高中物理 第1章 静电场 4 电势能和电势课件 新人教版选修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 1 静电场 第一章 4电势能和电势 第一章 我们知道重力做正功 物体的重力势能减小 其高度降低 如图甲 当重力做负功 物体的重力势能增大 其高度升高 如图乙 那么当电场力做正功 或负功 时 如图丙 其电势能与电势又是怎样变化的呢 静电力做功的特点 1 特点在静电场中移动电荷时 静电力做的功与电荷的 位置和 位置有关 与电荷经过的路径 2 适用范围该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用 起始 终止 无关 电势能 1 概念电荷在 叫做电势能 可用ep表示 2 大小电荷在某点的电势能 等于静电力把它从该点移动到 时所做的功 电场中的势能 零势能位置 3 与电场力做功的关系静电力做的功等于电势能的 用公式表示wab 电场力做正功 电势能 电场力做负功 电势能 4 相对性电势能的数值大小与 的选取有关 通常把离场源电荷 或 的电势能规定为零 减少量 epa epb 减小 增加 零势能点 无穷远处 地球表面 1 定义电荷在电场中某一点的 与它的 的比值 叫做这一点的电势 3 单位 符号是v 电势 电势能 电荷量 伏特 4 特点 1 相对性 电场中各点电势的高低 与所选取的 的位置有关 2 标量性 电势是标量 只有大小 没有方向 但有 5 判断电势高低的办法 1 在电场中沿着电场线的方向 电势逐渐 2 在电场力作用下 静止的正电荷从 移向 电势零点 正负 降低 高电势 低电势 等势面 1 定义在电场中 叫做等势面 2 等势面特点 1 等势面上各点电势相等 在等势面上移动电荷电场力 2 等势面一定跟电场线 而且电场线总是由电势较高的等势面指向 的等势面 3 规定 画等势面时 相邻两等势面间电势差相等 这样 在等势面密处电场强度 在等势面疏处 电场强度 电势相等的点组成的面 不做功 垂直 电势较低 较大 较小 一 对电势能的理解1 电势能的特点 1 电势能是由电场和电荷共同决定的 属于电荷和电场所共有的 我们习惯上说成电荷的电势能 2 电势能是标量 有正负但没有方向 其正负表示大小 3 电势能是相对的 其大小与选定的参考点有关 确定电荷的电势能 首先应确定参考点 也就是零势能点的位置 2 电势能增减的判断方法 1 做功判断法无论正 负电荷 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减小 只要电场力做负功 电荷的电势能一定增大 2 电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 3 电势能与重力势能的比较 二 对电势的理解1 电势的特点 1 电势具有相对性 电势是相对的 电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关 通常将离场源电荷无穷远处 或是地球表面选为零电势点 2 电势是标量 电势是只有大小 没有方向的物理量 在规定了电势零点后 电场中各点的电势可能是正值 也可能是负值 正值表示该点的电势高于零电势 负值表示该点的电势低于零电势 显然 电势的正负只表示大小 不表示方向 2 电势高低的判断方法 1 电场线法 沿电场线方向 电势越来越低 2 场源电荷判断法 离场源正电荷越近的点 电势越高 离场源负电荷越近的点 电势越低 3 电势能判断法 对于正电荷 电势能越大 所在位置的电势越高 对于负电荷 电势能越小 所在位置的电势越高 3 电势能与电势的区别与联系 内蒙古巴彦淖尔一中2014 2015学年高二上学期期中 在电场中下列说法正确的是 a 某点的电场强度大 该点的电势一定高b 某点的电势高 检验电荷在该点的电势能一定大c 某点的场强为零 检验电荷在该点的电势能一定为零d 某点的电势为零 检验电荷在该点的电势能一定为零答案 d 解析 某点的电场强度大 该点的电势不一定高 两者没有直接关系 故a错误 正电荷在电势高处电势能大 而负电荷在电势高处电势能小 故b错误 某点的场强为零 该点的电势不一定为零 检验电荷在该点的电势能不一定为零 故c错误 某点的电势为零 检验电荷在该点的电势能一定为零 故d正确 三 对等势面的理解1 等势面的特点 1 在等势面内任意两点间移动电荷 电场力不做功 2 在空间中两等势面不相交 3 电场线总是和等势面垂直 且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 在电场线密集的地方 等差等势面密集 在电场线稀疏的地方 等差等势面稀疏 5 等势面是为描述电场的性质而假想的面 6 等势面的分布与零电势点的选取无关 2 几种常见的电场的等势面分布 特别提醒 1 已知等势面的情况时 可作等势面的垂线来确定电场线 并由 电势降低 的方向确定电场线方向 2 已知电场线时 可作电场线的垂线来确定等势面 并由 沿电场线方向电势降低 确定等势面的电势高低 济南市部分中学2014 2015学年高二上学期联考 如图所示 实线是两个等量点电荷p q形成电场的等势面 虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹 a b c是轨迹上的三个点 b位于p q连线的中点 则 a 两点电荷p q电性相反b a点的电场强度大于b点的电场强度c 带电粒子在a点的电势能大于在c点的电势能d 带电粒子在a点的动能小于在b点的动能答案 bd 如果把q 1 0 10 8c的电荷从无穷远处移到电场中的a点 需要克服静电力做功w 1 2 10 4j 规定无穷远处电势为零 那么 1 该电荷在a点的电势能和电势各是多少 2 在该电荷未移入电场前a点的电势是多少 电势能 电势的计算 答案 1 1 2 10 4j1 2 104v 2 1 2 104v 在电场中 把电荷量4 10 9c的正点电荷从a点移到b点 克服静电力做功6 10 8j 以下说法中正确的是 a 电荷在b点具有的电势能是6 10 8jb b点的电势是15vc 电荷的电势能增加了6 10 8jd 电荷的电势能减少了6 10 8j答案 c 解析 电荷在电场中某点的电势能具有相对性 只有确定零势能点 b点的电势 电势能才有确定的值 所以a b错 克服静电力做功6 10 8j 则电势能增加6 10 8j 所以c对 d错 河南省中原名校2014 2015学年高二上学期联考 如图所示 在真空中的a b两点分别放置等量异种点电荷 在ab两点间取一正五角星形路径abcdefghija 五角星的中心与ab连线的中点重合 其中af连线与ab连线垂直 现将一电子沿该路径逆时针方向移动一周 下列判断正确的是 电势高低及电势能大小的判定 a e点和g点的电场强度相同b h点和d点的电势相等c 电子在e点的电势能比g点电势能大d 电子从f点到e点再到d点过程中 电场力先做正功后做负功 解析 根据电场线的分布知 e g两点的场强大小相等 方向不同 故a错误 等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线 所以h点的电势高 故b错误 电子从e点到g点过程中 电场力一直做正功 电势能一直减小 故c正确 电子从f点到e点再到d点过程中 电场力先做负功后做正功 故d错误 答案 c 答案 ab解析 电场线越密集 表示该处的电场强度越大 故a点的电场强度比b点的大 选项a正确 顺电场线方向电势逐渐降低 故a点电势比b点的高 选项b正确 检验电荷 q从a点移到b点 电场力做负功 电势能增加 故选项c d错误 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 等势面的应用 解析 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 选项a错误 电场强度是矢量 a b两点的电场强度方向不同 选项b错误 根据等势面可画出电场线的分布 沿电场线方向电势降低 可判c点电势高于d点的电势 选项c错误 负电荷由a到c 电场力做正功 电势能将减少 选项d正确 答案 d 泰安市2014 2015学年高二上学期三校联考 电场中等势面如图所示 下列关于该电场的描述正确的是 a a点的电场强度比c点的小b 负电荷在a点的电势能比c点的电势能大c 电荷沿等势面ab移动过程中 电场力始终不做功d 正电荷由a移到c 电场力做负功答案 c解析 等势面的疏密程度表示电场的强弱 所以a点的电场强度比c点的大 选项a错误 由于a点电势比c点电势大 所以负电荷在a点电势能比c点电势能小 正电荷由a移到c 电场力做正功 所以选项b d错误 由于a点和b点在同一等势面上 所以电荷沿等势面ab移动过程中 电场力始终不做功 选项c正确 带电物体在电场中的功能转化关系 点评 涉及到能量转化题时 要找准功能对应关系 如电势能的变化看电场力做的功 弹性势能的变化 看弹力做的功 机械能的变化 看重力以外的力做的功 动能的变化 看合外力做的功 a 小球电势能的减少量大于小球重力势能的增加量b 小球机械能的改变量等于电场力做的功c 小球动能的减少量等于电场力和重力做功的代数和d 弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的减少量答案 d解析 由题意 小球受到的电场力等于重力 在小球运动的过程中 电场力做功等于重力做功 故a错误 小球受到电场力 重力和弹力 小球机械能的改变量等于电场力和弹簧的弹力做的功 故b错误 三个力都做功 且电场力做功等于重力做功 故c错误 电场力做功等于重力做功 弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的减少量 故d正确 易错分析 对于场强的比较 不少同学由对称性得出m点与n点场强大小相等 故电场强度相等 没有注意场强的矢量性而错选a项 比较电势能时单纯从所给图形入手 误认为c d两点关于o点对称电势等大 故认为同一正点电荷在这两点电势