【金榜夺冠】高三物理第一轮复习 第七章 第二单元 第4课时 电场强度与电势差的关系课件 选修31.ppt

第二单元电场能的性质第4课时电场强度与电势差的关系电场中的功能关系 选修3 1第七章电场 基础回顾 考点一电场强度与电势差的关系 1 电势差反映电场 的性质 而电场强度反映电场 的性质 2 电势差与电场强度的关系匀强电场中u e为场强的大小 d为沿场强方向的距离 或者 e 由此可知电场强度的单位又为 答案 1 能力2 edv m 要点深化 1 关于匀强电场中电势差与电场强度的关系 e 上式只适用于匀强电场 它表明在匀强电场中 场强在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差 1 公式中的d是沿场强方向上两点间的距离 如果两点不在同一电场线上 应将d分解到场强方向上 即d应是场强方向的投影距离 2 场强的另一单位 伏特 米 v m 3 场强方向是电势降低最快的方向 2 电势与电场强度的关系 如右图所示 在电场中 电势降低的方向不一定沿场强方向 场强的方向是电势降低最快的方向 场强越大的地方电势变化越快 场强与电势无直接关系 某点电势的值是相对选取的零势点而言的 选取的零电势点不同 电势值就不同 但场强值却不会受影响 具体可通过下表来认识 基础回顾 考点二电场中的功能关系 1 电场力做多少正功 电势能就 多少 电场力做多少负功 电势能就 多少 2 只有电场力做功时 之和保持不变 3 只有电场力和重力做功时 三者之和保持不变 答案 1 减少增加2 电势能和动能3 电势能 重力势能 动能 要点深化 1 只有电场力做功时 电势能与动能之间相互转化 因此电势能和动能之和保持不变 2 只有电场力和重力做功时 电势能的变化可以从电场力做功求得 重力势能的变化可以通过重力做功求得 动能的变化等于电场力和重力做功之和 因此 电势能 重力势能 动能之和保持不变 3 除重力和弹力做功外 其它力 包括电场力 所做的功等于物体机械能的变化 4 电场中的功能关系问题仍然要借助动能定理 能量守恒定律来解决 在解题中仔细体会各种功能关系 题型一作匀强电场中等势线和电场线的技巧 作匀强电场中等势线和电场线时 一要先连接长度最长的两点 二要根据匀强电场沿电场线方向电势均匀降低的特点 在该直线上寻找等势点 确定各点的电势 三要根据电场线和等势面垂直的特点画电场线 从而确定电场的方向 如右图所示 虚线方框内为一匀强电场 a b c为该电场中的三个点 已知a 12v b 6v c 6v 试在该方框中作出该电场的示意图 即画出几条电场线 并要求保留作图时所用的辅助线 将一个电子从a点移到b点 电场力做多少ev的功 解析 由于电场线与等势面垂直 而且在匀强电场中与等势点连线垂直的线一定是电场线 电势相等点可以根据匀强电场电势均匀降低的特点 把线段等分来寻找 如右图所示 用虚线连接ac 因a 12v c 6v 把ac线段三等分 得d点的电势d 6v 连接db 则db为一条等势线 可以画出与等势线垂直的电场线 如图中实线所示 电势降低最快的方向为场强方向 将一电子从a移动到b 电场力做功w euab 6ev 答案 图见解析 6ev 题型训练 1 如右图所示 abcd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 求 1 d点电势 d 2 在图中过a点画出一条电场线 并指明其方向 解析 1 首先连接ac 根据沿同一匀强电场中任何一个相同方向上 相距同样距离的两点间的电压都是相同的 由题意得uac a c 18v ubc b c 6v 得uac 3ubc 这样可对ac线进行三等分 等分点分别为d b 联结dd bb 这是本题的二条等势线 如右图所示 由此得到d d 9v 2 由于电场线跟等势面垂直 过a点作dd 或bb 的垂线 根据 沿着电场线的方向电势降落 可知 电场的方向指向右下方 如右图所示 答案 1 9v 2 见解析 题型二用能量守恒观点处理电势能等能量变化的综合问题 电场力做功既可用公式w qu来计算 在匀强电场中也可以用w fs来计算 还可以利用动能定理w电场力 w其他力 ek来求解 而电场力做的功等于电势能增量的负值 w电 ep 反映其能量的变化 机械能和非机械能的其它能量有联系 而这一联系是通过做功实现的 功的大小可以量度能量转化的多少 这就是解决物理问题最实用的功能原理 如右图所示在一匀强电场中 有两个平行的电势不同的等势面a和c 在它们的正中间放入一个金属网b b接地 现有一正电荷只在电场力的作用下沿垂直于等势面方向运动 经过a时动能为20j 穿过b到达c时动能减为零 那么在该正电荷运动过程中 当它的电势能为5j时 它的动能为 a 20jb 15jc 10jd 5j 解析 根据动能定理和题意可知 带电粒子从a到c 电场力做功为 20j 因为电场力不变 而ab的距离等于bc的距离 则带电粒子从b到c 电场力做功为 10j 即在b点的动能为10j 而电势能为0j 故带电粒子在电场中的电势能和动能之和为10j 是守恒的 当电势能为5j 它的动能为5j 答案 d 题型训练 2 如图所示 一个电荷量为 q的点电荷甲 固定在 绝缘水平面上的o点 另一个电荷量为 q及质量为m的点电荷乙 从a点以初速度v0沿它们的连线向甲运动 到b点速度最小 最小值为v 已知静电力常量为k 点电荷乙与水平面的动摩擦因数为 及ab间距离为l0 则 a ob间的距离为b 从a到b的过程中 电场力对点电荷乙做的功为w c 从a到b的过程中 电场力对点电荷乙做的功为w 解析 速度最小即加速度为零 有 故 再根据动能定理 得w 注意除以 q才是电势差 故d错 答案 ab d 在点电荷甲形成的电场中ab间电势差uab 警示因错误判断带电体的运动情况而出错 质量为m的物块 电荷量为 q 开始时让它静止在倾角 60 的固定光滑绝缘斜面顶端 整个装置放在水平方向 大小为e 的匀强电场 如上图所示 斜面高为h 释放物体后 物块落地的速度大小为 错解 不少同学在做这道题时 一看到 固定光滑绝缘斜面 就想物体沿光滑斜面下滑不受摩擦力作用 由动能定理得mg