物理：1.4《电势能和电势》课件(新人教版选修3-1)

重力势能和电势能类比 重力场中 重力 地球和物体之间存在的吸引力 电场中 电场力 电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep mgh 有电场力就有相应的能 叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 W重 EP1 EP2 W电 EPA EPB 高度和电势 重力场中 同一物体在不同位置 Ep不同 电场中 同一电荷在电场中的不同位置 EP不同 不同物体在同一位置 Ep正比于质量m 不同电荷在同一位置 EP正比于电量q Ep m gh h只与相对位置有关 EP q叫做电势 只与相对位置有关 2 图一表示等量异种电荷P和Q形成的电场内的一簇等势面 求 1 P Q各带何种电荷 2 把q 10 7C的正点电荷从A移到B 电场力做多少功 3 把q从B移到C电场力做多少功 4 把q从C移到A电场力做多少功 5 q从A出发经过B和C回到A的过程中电场力对电荷做的总功为多少 1 4电势能和电势 1 功的计算 2 重力的特点 1 与路径无关 由初末位置的高度差来决定 2 重力做功WG与重力势能变化的关系 3 重力势能是相对的 须选定零势能参考面 功是能量转化的量度 重力做正功 重力势能减少重力做负功 重力势能增加 复习 引 一个试探电荷在电场中某点由静止释放 将如何运动 在电场力作用下电荷做加速运动 一段时间后获得一定的速度 试探电荷的动能增加 什么能转换为动能的呢 B M A F q W甲 F AB cos qE AM 把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功 甲 乙 丙 沿甲路径电场力做功 沿乙路径电场力做功 沿丙路径电场力做功 W乙 qE AM W丙 qE AM 沿任意路径电场力做功 W任意 qE AM 结论 静电力做功与路径无关 由初末位置来决定 电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢 定义 电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能 Ep 标量 负电荷逆着电场线移动 电场力做正功 电势能减少 电场力做功改变电势能 正电荷顺着电场线移动 电场力做正功 电势能减少 正电荷逆着电场线移动 电场力做负功 电势能增加 负电荷顺着电场线移动 电场力做负功 电势能增加 电场力做的功等于电势能的减少量 相对性 大地或无穷远默认为零 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正 负电荷在任一点具有的电势能都为负在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负 负电荷在任意一点具有的电势能都为正 7 电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的 即EP W 6 电势能有正负 却是标量 正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低 下列说法中正确的是 A 当两正点电荷相互靠近时 它们的电势能增大B 当两负点电荷相互靠近时 它们的电势能增大C 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能减小D 一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时 它们的电势能增大 ABC 一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时 电场力做了5 10 6J的功 那么 A 电荷在B处时将具有5 10 6J的电势能B 电荷在B处将具有5 10 6J的动能C 电荷的电势能减少了5 10 6JD 电荷的动能增加了5 10 6J CD 将带电量为6 10 6C的负电荷从电场中的A点移到B点 克服电场力做了3 10 5J的功 再从B移到C 电场力做了1 2 10 5J的功 则 1 电荷从A移到B 再从B移到C的过程中电势能共改变了多少 2 如果规定A点的电势能为零 则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少 3 如果规定B点的电势能为零 则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少 增加了1 8 10 5J EPC 1 8 10 5J EPC 1 2 10 5J EPB 3 10 5J EPA 3 10 5J 4 如图所示 在等量正点电荷形成的电场中 它们连线的中垂面ab上 有一电子 从静止开始由a运动到b的过程中 a b相对O对称 下列说法正确的是 A 电子的电势能始终增多B 电子的电势能始终减少C 电子的电势能先减少后增加D 电子的电势能先增加后减少 C 5 一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示 电场方向竖直向下 若不计空气阻力 则此带电油滴从a运动到b的过程中 能量变化情况为 A 动能减小B 电势能增加C 动能和电势能之和减少D 重力势能和电势能之和增加 E a b C 1 定义 6 电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的 与放不放电荷及放什么电荷无关 标量 3 相对性 一般选取无穷远或大地电势为零 1J C 1V 2 EP及q含符号 4 沿电场线 场强 方向电势越来越低 5 正电荷的电场中电势为正 负电荷的电场中电势为负 A B 7 电势是标量 在规定了零电势后 电场中各点的电势可以是正值 也可以是负值 正值表示该点电势比零高 负值表示该点电势比零低 6 如图所示 点电荷的静电场中电场线用实线表示 但其方向未标明 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受到电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 A 带电粒子所带电荷的性质B 带电粒子在a b两点的受力方向C 带电粒子在a b两点的速度何处较大D 带电粒子在a b两点的电势能何处较大 BCD 7 如图所示 是负点电荷产生的电场中的一条电场线 一个带正电的粒子 不计重力 从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示 则该带电粒子在a点的加速度一定在b点的加速度 带电粒子在a点的电势能一定在b点的电势能 填 大于 小于 式 等于 N b a 小于 大于 8 如图 虚线a b c势某静电场中的三个等势面 它们的电势a最大 c最少 一带正电的粒子射入电场中 其运动轨迹如图实线KLMN所示 由图可知 粒子从K到L的过程中 电场力做负功粒子从L到M的过程中 电场力做负功粒子从K到L的过程中 电势能增加粒子从L到N的过程中 动能减少 AC 9 如果把q 1 0 10 8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点 需克服电场力做功W 1 2 10 4J 那么 q在A点的电势能和在A点的电势各是多少 q未移入电场前A点的电势是多少 10 如图所示 电场中有A B两点 则下列说法中正确的是 A 电势 A B场强EA EBB 电势 A B场强EAEpB BC 2 几种常见的等势面 1 定义 电场中电势相同的各点构成的面 叫做等势面 1 在同一等势面上的任意两点间移动电荷 电场力不做功 2 电场线 或E 等势面 且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 4 等势面密处场强大 电场线密 等势面疏处场强小 电场线疏 3 不同等势面在空间不相交 不相切 闭合 3 等势面的特点 5 沿电场方向电势降低最快 6 匀强电场中电势均匀变化 11 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 12 孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示 其电势分别为 1 2 3 A B C是某电场线与这簇等势面的交点 且ab ac 现将一负电荷由a移到b 电场力做正功W1 再由b移至C 电场力做正功W2 则 A W1 W2 1 2 3B W1 W2 1 2 3C W1 W2 1 2 3D W1 W2 1 2 3 C 13 在匀强电场中有a b c三点 位置关系如图52 6所示 其中ab 3cm bc 1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行 若将电量为 2 10 C的点电荷从a移到b 电场力不做功 而把该电荷从a移到c 电场力做功为1 8 10 J 1 画出通过a b c三点的电场线 2 求该匀强电场的电场强度 答案 9 102V m 14 将一个 7 0 C的电荷从无限远处移到图示电场中的A点时 电荷的电势能为 140 J 问此过程中静电力做功是多少 15 甲是等量异号电荷的电场线分布图 乙是等量同号点电荷的电场线分布图 AOB是两点电荷的连线的垂直平分线 O是连线中点 1 在甲图中