高考物理一轮复习 （考纲解读+考点探究+高分技巧） 6.2电势能与电势差课件.ppt

第2讲电势能与电势差 思维驱动 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 试探电荷在该点的电势能一定大c 某点的场强为零 试探电荷在该点的电势能一定为零d 某点的电势为零 试探电荷在该点的电势能一定为零 电势能 电势 考纲要求 解析电势虽然由电场本身决定 但它的大小与场强无因果关系 a错 电势高低由电场决定 而电势能的大小由电场和电荷共同决定 负电荷在电势较高处的电势能较小 故b错 场强为零的点 电势和电势能都不一定为零 故c错 由电势的定义式可知 电势为零和电势能为零是同一个点 d正确 答案d 知识存盘 1 电势能 1 电场力做功 特点 电场力做功与无关 只与有关 计算方法a w qed 只适用于匀强电场 其中d为沿的距离 b wab quab 适用于 路径 初 末位置 电场方向 任何电场 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 电场 零势能 电势能的减少量 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 思维驱动 下列说法正确的是 a a b两点的电势差等于将正电荷从a点移到b点时静电力所做的功b 电势差是一个标量 但是有正值和负值之分c 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d a b两点的电势差是恒定的 所以uab uba 电势差 考纲要求 解析答案bc 电场力做功 电荷量 3 电势差与电势的关系 uab uab uba 4 影响因素 电势差uab由电场本身的性质决定 与移动的电荷q及电场力做的功wab 与零电势点的选取 a b 无关 无关 思维驱动 如图6 2 1所示是某电场中的一组等势面 若a b c d相邻两点间距离均为2cm a和p点间的距离为1 5cm 则该电场的场强e和p点的电势 p分别为 匀强电场中电势差与电场强度的关系 考纲要求 图6 2 1 电场线 思维驱动 将悬挂在细线上的带正电的小球a放在不带电的金属空心球c内 不和球壁接触 另有一个悬挂在细线上的带负电的小球b向c靠近 如图6 2 2所示 下列说法正确的有 a a往左偏离竖直方向 b往右偏离竖直方向b a的位置不变 b往右偏离竖直方向c a往左偏离竖直方向 b的位置不变d a和b的位置都不变 静电现象的解释 考纲要求 图6 2 2 解析带正电的小球a放在不带电的空心球c内 通过静电感应 空心球外壳带正电 内壁带负电 因此 金属空心球c和带电小球b带异种电荷 所以b受c球的吸引往右偏离竖直方向 而由于空心球c能屏蔽小球b所产生的外部电场 使小球a不受外电场的作用 所以a的位置不变 b对 答案b 知识存盘 1 静电感应 静电平衡 把金属导体放在外电场中 导体内的自由电子受电场力作用而 使导体的两面出现等量的电荷 这种现象叫静电感应 当导体内自由电子的定向移动时 导体处于静电平衡状态 2 静电屏蔽 金属壳或金属网罩所包围的区域 不受电场的影响 这种现象叫做静电屏蔽 发生迁移 异种 停止 外部 考点一电场线 电场强度 电势 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 电场线上每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 电场强度数值与电势数值无直接关系 电场强度大 或小 的地方电势不一定大 或小 零电势可人为选取 而电场强度是否为零则由电场本身决定 典例1 2012 福建卷 15 如图6 2 3所示 在点电荷q产生的电场中 将两个带正电的试探电荷q1 q2分别置于a b两点 虚线为等势线 取无穷远处为零电势点 若将q1 q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等 则下列说法正确的是 a a点电势大于b点电势b a b两点的电场强度相等c q1的电荷量小于q2的电荷量d q1在a点的电势能小于q2在b点的电势能 图6 2 3 变式跟踪1 如图6 2 4所示的直线是真空中某电场的一条电场线 a b是这条直线上的两点 一带负电的粒子以速度va经过a点向b点运动 一段时间后 粒子以速度vb经过b点 且vb与va方向相反 不计粒子重力 下列说法正确的是 图6 2 4a a点的场强小于b点的场强b a点的电势高于b点的电势c 粒子在a点的速度小于在b点的速度d 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 解析如果电场为匀强电场并且场强方向向右 也可出现题干所述情况 a错误 带负电的粒子先向右减速后向左加速 其受力向左 电场线方向向右 故a点的电势高于b点的电势 b正确 带负电的粒子受到向左的力 由a到b电场力做负功 动能减小 速度减小 粒子在a点的速度大于在b点的速度 粒子在a点的电势能小于在b点的电势能 c d错误 答案b 以题说法1 几种常见的典型电场的等势面比较 3 电势能增 减的判断方法 1 做功判断法 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增加 2 公式法 由ep q p 将q p的大小 正负号一起代入公式 ep的正值越大电势能越大 ep的负值越小 电势能越大 3 能量守恒法 在电场中 若只有电场力做功时 电荷的动能和电势能相互转化 动能增加 电势能减小 反之 电势能增加 4 电荷电势法 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 4 电场的对称性解决一些不熟悉的 情境较复杂的关于电势 电场强度等判定的题目时 可抓住以下常见电场的电场线和等势面分布情况 并注意电场线 等势面对称性的应用 如 孤立点电荷的电场线和等势面 等量同 异 种电荷的电场线和等势面 注意连线上 中垂线上的特点 带电平行板间的电场线和等势面 考点二电场中的功能关系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 4 所有力对物体所做的功 等于物体动能的变化 典例2 如图6 2 5所示为一匀强电场 某带电粒子从a点运动到b点 在这一运动过程中克服重力做的功为2 0j 电场力做的功为1 5j 则下列说法正确的是 a 粒子带负电b 粒子在a点的电势能比在b点少1 5jc 粒子在a点的动能比在b点多0 5jd 粒子在a点的机械能比在b点少1 5j 图6 2 5 解析从粒子的运动轨迹可以看出 粒子所受的电场力方向与场强方向相同 粒子带正电 a错误 粒子从a点运动到b点 电场力做功1 5j 说明电势能减少1 5j b错误 对粒子应用动能定理得 w电 w重 ekb eka 代入数据解得ekb eka 1 5j 2 0j 0 5j c正确 粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功 电场力做功1 5j 则粒子的机械能增加1 5j d正确 答案cd 图6 2 6 答案bd 2 电场中的能量问题 1 如果只有电场力做功 则动能和电势能之间相互转化 动能 ek 和电势能 ep 的总和守恒 即 ep ek 电场力做正功 电势能减少 动能增加 电场力做负功 电势能增加 动能减少 2 除电场力之外其他力做正功 动能和电势能之和变大 除电场力之外其他力做负功 动能和电势能之和变小 3 如果只有电场力和重力做功 则电势能和机械能之和保持不变 备课札记 图6 2 7 答案a 变式跟踪3 在匀强电场中建立一直角坐标系 如图6 2 8所示 从坐标原点沿 y轴前进0 2m到a点 电势降低了10v 从坐标原点沿 x轴前进0 2m到b点 电势升高了10v 则匀强电场的场强大小和方向为 a 50v m 方向b ab 50v m 方向a bc 100v m 方向b ad 100v m 方向垂直ab斜向下 图6 2 8 答案c 备课札记 1 拐弯现象 当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线 等势线都不重合的曲线时 这种现象简称为 拐弯现象 其实质为 运动与力 的关系 疑难突破3电场中的 拐弯现象 2 突破策略这类问题一般综合性较强 运用 牛顿运动定律 功和能 的知识分析 1 运动与力两线法 画出 速度线 运动轨迹在初始位置的切线 与 力线 在初始位置电场线的切线方向 指向轨迹的凹侧 从二者的夹角情况来分析电荷做曲线运动的情况 2 三不知时要假设 电荷的正负 场强的方向或等势面电势的高低 电荷运动的方向 是题目中相互制约的三个方面 若已知其中的任一个 可顺次向下分析判定各待求量 若三个都不知 三不知 则要用 假设法 分别讨论各种情况 有时各种情景的讨论结果是归一的 3 易出错点 1 误认为电场线方向就是电荷受到电场力作用的方向 2 误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹 3 误认为未画出电场线的地方 场强为零 4 错误地根据电场线方向来判断电场强度大小 应根据电场线的疏密来判断电场强度的大小 典例 2011 江苏卷 8 一粒子从a点射入电场 从b点射出 电场的等势面和粒子的运动轨迹如图6 2 11所示 图中左侧前三个等势面彼此平行 不计粒子的重力 下列说法正确的有 a 粒子带负电荷b 粒子的加速度先不变 后变小c 粒子的速度不断增大d 粒子的电势能先减小 后增大 图6 2 11 审题流程 预测 如图6 2 12所示 在两等量异种点电荷连线上有d e f三点 且de ef k m l分别为过d e f三点的等势面 一不计重力的带负电粒子 从a点射入电场 运动轨迹如图中实线所示 以 wab 表示该粒子从a点到b点电场力做功的数值 以 wbc 表示该粒子从b点到c点电场力做功的数值 则 a wab wbc b wab wbc c 粒子由a点到b点 动能减少d a点的电势较b点的电势低 图6 2 12 一 电势高低及电势能大小的判断1 如图6 2 13所示 竖直平面内的同心圆是一点电荷在真空中形成电场的一簇等势线 一带正电的小球从a点静止释放 沿直线到达c点时速度为零 以下说法正确的是 a 此点电荷为负电荷b 场强ea eb ecc 电势 a b cd 小球在a点的电势能小于在c点的电势能 图6 2 13 2 如图6 2 14所示 实线为某孤立点电荷产生的电场的几条电场线 虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受电场力的作用 下列说法中正确的是 a 该电场是由负点电荷所激发的电场b 电场中a点的电势比b点的电势高c 带电粒子在a点的加速度比在b点的加速度大d 带电粒子在a点的动能比在b点的动能大 图6 2 14 3 2012 重庆卷 20 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6 2 15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 图6 2 15 解析由题中所给的等势面分布图是对称的及电场线与等势面垂直可得 p q两点应为等量的异种电荷 a错 a b两点的电场强度大小相等 但方向不同 故b错 因p处为正电荷 因此c点的电势高于d点的电势 c错 因p处为正电荷 故q处为负电荷 负电荷从靠q较近的a点移到靠p较近的c点时 电场力做正功 电势能减小 d对 答案d 二 电势差及电场中的功能关系4 如图6 2 16所示 在绝缘的斜面上方 存在着匀强电场 电场方向平行于斜面向上 斜面上的带电金属块在平行于斜面的力f作用下沿斜面移动 已知金属块在移动的过程中 力