13.静电场2.doc

- 李老师教辅分享 -个性化教学辅导教案姓名年级性别 课题：静电场（2）教学目标1、电势、电势差的概念2、等势面的特点3、电场力做功、电势能难点重点重点：课堂教学过程课前检查作业完成情况：优 良 中 差 建议_过程窗体底端【基本概念】(一)电势差1、电场力做功的特点：在电场中将电荷q从A点移动到B点，电场力做功与路径无关，只与A、B两点的位置有关。2、电势差的定义：无论沿什么路径将电荷q从A点移动到B点，WABq都相同，即WABq只跟电场中A、B两点的位置有关，我们把这一比值叫电势差。3、公式： (1)UABA、B两点间的电势差(2)WAB把电荷q从A点移动到B电场力所做的功(3)单位：伏特(1V1JC)(4)电势差是标量4、电场力做功和电势差之间的关系(1)在电场中两点间移动电荷所做功的大小和电荷所带电荷量及两点间电势差有关；(2)不论是恒力还是变力，电场力所做的功都可以使用WqU进行计算；(3)电势差在数值上等于单位正电荷从A点移动到B点时电场力所做的功；(4)电场中两点间的电势差可以是正值，也可以是负值；(5)有时只关心两点间电势差的大小，不区分UAB和UBA，这时电势差取正值，都写成U，电势差也叫电压。5、运用或WABqUAB求解问题时，连同正负号一起代入。(二)电势1、零电势点：在电场中选定某点为电势的参考点，该点即为零电势点。2、电势：电场中某点的电势，等于将单位正电荷(+1C)从该点移动到零电势点时电场力所做的功，通常用表示。3、单位：伏特(V)4、电势差与两点间电势的关系：UAB=A-B5、电场中某点的电势与零电势点的选择有关；6、电场中两点间的电势差和零电势点的选择无关；7、沿电场线方向移动单位正电荷时，电场力做正功，即WAB0，则，所以UAB=A-B0，即AB。即：沿电场线方向，电势越来越低。8、通常选取无穷远或大地为零电势点，即0或地0。(三)电势能1、电荷在电场中具有电势能。2、电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。3、电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，电场力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。4、电荷在电场中某点所具有的电势能与电荷所带电荷量和该点电势有关A=qA(四)等势面1、电场中电势相等的各点构成的面叫等势面。2、常见电场中的等势面(与等高线对比)下图是与等高线对比的示意图： 点电荷电场中的等势面是以点电荷为球心的一族球球面，3、等势面的特点(1)在同一等势面上任意两点间移动电荷，电场力不做功；(2)电场线和等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面；(3)任意两个等势面都不相交；4、匀强电场的等势面是一族垂直于电场线的间距相等的平行平面。（五）判定电势、场强（电场强度）要“三看”一看“线”，即首先看电场线，电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密程度表示该点的场强大小；沿电场线的方向，电势是逐渐降低的。二看“面”，即其次看等势面，等势面与场强的方向垂直，等势面密集的地方场强大；等势面上各点的电势相等，在等势面上移动电荷不做功。三看“体”，即最后看电场中的导体是否处于平衡状态，处于平衡状态的导体是一个等势体，其表面是一个等势面；处于平衡状态的导体的内部场强处处为零，表面处的场强方向与该处表面垂直。典型例题：例1一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，其电势能的变化为零，则 A、a、b两点的场强一定相等B、该点电荷一定沿等势面移动C、作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的D、a、b两点的电势一定相等分析：在电场中移动电荷时，电势能的变化与电场力做功在数值上相等，若其电势能变化量为零，则说明电场力对电荷做功为零，WabqUab，也就是说a、b两点间的电势差为零，即Uab=a-b0， D正确。在电场中移动电荷时电势能的变化，只跟电荷的始末位置有关，跟它的具体路径无关只要电荷的始、末位置在同一个等势面上，电场力一定不做功，电势能的变化一定等于零(Waba-b)，因此电荷不一定沿等势面移动因等势面上各点的场强方向必与等势面垂直，即电荷在等势面上受到的电场力与等势面垂直，可见电荷所受的电场力也不一定与移动方向垂直，所以B、C都错。场强与电势是两个不同的物理量，它们分别从力的属性和能的属性上描述电场。在电场中场强大的地方电势不一定高，电势高的地方场强不一定大；场强相等的地方电势不一定相等，电势相等的地方场强不一定相等所以A错。答案：D例2设电场中AB两点电势差UAB2.0102V，带电粒子的电荷量q+1.210-8C，把q从A点移到B点，电场力做了多少功?是正功还是负功?带电粒子的电势能如何变化?解：WABqUAB1.210-82.0102J=2.410-6J电场力对电荷做正功，电势能减少。例3如图所示，带箭头的细实线表示某一电场的电场线，虚线MN为带电粒子在电场力作用下运动轨迹，问：(1) 粒子带_电(2) 粒子在_点加速度较大(3) 粒子在_点电势能较大(4) M、N两点相比较，_点电势较高(5) 粒子在_点动能较大。 分析：带电粒子受力方向与电场强度方向有确定的关系，因此可以根据带电粒子的受力方向判断带电粒子的电性。由粒子的运动轨迹是一条曲线，可知粒子在M、N处具有一定的速度，且速度方向与粒子在该处所受电场力方向不在同一直线上，从运动轨迹得粒子受力方向肯定指向轨迹曲线凹的一方，即与场强方向相反，由此断定粒子带负电。加速度与力有直接的关系，受力大则加速度大。电场线是描述电场力的性质的，N处电场线密集，电场强，带电粒子在该处受力大，产生的加速度就大。如果只有电场力做功，带电粒子在电场中运动时电势能和动能之和保持不变。先根据电场线与等势面的关系画出该电场的等势线。电场线从M点所在的等势面指向N点所在的等势面，沿电场线方向，电势逐渐降低，所以M点的电势高于N点电势。负电荷在N处具有较大的电势能，在M点具有较大的动能。解：(1)粒子带负电(2)粒子在N点加速度较大(3)粒子在N点电势能较大(4)M、N两点相比较，M点电势较高(5)粒子在M点动能较大例4如图所示，O点固定，绝缘轻细杆l，A端粘有一带正电荷的小球，电荷量为q，质量为m，将小球拉成水平后自由释放，求在最低点时绝缘杆给小球的力。 解：如图，在B点对小球进行受力分析，在B点处杆的拉力T与mg合力充当向心力。 球由A运动到B过程出动能定理得： 在B点： 由得：T-mg=2mg+2EqT=3mg+2Eq故杆对小球拉力3mg+2Eq【课后练习】1、在静电场中，正确的是 A电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C电场强度的方向总是跟等势面垂直的D沿着电场线的方向，电势总是不断降低的2、下列说法中，正确的是 A沿电场线方向，场强一定越来越小B沿电场线方向，电势一定越来越低C在电场力作用下，正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动D在电场力作用下，负电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动3、在如图所示的电场中，正确的是 AA点场强大于B点场强BA点电势高于B点电势C同一个负电荷在A点电势能比在B点小D同一个电荷沿AB连线从A移到B电场力做功最大 4、在电场中，任意取一条电场线，电场线上的a、b两点相距为d，如图所示，则 Aa点场强一定大b点场强Ba点电势一定高于b点电势Ca、b两点间电势差一定等于Ed(E为a点的场强)Da、b两点间电势差等于单位正电荷由a点沿任意路径移到b点的过程中电场力做的功 5、有一电场的电场线分布如图所示，场中A、B两点的电场强度的大小和电势分别用EA、EB和UA、UB表示，则有 AEA大于EB，UA高于UBBEA大于EB，UA低于UBCEA小于EB，UA高于UBDEA小于EB，UA低于UB 6、在电场中，A点的电势高于B点的电势，则 A把负电荷从A点移到B点，电场力作负功B把负电荷从A点移到B点，电场力作正功C把正电荷从A点移到B点，电场力作负功D把正电荷从B点移到A点，电场力作正功7、图中的实线表示电场线，虚线表示等势线，过a、b两点等势面的电势分别为Ua=40V，Ub30V则a、b连线中点c的电势值 A等于35V B大于35VC小于35V D等于15V 8、某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨道如图所示，可以判定 A粒子在A点的加速度大于在B点的加速度B粒子在A点的动能小于它在B点的动能C粒子在A点的电势能小于在B点的电势能D粒子在A点的电势低于B点的电势 9、在图示电场中，实线为电场线，虚线为等势面。已知UA20V，一个电子在电场力作用下从A到B，电场力做功30eV(1)在图中画出电场线方向；(2)B点电势UB_；(3)电子在A到B的过程中，受到的电场力_，电子的加速度_，电子的速度_，电子的电势能_(均填增大、减小或不变)。 10、在电场中将一个电量为210-8C的电荷从A点移到B点，外力做功410-6J，从B点移到C点，电场力做功410-6J，则AC两点电势差为_。【提高训练】1下列关于电势能的说法中正确的是（ ）A在电场中，电势高的地方，电荷具有的电势能一定大B在电场中某一点，若放入的电荷量越大，它的电势能就越大C在正的点电荷电场中的任一点，正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能D在负的点电荷电场中的任一点，正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能2带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点，在此过程中克服电场力做了2.610-6J的功，那么（ ）AM在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能BP点的场强一定小于Q点的场强CP点的电势一定高于Q点的电势DM在P点的动能一定大于它在Q点的动能3在电场中 （ ）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零4关于电势和电势能的说法中正确的是 （ ）A克服电场力做功时，负电荷的电势能一定减少B电场中某点的电势数值上等于单位正电荷在电场力的作用下，由该点运动到零电势点电场力所做的功C电场中电势为正值的地方，电荷的电势能必为正值D正电荷沿电场线移动，其电势能一定增加5如图所示，一个带正电的粒子进入一点电荷+Q的电场中，初速度为v0，轨迹如图，则 （ ）MNAN点电势高于M点电势 BN点电势低于M点电势C该粒子在M点动能比在N点动能大 D该粒子在M点电势能比在N点电势能大 6如图所示为某个电场的部分电场线，把A、B两点的场强记作EA、EB，A、B两点的电势分别记作A、B，则 （ ）ABAAB，EA EBBAB，EA B，EA EBDA EB7在电场中A、B两点间的电势差为UAB=75V，B、C两点间的电势差为UBC=200V，则A、B、C三点的电势高低关系为 （ ）AA B C BA C BCB AB A8图中虚线表示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0，一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b两点时的动能分别为26eV和5eV，当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能为 （ ） 1 2 3 4abA8eV B13eVC20eV D34eV9下列说法中正确的是（ ）A电势差和电势一样，是相对量，与零点的选择有关B电势差是一个标量，但是有正值和负值之分C由于电场力做功跟电荷移动的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径，只跟这两点的位置有关DA、B两点的电势差是恒定的，不随零势面的不同而改变，所以UAB=UBA10一个带正电的质点，电量q=2.010-9C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力做功外，其他力做功为6.010-5J，质点的动能增加了8.010-5J，则ab两点间的电势差Uab为（ ）A3.0104V B1.0104VC4.0104V D7.0104V11一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点的电势能4.810-17J，动能为3.210-17J，电子经过B点时的电势能为3.210-17J，如果电子只受电场力作用，则 （ ）A电子在B点的动能为4.810-17JB由A点到B点电场力做功为100eVC电子在B点的动能为1.610-17JDA、B两点间电势差为100V12两个带电小球，电荷量分别为+q和q，固定在一长度为L的绝缘杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示，若此杆绕经过O点垂直于杆的轴转过180，则此过程中电场力做功为（ ）O+qqA0BqELC2qEL DqEL A01V2V3V4VB13如图所示，图中虚线表示某电场的一组互相平行的等势面，各等势面的电势值如图，则 （ ）A在B点的场强方向是竖直向下的BA、B两处场强相比B点更大C1C的电荷量的正电荷从B到A，电场力做正功2JD负电荷从A移到B点电场力做负功14已知把一个金属导体放入一个电场后，当达到静电平衡时，导体的表面是一个等势面，现有表面光滑的金属板水平放置，在其上有固定的点电荷Q，有一带电量为q的外有绝缘层的小球以初速度v0，从金属板左侧滑上，如图所示，小球的运动情况是 （ ）v0QqA匀速运动B先加速后减速运动C先减速后加速运动D无法确定KMLabc15如图所示，虚线a、b、c代表静电场中的三个等势面，它们的电势分别为a，b和c，abc。一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图中实线KLMN所示，由图可知