高考物理二轮复习 电场能的性质课件.ppt

电学专题复习系列课件 05 电场能的性质 电场能的性质 要点 疑点 考点 课前热身 能力 思维 方法 延伸 拓展 要点 疑点 考点 一 电势差与电势1 电荷q在电场中由一点a移动到另一点b时 电场力做功与电量的比值wab q 叫做a b两点间的电势差 用公式表示即为 uab wab q2 电势差是描述电场中能的性质的物理量 它只与电场本身的性质有关 与试探电荷和零电势面的选取无关 是个绝对量 要点 疑点 考点 3 电势 也是描述电场基本性质的物理量 是相对量 电场中某点的电势 等于单位正电荷由该点移动到参考点 即零电势点 时电场力所做的功 在一个静电场中 只有规定了零电势后才能确定其他各点的电势 通常取无穷远处电势为0 实际应用中常取大地电势为0 4 电势差 电势的单位都为v 1v 1j c 要点 疑点 考点 5 电势差 电势都是标量 但有正负 电势的正 负表示比零电势高还是低 电势差规定为uab a b 其正负表示a b两点电势的高低关系 显然 uab uba6 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 也是人为假想的一种描述手段 实际不存在 要点 疑点 考点 二 电势能 及电场力做功w与电势能 变化的关系1 电荷在电场中具有电势能 一个电量为q的电荷处在电势为的 地方时 它具有的电势能可用 q计算 具体计算时 q 都有正负 由于电势具有相对性 故电势能 的值也只有相对意义 2 如果规定无穷远处电势为零 则正点电荷中电势都为正值 正负电荷在其中的电势能就分别是正值和负值 负点电荷电场中各点电势却为负值 正 负电荷在其中的电势能就分别是负值和正值 要点 疑点 考点 3 与w间关系 电场力作正功 电势能减少 电场力作负功 电势能增加 即w 4 匀强电场中可用w fscos 计算电场力做功 5 在一切电场中计算电场力做功均可使用公式 wab quab 具体计算时 q uab均有正负 故计算得到的wab也有正负 6 电场力做功与重力作功一样 只与始末位置有关 与路径无关 要点 疑点 考点 三 电场线与等势面 场强与电势差的关系1 电场线方向也可以反映电场中各点电势高低 沿电场线方向电势降低 而且是降低最快 空间比较 的方向 2 电场线总与等势面垂直 按相同标准 电场线越密的地方 等势面也越密 要点 疑点 考点 3 在同一等势面上 任何两点之间的电势差一定为0 移动电荷时电场力做功也一定为0 4 电场中某一点的电势大小与场强大小无直接关系 但匀强电场中两点之间 有u ed 式中各量都以绝对值代入 d指两点之间沿场强方向的距离 课前热身 1 下列说法中正确的是 d a 电场线密处场强大 电势高b 沿电场线方向场强减少 电势降低c 在电势高处电荷具有的电势能大d 场强为0处 电势不一定为0 课前热身 2 关于电场强度的概念 下列说法中正确的是 ad a 电场强度的方向是指向电势降低最快的方向b 电场强度的方向是指向电势降低最大的方向c 电场强度在数值上等于电势差与距离的比值d 电场强度在数值上等于沿匀强场强方向每单位距离上的电势差 课前热身 3 把一试探电荷q 10 10c放在某一电场中a点 具有电势能为10 8j 则该点的电势为 a 100v 若在该点放入另一电荷q 2 10 10c 则该点电势为 a 100v 课前热身 4 在上一课时的 课前热身 第4题的四个图中分别画出电势差依次相等的几个等势面的大致分布 并比较每一个图中各点电势的高低变化情况 能力 思维 方法 例1 如图9 2 1所示 p q是两个电量相等的正的点电荷 它们连接的中点是o a b是中垂线上的两点 oa ob 用ea eb a b分别表示a b两点的场强和电势 则 能力 思维 方法 a ea一定大于eb a一定大于 bb ea不一定大于eb a一定大于 bc ea一定大于eb a不一定大于 bd ea不一定大于eb a不一定大于 b 能力 思维 方法 解析 点电荷的场强e kq r2是矢量 所以a b两点的场强是p q两点在该处产生场强的矢量和 a点距p q两点距离小于b点距p q两点距离 但同时两矢量的夹角a点的较b点的要大 所以ea不一定大于eb 排除a c选项 由等量同种电荷产生的电场中电场线分布可知此题中a b段场强方向为由a指向b所以 a b 答案 b 能力 思维 方法 解题回顾 关于a b两点场强的比较还可以根据这条中垂线上场强的大小关系比较 o点和无穷远处场强为0 沿此中垂线由o点到无穷远处场强应先增大后减小 a b两点分别处在哪一阶段呢 能力 思维 方法 例2 如图9 2 2所示 a b c d是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知a b c三点的电势分别为 a 15v b 3v c 3v 由此可得d点电势 d 9v 能力 思维 方法 解析 点如图9 2 3所示 连接a c两点 取d b 为ac的三等分点 uac 18v d 点电势为9v b 电势为3v b 点与b点等势 将等势的两点连起成一等势面bb 连接d d 可以证明d d bb 所以dd 也是一个等势面 所以d点电势 d d 9v 能力 思维 方法 解题回顾 根据已知几个点电势值 利用等分法在电场中找等势点 是解决此类问题的最基本也是最有效的方法 但不是惟一方法 例如 由本题条件可知该电场方向为斜向下 设场强e与ab成 角 正方形边长为d 如图9 2 4所示 能力 思维 方法 则ubc edsin 3 3 6v uad edsin 15 ud 由两式可解得ud 9v 另外 还可根据匀强电场沿任何同一方向在空间上是均匀变化的 所以有uab udc 也可求得ud 9v 可见只要对所学知识灵活运用 方法是很多的 能力 思维 方法 例3 如图9 2 5所示 光滑绝缘细杆竖直放置 它与以正点电荷q为圆心的某一圆周交于b c两点 质量为m 带电量为 q的有孔小球从杆上a点无初速度下滑 已知q q ab h 小球滑到b点时速度大小为 图9 2 5 能力 思维 方法 求 1 小球由a到b过程中电场力做的功 2 ac两点的电势差 能力 思维 方法 解析 1 对于小球由a b的过程 重力对其做正功 又由正点电荷的电场分布及方向可知 电场力对其做正功 小球由静止下滑 则由动能定理 有mgh w电 1 2mvb2 0w电 1 2m 3gh mgh 1 2mgh 2 由图可知 b c在同一等势面上 所以a c两点的电势差等于a b两点的电势差 由a到b的过程中 电场力对小球做功w电 quab 所以 uab w电 q 1 2mgh q mgh 2q 能力 思维 方法 解题回顾 w qu在非匀强电场中也同样适用 这是在电学中处理变力做功的有力武器 另外 常见电场的一些特点 如本题中 b c 也是解题的关键条件 延伸 拓展 例5 如图9 2 7所示 在水平桌面上放置一个由两根绝缘棒组成的 v 形竖直导轨 棒上各穿上一个可沿棒无摩擦滑动的 质量为m 40g 带电量为q 2 10 6c的正电荷小球 可看做点电荷 将小球从同一高度 0 05m 的a b两点由静止释放 g 10m s2 延伸 拓展 1 两小球相距多远时速度达到最大 2 两球同时到达最高点时相距l 1 8m 系统电势能比释放时少多少 延伸 拓展 解析 1 设两球相距l1时速度达最大 此时合力为0 其中一个小球受力如图9 2 8所示 fa为a球受库仑力 则 fa mgtan45 mg 由库仑定律 fa kq1q2 l1 延伸 拓展 由 得 延伸 拓展 2 两球达最高点时速度为0 释放时离桌面高度为h1 0 05m 最高