山东省冠县武训高级中学高三物理复习课件：6、2电场能的性质.ppt

6 2电场能的性质 高三总复习选修3 1 一 电势差UAB 1 定义 电荷在电场中 由一点A移动到另一点B时 电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值WAB q 叫做A B两点间的电势差 用UAB表示 2 定义式 UAB WAB q 3 单位 伏特 1V 1J C 4 标量 有正负 正负不表示方向 只表示电势的高低 UAB UBA 若只关心AB两点间电势差的大小 而不区分UAB与UBA 电势差取正值 简写成正值U 电势差与零电势选择无关 电势差可用静电计检测 静电计指针偏角越大 则电势差越大 UAB 5V 则UBA 5V U 5V 2 匀强电场中 W qEd 其中d为沿电场线方向的位移 二 电场力做功与电势能 与重力做功相似 由始末位置决定 与电荷经过的路径无关 2 电场力做功的计算公式zx x k 1 普遍适用公式 WAB qUAB 电场力对电荷做正功 电势能减少 电场力对电荷做负功 电势能增加 1 电场力做功特点 3 电场力做功是电势能变化的量度 电场力做功等于电势能变化的负值 即WAB EpA EpB 二 电场力做功与电势能 电荷在某点具有的电势能 等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功 电势能具有相对性 通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 4 电势能定义 5 电势能表达式 电势能EPA q 电势能有放在电场中的电荷和电场共同决定 没有电荷的地方没用电势能 正电荷在电势的地方电势能高 在电势低得地方电势能低 负电荷则相反 三 电势 电场中某点的电势等于该点与零电势点的电势差 2 定义式 3 单位 伏特V 4 标量 但有正负 电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低 具有相对性 讨论电势大小必须先选定零电势 数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点 零电势点 时电场力所做的功 1 定义 电荷在电场中点某点电势能跟电荷量的比值 5 顺着电场线方向电势越来越低 电场线是电势降落最快的方向 但电势与电场强度大小没有必然的联系 某点电势为零 电场强度不应定为零 反之亦然 电场中某点的电势由原电场决定 与q无关 等量的异种电荷 四 等势面 1 定义 电场中电势相等的的点构成的面 2 等势面的特点zx x k a 等势面一定跟电场线垂直 b 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 c 任意两等势面都不会相交 d 在同一等势面上移动 电场力不做功 e 等差等势面越密的地方 电场强度越大 3 几种常见典型电场中的等势面 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 离点电荷越近 等势面越密 3 几种常见典型电场中的等势面 等量异种点电荷的电场 连线中垂面上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上 中点电势最低 中垂线上 中点电势最高 以无穷远处为零势 中垂线上中点电势不为零 正电势 正电势 零势面 带电导体的电场 与导体形状类似的等势面 导体是等势体 3 几种常见典型电场中的等势面 电场线垂直导体表面 尖端电场线密集 场强大 越远等势面越接近球面 五 电势差与电场强度关系 注意 1 该式只适用于匀强电场 对于非匀强电场只作定性分析 2 d是沿电场方向上的距离 3 电场方向是电势降低最快的方向 在匀强电场中 电势降低是均匀的 zx xk 1 2009年高考全国理综卷 如图所示 一电场的电场线分布关于y轴 沿竖直方向 对称 O M N是y轴上的三个点 且OM MN P点在y轴右侧 MP ON 则 A M点的电势比P点的电势高B 将负电荷由O点移动到P点 电场力做正功C M N两点间的电势差大于O M两点间的电势差D 在O点静止释放一带正电粒子 该粒子将沿y轴做直线运动 AD 2 如图所示 固定在Q点的正点电荷的电场中有M N两点 已知MQ NQ 下列叙述正确的是 A 若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点 则电场力对该电荷做功 电势能减少B 若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点 则该电荷克服电场力做功 电势能增加C 若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点 则电场力对该电荷做功 电势能减少D 若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点 再从N点沿不同路径移回到M点 则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功 电势能不变 AD 3 如图所示 实线为不知方向的三条电场线 从电场中M点以相同速度飞出a b两个带电粒子 仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示 则 A a一定带正电 b一定带负电B a的速度将减小 b的速度将增加C a的加速度将减小 b的加速度将增加D 两个粒子的电势能一个增加一个减小 C 4 2010年高考山东理综卷改编 某电场的电场线分布如图所示 以下说法正确的是 A c点场强大于b点场强B a点电势低于b点电势C 若将一试探电荷 q由a点释放 它将沿电场线运动到b点D 若在d点再固定一点电荷 Q 将一试探电荷 q由a移至b的过程中 电势能减小 D 5 图中a b中为竖直方向的电场线上的两点 一带电粒子在a点由静止释放 沿电场线向上运动 到b点时恰好速度为零 下列说法中正确的是 A 带电粒子在a b两点所受的电场力都是竖直向上的B a点的电势比b点的电势高C 带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小D a点的电场强度比b点的电场强度大 AD 6 如图所示 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 V 9 7 如图所示匀强电场E的区域内 在O点处放置一点电荷 Q a b c d e f为以O为球心的球面上的点 aecf平面与电场线平行 bedf平面与电场线垂直 则下列说法中正确的是 A b d两点的电场强度相同B a点的电势等于f点的电势C 点电荷 q在球面上任意两点之间移动时 电场力一定做功D 将点电荷 q在球面上任意两点之间移动 从球面上a点移动到c点电势能变化量一定最大 D 8 德州市2008届质检 如图所示 A B C D E F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点 A B C三点的电势分别为1V 2V 5V 则下列下列中正确的是 A D E F三点的电势分别为7V 6V 3VB 电荷量为1 6 10 19C的正点电荷在D点的电势能为1 12 10 18JC 将电荷量为1 6 10 19C的正点电荷从E点移到F点 电场力做的功为3 2 10 19JD 将电荷量为1 6 10 19C的负点电荷从F点移到A点 电荷的电势能减少了3 2 10 19J AB 9 为使带负电的点电荷q 不计重力 在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B 必须对该电荷施加一个恒力F 如图所示 若AB 0 4m 37 q 3 10 7C F 1 5 10 4N A点电势 A 100V 1 在图中用实线画出电场线 用虚线画出通过A B两点的等势线 并标明它们的电势值 2 求q在由A到B的过程中电势能改变了多少 10 如图所示的匀强电场E的区域内 由A B C D A B C D 作为顶点构成一正方体空间 电场方向与面ABCD垂直 下列说法正确的是 A AD两点间电势差UAD与AA 两点间电势差UAA 相等B 带正电的粒子从A点沿路径A D D 移到D 点电场力做正功C 带负电的粒子从A点沿路径A D D 移到D 点 电势能减小D 同一带电粒子从A点沿对角线移到C 点与从A点沿路径A B B 移动到B 电场力做功相同 BD 11 如图中虚线所示为静电场中的等势面1 2 3 4 相邻的等势面之间的电势差相等 其中等势面3的电势为0 一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动 经过a b点时的动能分别为26eV和5eV 当这一点电荷运动到某一位置 其电势能变为 8eV 它的动能应为 A 8eVB 13eVC 20eVD 34eV C 12 如图所示 一条长为L的细线 上端固定 下端拴一质量为m的带电小球 将它置于匀强电场中 电场强度大小为E 方向水平向右 已知当细线离开竖直位置的偏角为 时 小球处于平衡状态 现使小球拉紧细线 细线的形变可忽略且小球电荷量不变 从A点移至B点 然后将小球由静止释放 在小球从B点返回A点过程 小球动能的增量 Ek与重力势能的增量 Ep比较 下列判断中正确的是 A Ek一定大于 EpB Ek一定小于 EpC Ek一定等于 EpD Ek可能等于 Ep A 13 2009 上海物理 位于A B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示 图中实线表示等势线 则 A a点和b点的电场强度相同B 正电荷从c点移到d点 电场力做正功C 负电荷从a点移到c点 电场力做正功D 正电荷从e点沿图中虚线移到f点 电势能先减小后增大 CD 14 如图所示 A B O C为同一竖直平面内的四点 其中A B O沿同一竖直线 B C同在以O为圆心的圆周 用虚线表示 上 沿AC方向固定有一光滑绝缘细杆L 在O点固定放置一带负电的小球 现有两个质量和电荷量都相同的带正电的小球a b 先将小球a穿在细杆上 让其从A点由静止开始沿杆下滑 后使b从A点由静止开始沿竖直方向下落 各带电小球均可视为点电荷 则下列说法中正确的是 A 从A点到C点 小球a做匀速运动B 小球a在C点的动能大于小球b在B点的动能C 从A点到C点 小球a的机械能先增大后减小 但机械能与电势能之和不变D 小球a从A点到C点的过程中电场力做的功大于小球b从A点到B点的过程中电场力做的功 BC 15 如图所示 倾角为30 的直角三角形底边为2l 底边处在水平位置 斜边为光滑绝缘导轨 现在底边中点O处固定一正电荷Q 让一个质量为m的带正电的电荷q从斜面顶端A沿斜面加速滑下 不脱离斜面 已测得它滑到斜边上的垂足D处的速度为v 加速度为a 方向沿斜面向下 问该质点滑到斜边