由a点移到c点 电场力做正功 c项错 核心考点突破 1 电势高低的判断 电势差 电势 电势能的理解与应用 2 电势能大小的判断 abd 解题探究 a b c d四点的电势大小关系是什么 答案 c点电势为零 a b d三点电势都大于零 a点电势最大 b d两点电势相等 解析 过c点的中垂线为一条等势线 电势为零 其余a b d三点的电势均大于零 且根据对称性可知b d两点的电势相等 所以选项a b正确 b d两点处的电场强度的方向不同 选项c错误 a点的电势大于零 则试探电荷 q在a点处的电势能大于零 而在c点的电势能等于零 故试探电荷沿圆周由a点移至c点 电势能减小 选项d正确 类题演练1 ac 解析 根据电场线的疏密和方向可知选项a正确 因为从m到n点场强的变化有两种可能 或者先增大再减小再增大再减小 或者先减小再增大 故选项b错误 根据电场力先做正功后做负功的特点以及电场力做的功与电势能的变化量之间的关系可知选项c正确 若在小球运动过程中 两个点电荷所带电荷量同时等量地缓慢增大 同一位置的电场强度都会增大 如果小球从最远处开始运动 电场力做功增多 则小球往复运动过程中的最大速度将增大 故选项d错误 1 v t图象 根据v t图象的速度变化 斜率变化 即加速度大小的变化 确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况 进而确定电场强度的方向 电势的高低及电势能的变化 2 x图象 1 电场强度的大小等于 x图线的斜率大小 电场强度为零处 x图线存在极值 其切线的斜率为零 2 在 x图象中可以直接判断各点电势的大小 并可根据电势大小关系确定电场强度的方向 3 在 x图象中分析电荷移动时电势能的变化 可用wab quab 进而分析wab的正负 然后作出判断 3 e x图象 1 反映了电场强度随位移变化的规律 2 e 0表示场强沿x轴正方向 e 0表示场强沿x轴负方向 3 图线与x轴围成的 面积 表示电势差 面积 大小表示电势差大小 两点的电势高低根据电场方向判定 静电场中图象问题 bc 解题探究 1 根据题中 x图象可得哪些信息 2 粒子做什么运动 电场力做什么功 电势能如何变化 答案 1 根据题中 x图象可知电势变化规律 电场强度大小和方向 2 粒子由静止开始运动 则在从m向o运动过程电场力做正功 然后根据on段的电场强度情况判定受力及电场力做功情况 并由此确定电势能变化情况 解析 由电势 随x的分布图可知电势随x均匀变化 则可知电场为匀强电场 选项b正确 且o点左侧的电场强度大于右侧的电场强度 左侧电场强度方向沿x轴负向 右侧电场强度方向沿x轴正向 由于带电粒子在电场中仅在电场力作用下从m点由静止开始沿x轴向右运动 故粒子一定带负电 选项a错误 粒子从m向o运动过程中所受电场力不变 电场力做正功 电势能减少 选项d错误 粒子从o向n运动过程中所受电场力做负功 做减速运动 由于 oa ob om on 故粒子一定能通过n点 选项c正确 名师归纳 对于 x图象和ep x图象问题的分析首先要看图象中给出的显性信息 然后通过斜率的含义挖掘隐含信息 同时结合电场能的性质的结论 公式迅速求解 类题演练2 ab 解析 由速度 时间图象可知 粒子在电场中做匀变速直线运动 加速度是一个定值 所以电场力不变 是匀强电场 故a正确 由图象可知 粒子在m点的速率小于在n点的速率 根据只有电场力做功 电势能与动能之和恒定 则粒子在m点的电势能高于在n点的电势能 即从m点到n点的过程中 动能先减小后增大 那么电势能先增大后减小 又由于是负电荷 所以m点的电势低于n点的电势 故b正确 c错误 由上可知 粒子在m点所受电场力等于在n点所受电场力 则d错误 c 解析 沿电场线方向电势逐渐降低 从o点向右电势逐渐降低 从o点向左电势逐渐降低 所以o点电势最高 a d错误 在o点右侧 电场强度的方向向右 沿此方向电势逐渐降低 所以x1的电势高于x3点的电势 b错误 从o点向两侧电势逐渐降低 而x2和 x2关于原点o对称 所以两点的电势相等 c正确 a 1 求电场力做功的几种方法 1 由公式w flcos 计算 此公式只适用于匀强电场 可变形为w eqlcos 2 由wab quab计算 此公式适用于任何电场 3 由电势能的变化计算 wab epa epb 4 由动能定理计算 w电场力 w其他力 ek 电场中的功能关系 2 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 弹簧弹力之外 其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 4 所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化 bd 解题探究 1 描述小球的运动过程 标出各段过程的位移大小和速度大小 2 第二个t秒内小球的加速度是否变化 3 第一个t秒内的位移和第二个t秒内的位移有何关系 答案 1 从a点自由下落h1到达b点所用时间为t 末速度为v1 加上电场后向下运动h2速度为零 然后向上加速至a点 速度为v2 这两个过程用的总时间为t 2 由于重力和向上的电场力大小 方向均不变 故此过程小球的加速度恒定不变 3 大小相等 方向相反 类题演练3 bd 阶段培优微专题 三线问题 分析技巧三线 电场线 等势线 粒子运动轨迹 问题经常以选择题形式出现 对此类问题的分析要注意以下解题要点 第一 清楚三线各自的性质和隐含信息 第二 要及时根据已知条件找到问题的入手点 第三 要善于联系典型电场电场线和等势面的分布规律 解题步骤三线问题的解答方法可归纳为以下几个步骤 1 根据带电粒子运动轨迹的弯曲情况确定电场力方向 电场力方向指向轨迹曲线的内侧 且运动轨迹必定在v和f之间 所以需要先画出入射点的轨迹切线 即画出初速度的方向 再根据轨迹的弯曲方向 确定电场力方向 2 电场线和等势面垂直 电场线又从高电势指向低电势 先根据电场线的方向以及疏密情况 确定电场强度及电性情况 定性判断电场力 或加速度 的大小和方向 再根据电场力方向与速度方向的关系来判断速度的变化情况以及运动性质 或者根据电性判断电场强度方向 3 根据电场力方向与速度方向的关系来判断电场力做功情况及判断电势能的变化情况 另外可以通过能量的转化和守恒确定电势能及动能的变化情况 c 解析 由等量异种点电荷的电场线特点可知靠近电荷处电场强度大 由类比公式u ed知 uab ubc 而w qu 所以 wab wbc 则a b均错误 从带负电粒子的运动轨迹可知该粒子从a点到c点受到大体向左的作用力 故左侧为正电荷 从左向右电势降低 则d错误 粒子由a点到b点 电场力做负功 电势能增加 动能减少 则c正确 类题演练4 cd 解析 从该带电粒子