2010高三物理高考知识点分析：电场的能的性质

用心 爱心 专心 电场的能的性质 电电 势势 能能 和和 电电 势势 和和 电电 势势 差差 一 电势能 一 电势能 标量标量 焦耳焦耳 J 电场力 相对位置电场力 相对位置 来源 K 1 电荷在电场中受到电场力 所具有的与电荷的位置有关的能量 称电势能或电能 电荷在电场中受到电场力 所具有的与电荷的位置有关的能量 称电势能或电能 2 电势能的相对性 电势能的相对性 选择零势能面 一般选择大地或无穷远为零势能面 选择零势能面 一般选择大地或无穷远为零势能面 等效 等效 3 电场力做功与电势能改变的关系电场力做功与电势能改变的关系 方法与重力势能相对比 来源 K 无论电荷的正负 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增加 做功和无论电荷的正负 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增加 做功和 电势能的变化量在数值上是相等的电势能的变化量在数值上是相等的 来源 K 来源 高考资源网 静电场中 电场力做功与路径无关 电势能的改变量与路径无关静电场中 电场力做功与路径无关 电势能的改变量与路径无关 来源 高考资源网 KS5U COM 二二 电量 电势能 电势 q 1 J C 1 V m 1 地位 地位 u 或 或 与力学中的高度相当 标量 与力学中的高度相当 标量 2 相对性 选取大地或无穷远处为零电势点相对性 选取大地或无穷远处为零电势点 3 沿电场线方向 电势降低 与电性无关 沿电场线方向 电势降低 与电性无关 来源 高考资源网 KS5U COM 4 电势由电场本身性质决定电势由电场本身性质决定 5 电势是描述电场中能量性质的物理量电势是描述电场中能量性质的物理量 6 意义 电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能 意义 电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能 练习 1 沿电场线方向移动正电荷 电势能减小减小 沿电场线方向移动负电荷 电势能增加增加 正电荷的电场中 电势为正 正 负电荷的电场中 电势为负负 2 正电荷的电场中 正的检验电荷电势能为正 正 负的检验电荷电势能为负负 来源 高考资源网 负电荷的电场中 正的检验电荷电势能为负 负 负的检验电荷电势能为正正 来源 高考资源网 3 只在电场力的作用下 正电荷顺着电场线运动 由高电势向低电势由高电势向低电势 A B A 到 B 正功 a b A B A 到 B 负功 a b 2C AB C 0 0 A B 6J 3V 10J 5V 用心 爱心 专心 只在电场力的作用下 负电荷逆着电场线运动 由低电势向高电势由低电势向高电势 4 比较 5J 和 7J 的大小 理解标量负号的意义 三 电三 电 势势 差差 电场力做功与电荷电量的比值叫电势差电场力做功与电荷电量的比值叫电势差 来源 K 来源 高考资源网 KS5U COM 1 在电场中某两点的电势之差 也叫电压在电场中某两点的电势之差 也叫电压 UAB A B 2 AB AB w U qqq 3 意义 意义 来源 高考资源网 对应于高度差 由电场本身的性质决定对应于高度差 由电场本身的性质决定 电势与选择的零电势点有关 电势差与零电势点的选择无关电势与选择的零电势点有关 电势差与零电势点的选择无关 4 运用要求 运用要求 1 UAB A B 1 4 3 V 带正负号 2 U W q 或 W qU 用绝对值 正负号另行判断 VU341 例 8 将电量为 q 2 10 8 C 的点电荷从零电场中点 S 移动到 M 点要克服电场力做功 4 10 8 J 求 M 点的电势 若再从 M 点移动到 N 点 电场力又做正功 14 10 8 J 求 N 点电势 解 1 S 到 M V q w U2 102 104 8 8 对负电荷做负功 电势 降低 M 到 N 对负电荷做正功 电势升高 2 VUV q w U N 57 102 1014 8 8 例 9 电子伏是研究微观粒子时常用的能量单位 1ev 就是电势差为 1V 的两点间移动一个元 电荷电场力所做的功 1ev 1 6 10 19C 1V 1 6 10 19 J 把一个二价正离子从大地移动 到电场中的 A 点 w 6ev 求 UA 解 VUV e eV U A 33 2 6 来源 高考资源网 例 10 如图所示 三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势 面 已知这三个圆的半径成等差数列 A B C 分别是这三个等 势面上的点 且三点在同一条电场线上 A C 两点的电势依次 S M 0V 2V S M 0V 2V N 5V 用心 爱心 专心 为 A 10V 和 C 2V 则 B 点的电势是 B A 一定等于 6V B 一定低于 6V C 一定高于 6V D 无法确定 来源 K 例 11 已知 ABC 处于匀强电场中 将一个带电量 q 2 10 6C 的点电荷从 A 移到 B 的 过程中 电场力做功 W1 1 2 10 5J 再将该点电荷从 B 移到 C 电场力做功 W2 6 10 6J 已知 A 点的电势 A 5V 则 B C 两点的电势分别为 V 和 V 试在右图中画出通过 A 点的电场线 来源 高考资源网 KS5U COM 解 先由 W qU 求出 AB BC 间的电压分别为 6V 和 3V 再根据负电荷 A B 电场力做负 功 电势能增大 电势降低 B C 电场力做正功 电势能减小 电势升高 知 B 1V C 2V 沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的 因此 AB 中点 D 的电势与 C 点 电势相同 CD 为等势面 过 A 做 CD 的垂线必为电场线 方向从高电势指向低电势 所以斜 向左下方 来源 高考资源网 来源 高考资源网 来源 高考资源网 KS5U COM 等等 势势 面面 来源 高考资源网 一 等势面一 等势面 电场中 电势相等的各点所构成的面电场中 电势相等的各点所构成的面 等高线和等压线等高线和等压线 来源 高考资源网 来源 高考资源网 二 常见等势面的形状二 常见等势面的形状 三 等势面的特点三 等势面的特点 1 在等势面上移动电荷 电场力不做功在等势面上移动电荷 电场力不做功 2 电场线 或电场线 或 E 等势面等势面 3 电场线由高的等势面指向低的等势面电场线由高的等势面指向低的等势面 9 8 7 6 6 6 6 5 4 3 2 1 0 20 10 0 用心 爱心 专心 4 闭合 等势面不相交闭合 等势面不相交 5 静电平衡导体是等势体 表面是等势面静电平衡导体是等势体 表面是等势面 6 等差等势面等差等势面 相邻的等势面的电势差相等相邻的等势面的电势差相等 1 差等势面越密的地方 电场越强 场强越大差等势面越密的地方 电场越强 场强越大 2 相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功 相等相等 7 沿电场方向电势降低最快 场强方向是电势 沿电场方向电势降低最快 场强方向是电势 降落最快的地方 降落最快的地方 8 匀强电场中 平行等长的线段两个端点间的电势差相等 即匀强电场中的电势均匀 匀强电场中 平行等长的线段两个端点间的电势差相等 即匀强电场中的电势均匀 变化 变化 练习练习 等量异种电荷 1 中垂线的电场强度和电势的特点 来源 K 2 带电粒子从无穷远处移动到中点 分析电场力的做功情况和电势能的改变情况 3 一个电子由 8V 到 8V 电场力做功情况 电势能的变化情况 来源 K 来源 高考资源网 KS5U COM 来源 高考资源网 来源 K 电电 势势 差差 与与 电电 场场 强强 度度 的的 关关 系系 一 公式的推导一 公式的推导 EdU qEdFLW qUW cos 说明 说明 1 适用于匀强电场 适用于匀强电场 2 U 是两点间的电势差 是两点间的电势差 d 是沿电场方向的距离是沿电场方向的距离 3 单位 1 V m 1 N C VJNmN mCmCmC 4 在匀强电场中 场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势 在匀强电场中 场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势 二 场强的三种求法二 场强的三种求法 1 E F q 定义式 适用于任何电场 真空 介质 定义式 适用于任何电场 真空 介质 2 E KQ r2 适用于点电荷的电场 真空 点电荷 适用于点电荷的电场 真空 点电荷 3 E U d 适用于匀强电场 真空 适用于匀强电场 真空 针对训练针对训练 1 电场中有 A B 两点 一个点电荷在 A 点的电势能为 1 2 10 8 J 在 B 点的电势能为 0 80 10 8 J 已知 A B 两点在同一条电场线上 如图所示 该点电荷的电荷量为 1 0 10 9C 那么 A 来源 高考资源网 A 该电荷为负电荷 B 该电荷为正电荷 8V 0V 8V 用心 爱心 专心 C A B 两点的电势差 UAB 4 0 V D 把电荷从 A 移到 B 电场力做功为 W 4 0 J 2 某电场中等势面分布如图所示 图中虚线表示等势面 过 a b 两点的等势面电势分别 为 40 V 和 10 V 则 a b 连线的中点 c 处的电势应 C A 肯定等于 25 V B 大于 25 V 来源 K C 小于 25 V D 可能等于 25 V 3 如图所示 在粗糙水平面上固定一点电荷 Q 在 M 点无初速释放一带有恒定电荷量的 小物块 小物块在 Q 的电场中运动到 N 点静止 则从 M 点运动到 N 点的过程中 ABD 4 A 小物块所受电场力逐渐减小 来源 高考资源网 KS5U COM B 小物块具有的电势能逐渐减小 来源 高考资源网 C M 点的电势一定高于 N 点的电势 来源 K D 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 4 如图所示 M N 两点分别放置两个等量种异电荷 A 为它们连线的中点 B 为连线上 靠近 N 的一点 C 为连线中垂线上处于 A 点上方的一点 在 A B C 三点中 C A 场强最小的点是 A 点 电势最高的点是 B 点 B 场强最小的点是 A 点 电势最高的点是 C 点 C 场强最小的点是 C 点 电势最高的点是 B 点 D 场强最小的点是 C 点 电势最高的点是 A 点 5 AB 连线是某电场中的一条电场线 一正电荷从 A 点处自由释放 电荷仅在电场力作用 下沿电场线从 A 点到 B 点运动过程中的速度图象如图所示 比较 A B 两点电势 的高低和 场强 E 的大小 下列说法中正确的是 A A A B EA EB B A B EA EB 来源 K C A B EA EB D A B EA EB 来源 高考资源网 6 如图所示 平行的实线代表电场线 方向未知 电荷量为 1 10 2C 的正电荷在电场中只受电场力作用 该电荷由 A 点移到 B 点 动能损失了 0 1 J 若 A 点电势为 10 V 则 C 来源 高考资源网 KS5U COM B 点电势为零 电场线方向向左 电荷运动的轨迹可能是图中曲线 电荷运动的轨迹可能是图中曲线 A B C D 用心 爱心 专心 7 如图所示 光滑绝缘的水平面上 M N 两点各放一电荷量分别为 q 和 2q 完全相同 的金属球 A 和 B 给 A 和 B 以大小相等的初动能 E0 此时动量大小均为 p0 使其相向运动刚 好能发生碰撞 碰后返回 M N 两点时的动能分别为 E1和 E2 动量大小分别为 p1和 p2 则 B A E1 E2 E0 p1 p2 p0 B E1 E2 E0 p1 p2 p0 来源 高考资源网 C 碰撞发生在 M N 中点的左侧 D 两球不同时返回 M N 两点 8 已知空气的击穿电场强度为 2 106 V m 测得某次闪电火花长为 600 m 则发生这次 闪电时放电路径两端的电势差 U 若这次闪电通过的电荷量为 20 C 则释放的能量为 设闪电的火花路径为直线 8 1 2 109 V 2 4 1010 J 9 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 15 V B 3 V C 3 V 由此可得 D 点 的电势 D V 10 有两个带电小球 m1与 m2 分别带电 Q1和 Q2 在绝缘光滑水平面上 沿同一直线相 向运动 当它们相距 r 时 速率分别为 v1与 v2 电势能为 E 在整个运动过程中 不相碰 电势能的最大值为多少 Em E 2 21 2 2121 mm vvmm