电势与等势面.ppt

第2节电势与等势面第3节电势差 理论探究 电场力做功的特点 只与始末位置有关 与经过的路径无关 所以 电场力是保守力 有对应的势能 电势能EP结论 电场力作正功 电势能减小 电场力作负功 电势能增大 说明 电场力的功与移动的电荷有关 所以不能用来描述电场本身的性质 怎样寻求描述电场本身的能量性质的物理量呢 一 电势差电场力的功与所移动的电荷的电量的比值 叫做电场中A B两点的电势差 即 电势差 说明 1 电势差与移动的电荷无关 它只反映了电场自身的性质 2 在国际单位制中 电势差的单位 伏特 V 3 电势差即电压 4 若已知电场中两点的电势差UAB 则 例题 如图所示 把负电荷分别放在C D两点 它在哪点的电势能较大 答案 D 例题 一个电量为 2 0 10 8C的点电荷 在电场中A B两点之间移动的过程中 电场力做功8 10 6J 如果在A点处该电荷具有1 4 10 5J的电势能 则它在B点处的电势能为多少 这两点间的电势差为多少 答案 EPB 6 10 6JUAB 400V 二 电势电势差即电势之差 即 若选择电场中的P点为电势参考点 即规定P点的电势为零 则电场中任意一点A的电势 数值上等于把单位正电荷从A点移动到P点电场力所做的功 例题 如图所示 A B C是电场中的三点 将1C的正电荷分别从A C移动到B时 电场力所做的功分别为10J 5J 以B为电势参考点 则A C两点的电势分别为多少 答案 例题 在 Q电荷的电场中的A点放一电量为q的正电荷 若它从A移动到B 则电场力作正功还是负功 并比较A B两点的电势能 电势的关系 例题 在 Q电荷的电场中的A点放一电量为q的负电荷 若它从A移动到B 则电场力作正功还是负功 并比较A B两点的电势能 电势的关系 结论 1 电场力作功 电势能与移动的电荷和电场都有关 2 电势只与电场有关 与移动的电荷无关 3 沿电场线方向 电势逐渐降低 例题 在 Q电荷的电场中的B点放一电量为q的正电荷 若它从B移动到A 则电场力作正功还是负功 并比较A B两点的电势能 电势的关系 例题 在 Q电荷的电场中的B点放一电量为q的负电荷 若它从B移动到A 则电场力作正功还是负功 并比较A B两点的电势能 电势的关系 结论 1 电场力作功 电势能与移动的电荷和电场都有关 2 电势只与电场有关 与移动的电荷无关 3 沿电场线方向 电势逐渐降低 三 等势面 电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面 约定 为了使等势面能够反映电场的强弱 通常使相邻等势面之间的电势差相等 等势面的性质1 沿着等势面移动电荷时 电场力所作的功为零 2 在任何静电场中电场线与等势面是互相正交的 3 等势面愈密 即间距愈小 的区域 场强愈大 例题 有一电场的等势面分布如图所示 一个质子进入电场向右运动 经过等势面a时质子的动能为500eV 那么它经过等势面e时动能多大 答案 300eV 例题 将一点电荷 q放在场强为E的匀强电场中 问 当电荷从A B 电荷所受的电场力做了多少功 思考 电场力做功的特点 只与始末位置有关 与经过的路径无关 例 如图所示 光滑绝缘细杆竖直放置 细杆右侧距杆0 3m处有一固定的点电荷Q A B是细杆上的两点 点A与Q 点B与Q的连线与杆的夹角均为37 一中间有小孔的带电小球穿在绝缘细杆上滑下 通过A点时加速度为零 速度为3m s 取g 10m s2 求小球下落到B点时的加速度和速度的大小 a 2g 20m s2vB 5m s 例1 有关电场中某点的电势 下列说法中正确的是 A 由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B 由放在该点的电荷的电量多少来决定C 与放在该点的电荷的正负有关D 是电场本身的属性 与放入该点的电荷情况无关 D 2020 3 16 13 可编辑 例2 把的试探电荷放在电场中的A点 具有的电势能 求A点的电势 1 若把的试探电荷放在电场中的A点 电荷所具有的电势能是多少 2 若把的试探电荷放在电场中的A点 电荷所具有的电势能又是多少 例3 将一电量为的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A 电场力做功求A点的电势 解 设场外一点P的电势为 例4 如图所示 a b为某电场线上的两点 那么以下的结论正确的是 A 把正电荷从a移到b 电场力做正功 电荷的电势能减少 电势升高 B 把正电荷从a移到b 电场力做负功 电荷的电势能增加 电势降低 C 把负电荷从a移到b 电场力做正功 电荷的电势能减少 电势升高 D 把负电荷从a移到b 电场力做负功 电荷的电势能增加 电势降低 D a b 例5 如图所示 实线为一电场的电场线 A B C为电场中的三个点 那么以下的结论正确的是 A B C D B A B C 例6 关于等势面正确的说法是 A 电荷在等势面上移动时不受电场力作用 所以不做功B 等势面上各点的场强大小相等C 等势面一定跟电场线垂直D 两等势面不能相交 CD 例7 一个点电荷 从静电场中的a点移至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两点的电势相等 D 例 8在静电场中 把一个电荷量q 2 0X10 5C的负电荷由M点移到N点 电场力做6 0X10 4J 由N点移到P点 电场力做负功1 0X10 3J 则M N P三点电势高低关系是 若以N点为零电势点 则M N P三点电势为 若以M点为零电势点 则M N P三点电势为 例9 如图所示 a b c表示点电荷的电场中三个等势面 它们的电势分别为 一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后 仅受电场力作用而运动 已知它以过等势面b时的速率为v 则它经过等势面c时的速率为 a b c 例10 如图所示 虚线a b c表示静电场中三个等势面 它们的电势分别是且 一带正电的粒子射入电场中 其运动轨迹如图中KLMN所示 由图可知 A 粒子从K到L的过程中 电场力做负功B 粒子从L到M的过程中 电场力做负功C 粒子从K到L的过程中 电势能增加D 粒子从L到M的过程中 动能减少 AC 例11 如图所示 三条平行等距直虚线表示电场中三个等势面 电势值分别为10V 20V 30V 实线是一带负电的粒子 不计重力 在该区域内的运动轨迹 对于轨迹上的a b c三点来说 A 粒子必先过a 再到b 然后到cB 粒子在三点受到的合力Fa Fb FcC 粒子在三点动能大小为EkaEpb Epc B a b c 30V 20V 10V 例12 一匀强电场 场强方向是水平的 如图所示 一个质量为m的带正电的小球 从 点出发 初速度的大小为v0 在电场力与重力作用下 恰能沿与场强的反方向 角的直线运动 求小球运动到最高点时其电势能与在 点的电势能之差 E O v0 例13 如图所示 在场强E 104N C的水平匀强电场中 有一根长L 1