《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第6章第2课时 电势 电势差 电势能课件 鲁科版.ppt

2012高三物理复习课件 导与练福建 第6章第二课时电势电势差电势能 1 知道什么是电势能 知道电场力做功与电势能变化的关系 2 知道电势的概念 知道等势面与电场线垂直 能通过等势面认识电场 3 理解电势与电势差 电势能与电场力做功 电势差与场强的关系 并能解决实际问题 理解电势差是从能量的角度来描述电场的物理量 1 电场力做功的特点与电势能 1 电场力做功的特点 在电场中移动电荷时 电场力做功与路径无关 只与始末位置有关 可见电场力做功与重力做功相似 在匀强电场中 电场力做的功w qed 其中d为沿电场线方向的位移 2 电势能 定义 电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的参考点的过程中电场力所做的功 电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量 即wab epa epb 电势能的相对性 电势能是相对的 通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零 电势的大小与电场本身以及零电势点的选取有关 与试探电荷的电荷量及电势能无关 2 等势面 定义 电场中电势相等的点构成的面 与地图中的等高线相似 特点a 等势面一定与电场线垂直 即跟场强的方向垂直 b 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 c 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功 d 对非匀强电场 在电场线密集的地方 等差等势面也密集 在电场线稀疏的地方 等差等势面也稀疏 电势差是标量 但有正负 uab uba 两点间的电势差与零电势点的选取无关 对应学生用书第78页 1 关于静电场下列说法正确的是 a a 沿一条电场线方向上的各点 电势不可能相同b 沿一条电场线方向上的各点 电场强度不可能相同c 同一等势面上的各点 电场强度不可能相同d 同一等势面上的各点 电场方向一定相同解析 沿电场线方向电势降低 因此a正确 匀强电场中沿一条电场线方向上的各点的电场强度是相同的 b错误 在匀强电场中 同一等势面上的各点 电场强度的大小和方向都相同 而点电荷形成的电场中 同一等势面上各点的电场强度的大小相同 方向不同 故c d均错误 2 如图所示 某区域电场线左右对称分布 m n为对称线上的两点 下列说法正确的是 c a m点电势一定低于n点电势b m点场强一定大于n点场强c 正电荷在m点的电势能大于在n点的电势能d 将电子从m点移动到n点 电场力做正功解析 沿电场线方向电势逐渐降低 m点电势一定高于n点电势 选项a错 因电场线越密的区域场强越大 由题图可知n点场强大于m点场强 选项b错 将正电荷由m点移到n点时电场力做正功 电势能减小 故正电荷在m点的电势能大于在n点的电势能 选项c对 将电子从m点移到n点的过程中 受到的电场力与移动方向相反 电场力做负功 选项d错 3 在静电场中 一个电子由a点移到b点时电场力做功为5ev 则以下认识中正确的是 c a 电场强度的方向一定由b沿直线指向ab a b两点间电势差uab 5vc 电子的电势能减少5evd 电子的电势能减少5j 电场强度 电势 电势差 电势能的比较 标量的正负与矢量的正负不同 矢量的正负表示方向不表示大小 标量的正负意义要视具体物理量而定 如电势 电势能的正负表示高低 大小 而电势差的正负表示两点电势的相对高低 画图 由直角三角形特点作出三角形的外接圆 其圆心为ab的中点o 连接o c为等势线 过a o b分别作oc的垂线为三条电场线 其中过o点的电场线交外接圆于m n两点 可得m点电势最高 n点电势最低 1 匀强电场中 在同一直线上距离相等的点之间电势差相等 2 电场线与等势线是垂直关系 针对训练11 2011年福州市质检 如图所示为点电荷 q产生电场的一条电场线 该电场线上有a b c三点 已知 ab bc 则下列判断正确的是 a 某点电荷在b c两点所受的库仑力大小之比等于1 4b b c两点处电场强度的大小之比等于1 4c a b两点之间的电势差等于b c两点之间的电势差d a b两点之间的电势差大于b c两点之间的电势差解析 由库仑定律得 某点电荷在b c两点所受的库仑力大小之比不等于1 4 选项a错 由e kq r2可知 b c两点处电场强度的大小之比不等于1 4 选项b错误 由u ed知 在d相同时 e越大 电压u也越大 因此uab ubc d正确 c错误 故选d 答案 d 2 电荷具有电势能大小的判断方法 1 场源电荷判断法 场源电荷为正 离场源电荷越近 正试探电荷电势能越大 负试探电荷电势能越小 场源电荷为负 离场源电荷越近 正试探电荷电势能越小 负试探电荷电势能越大 2 电场线判断法 正电荷顺着电场线方向移动 电势能逐渐减小 逆着电场线方向移动 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线方向移动 电势能逐渐增大 逆着电场线方向移动 电势能逐渐减小 3 做功正负判断法无论正 负电荷在什么样的电场中 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减小 电场力做负功 即电荷克服电场力做功 电荷的电势能一定增大 1 电势能是相对的 只有规定了零势能点才能确定电荷在电场中其他各点的电势能 2 在同一电场中沿相同方向移动正电荷和负电荷 电势能的变化是相反的 例2 如图所示 虚线表示电场中的一簇等势线 相邻等势线之间的电势差相等 一电子以一定的初速度进入电场中 只在电场力的作用下由m点运动到n点 运动轨迹如图中实线所示 由此可判断 a m点电势低于n点电势b 电子在m点受到的电场力大于在n点受到的电场力c 电子在m点的电势能小于在n点的电势能d 电子在m点的动能小于在n点的动能 解析 由电场线和等势线的关系 确定电场线的大致分布 再由曲线运动知识确定电子受电场力的方向 从而判断出电场线的方向 由此即可知m点电势高于n点电势 故a错 由于m点附近的等势线疏于n点附近的等势线 故m点的场强小于n点的场强 电子在m点受的电场力就小于在n点受的电场力 故b错 由于电子由m到n电场力做负功 其电势能增加 故电子在m点的电势能小于在n点的电势能 故c对 由能量守恒知电子在m点的动能大于在n点的动能 故d错 答案 c 1 判断电势能变化的方法 依据电场力做功与电势能变化的关系 利用结论 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 利用能量转化与守恒定律 即电势能和其他形式能的相互转化 2 由运动轨迹判断物体的运动情况 应牢记物体做曲线运动的条件 物体在轨迹上任一点所受合外力一定指向轨迹的凹侧 针对训练21 如图所示 真空中a b两点放置等量同种正电荷q o为ab连线的中点 以o点为圆心 oa为半径的圆周上等间距分布b c d e a f g h八个点 下列说法中正确的是 a c e f h点的场强相同b c e f h点的电势相同c 在g点由静止释放一个电子 电子将向o点做匀加速直线运动d 将一电子由c点沿cde圆弧移到e点 则电子的电势能先减小后增大解析 根据等量同种电荷形成的电场特性 可知a选项中各点的场强大小相等 方向不同 电势相同 所以a选项错误 b选项正确 在g点放一个电子 电子所受合力指向o点 因此电子将向o点做加速度不断变化的变速运动 故c选项错误 将电子由c点沿cde圆弧移到e点过程中 电势先降低再升高 所以电场力先做负功 再做正功 电势能先增加后减小 d项错误 答案 b 2010年上海卷 9 三个点电荷电场的电场线分布如图所示 图中a b两点处的场强大小分别为ea eb 电势分别为 a b 则 c a ea eb a bb eaeb a b解析 电场线密的地方场强大 故ea eb 电场线的方向是电势降落的方向 故 a b 测控导航 1 2011年南京市模拟 如图所示 在一真空区域中 ab cd是圆o的两条直径 在a b两点上各放置电荷量均为 q的点电荷 关于c d两点的电场强度和电势 下列说法正确的是 b a 场强相同 电势相等b 场强不相同 电势相等c 场强相同 电势不相等d 场强不相同 电势不相等解析 c d两点的电场强度为两正电荷分别在该两处产生场强的矢量和 大小相等 方向不同 故两处场强不相同 沿着电场线电势要降低 根据两等量正电荷的电场线分布特点 可判断出对称的c d两点电势相等 故正确答案为b 2 2011年北京市东城区模拟 真空中有两个点电荷q1和q2 带同种等量电荷 a b为q1 q2连线上的两点 c d为q1 q2连线中垂线上的两点 如图所示 则a b c d四点的电场强度和电势 下列说法正确的是 d a ea ebb a bc ec edd c d解析 电场线的疏密代表电场的大小 沿着电场线的方向电势降低 由题中两点电荷形成电场的电场线的特点可以知道 电势 b a且 c d 电场强度eb ea ec ed大小不能确定 故选d 3 2011届东北师大附中高三摸底 如图所示的真空空间中 仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷 则图中a b两点电场强度和电势均相同的是 c 解析 图a中是点电荷产生的电场 a b两点电场方向不同但电势相同 图b中 b点相当于是两异名点电荷中垂线上的点 而a点距正电荷比较近 故二点电势肯定是不同的 图c中a b两点相当于是两点电荷中垂线上的点 场强和电势均是相同的 而图d中仅仅根据合场强的方向即可判断是错误的 4 如图所示 实线为方向未知的三条电场线 a b两带电粒子从电场中的o点以相同的初速度v飞出 仅在电场力作用下 两粒子的运动轨迹如图中虚线所示 则 b a a一定带正电 b一定带负电b a加速度减小 b加速度增大c a电势能减小 b电势能增大d a和b的动能一定都减小解析 由a b运动轨迹可以大致确定电场力的方向 由于电场方向未知 故无法确定a b电荷的正负 a选项错误 a运动的过程中 所处场强减小 电场力减小 加速度减小 b运动的过程中 所处场强增大 电场力增大 加速度增大 b选项正确 电场力对a b都做正功 电势能都减小 动能都增大 c d选项错误 5 2010年安徽理综 如图所示 在xoy平面内有一个以o为圆心 半径r 0 1m的圆 p为圆周上的一点 o p两点连线与x轴正方向的夹角为 若空间存在沿y轴负方向的匀强电场 电场强度大小e 100v m 则o p两点的电势差可表示为 a a uop 10sin v b uop 10sin v c uop 10cos v d uop 10cos v 解析 o p两点在场强方向上的投影长度为d rsin 0 1sin m 所以uop upo ed 10sin v 故a正确 6 2010年江苏卷 空间有一沿x轴对称分布的电场 其电场强度e随x变化的图象如图所示 下列说法中正确的是 c a o点的电势最低b x2点的电势最高c x1和 x1两点的电势相等d x1和x3两点的电势相等解析 由题图 画出电场线的分布图如图所示 等量同种电荷的连线与x轴垂直 连线中点为o点 因不知电荷的电性 故不能确定电场线的方向 故ab错误 由对称性可知c正确 d错误 7 2011年福建龙岩市高三教学质量检查 如图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 一电子以速度va经过a点向b点运动 经过一段时间后 电子以速度vb经过b点 且vb与va方向相反 则 c a a点的电势一定低于b点的电势b a点的场强一定大于b点的场强c 电子在a点的电势能一定小于它在b点的电势能d 电子在a点的动能一定小于它在b点的动能解析 电子受电场力向左 电场线的方向向右 沿电场线电势降落 a点的电势一定高于b点的电势 故a错 不知道电场线的分布 a点的场强不一定大于b点的场强 故b错 从a到b 电场力做负功 电势能增加 故c正确 据动能定理 电场力做负功 动能减少 故d错 8 点电荷q1 q2和q3所产生的静电场的等势面与纸面的交线如图中的实线所示 图中标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势 a b c 表示等势面上的点 下列说法正确的有 d a 位于g点的点电荷不受电场力作用b b点的场强与d点的场强大小一定相等c 把电荷量为q的正点电荷从a点移到i点 再从i点移到f点的过程中 电场力做的总功大于把该点电荷从a点直接移到f点过程中电场力所做的功d 把1库仑正电荷从m点移到c点过程中电场力做的功等于7kj解析 电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用 a项错 电场线的疏密表示电场的强弱 由等势面