高考物理二轮复习 专题四 静电场 第15课时 电场能的性质课件.ppt

第15课时电场能的性质 知识点一电势能 b c 1 如图1所示 一带负电的粒子 沿着电场线从a点运动到b点的过程中 以下说法中正确的是 图1 a 带电粒子的电势能越来越小b 带电粒子的电势能越来越大c 带电粒子受到的静电力一定越来越小d 带电粒子受到的静电力做正功 解析带负电的粒子所受静电力方向与电场线方向相反 所以当带负电的粒子沿着电场线从a点运动到b点的过程中 静电力做负功 电势能越来越大 选项a d错误 b正确 电场线的疏密表示场强的大小 所以ea eb 带电粒子受到的静电力一定越来越大 选项c错误 答案b 2 如图2所示 固定在q点的正点电荷的电场中有m n两点 已知rm rn 下列叙述正确的是 图2 a 若把一正的试探电荷从m点沿直线移到n点 则静电力对该电荷做功 电势能增加b 若把一正的试探电荷从m点沿直线移到n点 则该电荷克服静电力做功 电势能增加 c 若把一负的试探电荷从m点沿直线移到n点 则静电力对该电荷做功 电势能减少d 若把一负的试探电荷从m点沿直线移到n点 再从n点沿不同路径移回到m点 则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功 电势能不变解析由正点电荷产生的电场的特点可知 正试探电荷从m点到n点 静电力做正功 电势能减小 故选项a b错误 负电荷由m点到n点 克服静电力做功 电势能增加 故选项c错误 静电力做功与路径无关 负试探电荷又回到m点 则整个过程中静电力不做功 电势能不变 故选项d正确 答案d 知识点二电势 b c 3 如图3所示 q是带正电的点电荷 p1 p2为其电场中的两点 若e1 e2为p1 p2两点的电场强度的大小 1 2为p1 p2两点的电势 则 图3 a e1 e2 1 2b e1 e2 1 2c e1 e2 1 2d e1 e2 1 2解析由点电荷电场线分布以及电势与电场线的关系可知选项a正确 答案a 4 在点电荷q形成的电场中有一点a 当一个 q的检验电荷从电场的无限远处移到电场中的a点时 静电力做的功为w 则检验电荷在a点的电势能及电场中a点的电势分别为 答案a 知识点三电势差 b c 5 关于电势差 下列说法正确的是 a 电势差就是电场强度的差值b 电势差就是电势能的差值c 电场中任意两点间一定存在电势差d 电场中有电势差的地方一定有电压 解析电势差指的是电场中两点间电势的差值 选项a b错误 电场中沿电场线方向电势降低 会存在电势差 但并不是说任意两点间都存在电势差 比如电势相等的两点间就没有电势差 选项c错误 电势差就是电压 所以有电势差的地方就一定有电压 选项d正确 答案d 6 电荷q在电场中某两点间移动时 静电力做功为w 由此可算出两点间的电势差为u 若让电荷量为2q的电荷在电场中的这两点间移动 则 解析电势与电势差是电场本身的性质 与试探电荷无关 选项c对 d错 由静电力做功的公式w qu可知当电荷量为2q的电荷在两点间移动时 静电力做功为2w 选项a b错 答案c 解析此公式只适合匀强电场 选项a错误 a b两点间的电势差不仅取决于场强的大小 还取决于沿电场方向的距离d a b间距离大 d不一定大 故选项b错误 匀强电场中的电场强度大小与a b两点间的距离无关 是恒定的 选项c错误 公式中的d是匀强电场中a b所在的两等势面之间的距离 选项d正确 答案d 8 a b c是匀强电场中的三个点 各点电势依次为10v 2v 6v 三点在同一平面上 下列图中电场强度的方向表示正确的是 解析由于uab a b 8v 则ab中点处电势为6v 因此c点与ab中点的电势相同 c点与ab中点的连线则为一条等势线 电场强度方向应垂直于该等势线并且指向电势较低的方向 故选项c正确 答案c 易混点一不能正确理解电场线 电势 电势能 等势面之间的关系1 电场线与电场强度的关系 电场线越密的地方表示电场强度越大 电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向 2 电场线与等势面的关系 电场线与等势面垂直 并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 3 电场强度大小与电势无直接关系 零电势可人为选取 电场强度的大小由电场本身决定 故电场强度大的地方 电势不一定高 4 电势能与电势的关系 正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大 练1 如图4所示 真空中的正点电荷放在o点 图中画出它产生的电场的六条对称分布的电场线 以水平电场线上的o 点为圆心画一个圆 与电场线分别相交于a b c d e 下列说法正确的是 图4 a b e两点的电场强度相同b a点电势高于e点电势c b c两点间电势差等于e d两点间电势差d 电子沿圆周由d运动到c 电场力做正功 解析b e两点电场强度的大小相同 方向不同 a错误 在正电荷产生的电场中 离电荷越近 电势越高 e点离电荷近 故电势高 b错误 b e两点和c d两点分别到电荷的距离相同 故电势相同 因此b c两点间的电势差等于e d两点间的电势差 c正确 电场力做功与初 末位置的电势差有关 c d两点的电势差为零 故电场力做功为零 d错误 答案c 图5图6 结论2 匀强电场中若两线段ab cd 且ab cd 则uab ucd 或 a b c d 如图6所示 练2 如图7所示 a b c d是匀强电场中的四个点 它们正好是一个梯形的四个顶点 电场线与梯形所在的平面平行 ab平行于cd 且ab边长为cd边长的一半 已知a点的电势是3v b点的电势是5v c点的电势是7v 由此可知 d点的电势为 图7 a 1vb 2vc 3vd 4v 解析ab边与cd边相互平行 相等长度的两点电势差大小相等 a b两点的电势差为2v dc距离为ab的2倍 则d c两点电势差也是a b两点间电势差的2倍即4v d点的电势为3v c正确 故正确答案为c 答案c 疑难点三电场中的功能关系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 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 练3 如图8所示 平行金属板a b水平正对放置 分别带等量异号电荷 一带电微粒水平射入板间 在重力和电场力共同作用下运动 轨迹如图中虚线所示 那么 图8 a 若微粒带正电荷 则a板一定带正电荷b 微粒从m点运动到n点电势能一定增加c 微粒从m点运动到n点动能一定增加d 微粒从m点运动到n点机械能一定增加 解析微粒同时受到重力和电场力作用 由题中条件仅可判断出重力与电场力合力向下 无法确定电场力的大小和方向 故只能确定合力对微粒做正功 其动能增大 其他结论均无法确定 故只有选项c正确 答案c 真题示例 例1 2016 4月浙江学考 如图9所示 真空中有两个点电荷q1 9 0 10 8c和q2 1 0 10 8c 分别固定在x坐标轴上 其中q1位于x 0处 q2位于x 6cm处 在x轴上 图9 a 场强为0的点有两处b 在x 6cm区域 电势沿x轴正方向降低c 质子从x 1cm运动到x 5cm处 电势能升高d 在0 x 6cm和x 9cm的区域 场强沿x轴正方向 答案d 例2 2016 10月浙江选考 如图10为某一电场的电场线 m n p为电场线上的三个点 m n是同一电场线上两点 下列判断正确的是 图10 a m n p三点中n点的场强最大b m n p三点中n点的电势最高c 负电荷在m点的电势能大于在n点的电势能d 正电荷从m点自由释放 电荷将沿电场线运动到n点 解析电场中电场线的疏密表示场强的大小 由题图知n点场强最大 选项a正确 顺着电场线方向电势逐渐降低 n点的电势最低 选项b错误 负电荷由m到n 电场力做负功 电势能增加 所以epm epn 选项c错误 正电荷从m点自由释放 在电场力的作用下运动 但是运动轨迹并不是电场线 选项d错误 答案a 冲刺训练 1 在一个匀强电场中有a b两点 相距为d 电场强度为e 把一个电荷量为q的正电荷由a点移到b点时 克服电场力做功为w 下列说法正确的是 a 该电荷在a点电势能较b点大b a点电势比b点电势低c a b两点电势差大小一定为u ed 答案b 2 2016 浙江嘉兴一中模拟 一个带正电的质点 电荷量q 2 0 10 9c 在静电场中由a点移动到b点 在这过程中除静电力外 其他力做的功为6 0 10 5j 质点的动能增加了8 0 10 5j 则a b两点间的电势差uab为 a 1 104vb 1 104vc 4 104vd 7 104v 答案a 3 如图11甲所示 ab是电场中的一条电场线 质子以某一初速度从a点出发 仅在电场力作用下沿直线从a点运动到b点 其v t图象如图乙所示 则下列说法正确的是 图11 a 质子运动的加速度随时间逐渐减小b 电场线的方向由a指向bc a b两点电场强度的大小关系满足ea ebd a b两点的电势关系满足 a b解析由题图可知 从a b 速度减小 所以电场力方向向左 电场线方向由b a 所以 a b 选项b错误 选项d正确 运动过程中加速度不变 所以该电场为匀强电场 ea eb 选项a c均错误 答案d 4 2016 浙江宁波学考模拟 如图12空间中存在水平向左的匀强电场 在电场中将一带电液滴从b点由静止释放 液滴沿直线由b运动到d 且直线bd方向与竖直方向成45 角 下列判断正确的是 图12 a 液滴带正电荷b 液滴的电势能减少c 液滴的重力势能和电势能之和不变d 液滴的电势能和动能之和不变 解析带电液滴受重力和电场力两个力的作用 由静止释放后 沿直线由b运动到d 说明液滴所受合外力沿b到d的方向 又因为重力方向竖直向下 所以电场力的方向水平向右 而电场线水平向左 故带电液滴带负电 选项a错误 液滴沿直线由b运动到d的过程中 重力和电场力均做正功 重力势能和电势能都减少 选项b正确 c错误 重力和电场力合力所做的功 等于液滴动能的增量 又因为重力和电场力所做的功等于重力势能和电势能的减少量 故液滴的重力势能 电势能 动能三者之和不变 选项d错误 答案b 5 相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板 它们之间的电场除边缘外 可看作匀强电场 其电场线分布如图13所示 一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场 则从a运动到d的过程中 图13 a 粒子的速度一直在增大b 粒子的电势能一直在减小c 粒子在a点的电势能