高考物理总复习（基础知识+方法探究+考点集训）电场的能的性质精讲课件 新人教版.ppt

电场的能的性质 1 电势差 电荷在电场中两点间移动时 的比值 叫做这两点间的电势差 表达式 是标量 由电场本身决定 2 电势 电场中某点的电势在数值上等于 是标量 描述的性质 由电场本身决定 电场力所 做的功与它的电荷量 单位正电荷 由该点移到电势零点时电场力所做的功 电场的能 一 电势差 电势 等势面 电势能等概念 3 电势能 电荷在电场中某点具有的电势能等于 它是由电荷和电场共同具有的 4 电势能 电势具有性 与零电势点的选取关 电势能的改变 电势差与零电势点的选取关 5 等势面 电场中点构成的面叫等势面 它的电荷量与该点电势的乘积 相对 有 无 电势相等的 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 且电势能的改变量等于电场力做功的多少 即w电 e 三 匀强电场中电势差与电场强度的关系沿匀强电场场强方向 两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 即u e d 四 常见电场等势面分布图 二 电场力做功与电势能改变的关系 1 在同一等势面上各点电势相等 所以在同一等势面上移动电荷 电场力不做功 2 电场线跟等势面一定垂直 并且由电势高的等势面指向电势低的等势面 3 等势面越密 电场强度越大 4 等势面不相交 不相切 5 电场线的方向是电势降低的方向 6 沿匀强电场中任何一条直线 等势面除外 电势都是均匀变化的 五 等势面的性质 题型一 电势高低与电势能大小的比较 例1某电场的电场线分布如图所示 下列说法正确的是 a a点的电势高于b点的电势b c点的电场强度大于d点的电场强度c 若将正试探电荷由a点移到b点 电场力做正功d 若将一负试探电荷由c点移到d点 电势能减少 解析 沿电场方向电势降低 a b a错 电场线的疏密程度反映了电场强度的小大关系 ec ed b错 正电荷从低电势处移向高电势处 电场力做负功 c错 因为 c d 将负电荷从c移到d 电场力做正功 电势能减少 d对 答案 d 方法与知识感悟 1 比较电势高低的方法 1 沿电场线方向 电势越来越低 2 判断出uab的正负 再由uab a b 比较 a b的大小 若uab 0 则 a b 若uab 0 则 a b 3 取无穷远处为零电势点 正电荷周围电势为正值 且离正电荷近处电势高 负电荷周围电势为负值 且离负电荷近处电势低 2 电势能大小的比较方法 1 做功判断法电场力做正功时电势能减小 电场力做负功时电势能增大 对正 负电荷都适用 2 依据电势高低判断正电荷在电势高处具有的电势能大 负电荷在电势低处具有的电势能大 3 电势与电势能比较 题型二 匀强电场中电势差与场强的关系 答案 a 2 已知电场中几点的电势 如果要求某点的电势时 一般采用 等分法 在电场中找与待求点电势相同的等势点 等分法也常用在画电场线的问题中 3 在匀强电场中 相互平行的相等长度的线段两端间的电势差相等 应用这一点可求解电势 例3如图所示 虚线表示等势面 相邻两等势面间的电势差相等 有一带正电的小球在电场中运动 实线表示该小球的运动轨迹 小球在a点的动能等于20ev 运动到b点时的动能等于2ev 若取c点为电势零点 则当这个带电小球的电势能等于 6ev时 不计重力和空气阻力 它的动能等于 a 16evb 14evc 6evd 4ev 思路点拨 正确理解电场力与路径无关及其与电势能的变化关系 运用能量守恒定律是解题的关键 题型三 电场力做功的计算及电场中的功能关系问题 解析 由动能定理可知 小球由a到b的过程中 动能减少20ev 2ev 18ev 故电场力做功wab 18ev 小球电势能增加量 epab 18ev 选c点为零电势点 则a点电势能epa 12ev 又因小球重力不计 只有电场力做功 故小球运动过程中 电势能与动能的和不变 由epa eka 12ev 20ev 8ev可知 当小球电势能为 6ev时 它的动能为14ev b正确 答案 b 方法与知识感悟 1 电场力做功的计算方法 1 由公式w flcos 计算 此公式只适用于匀强电场 可变形为w qelcos 2 由w qu来计算 此公式适用于任何形式的静电场 3 由动能定理来计算 w电场力 w其他力 ek 4 由电势能的变化计算 w电场力 ep1 ep2 2 电场中的功能关系 1 若只有电场力做功 电势能与动能之和保持不变 2 若只有电场力和重力做功 电势能 重力势能 动能之和保持不变 3 除重力之外 其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 4 所有力对物体所做的功 等于物体动能的变化 题型四 e x图象和 x图象问题 例4空间有一沿x轴对称分布的电场 其电场强度e随x变化的图象如图所示 下列说法正确的是 a o点的电势最低b x2点的电势最高c x1和 x1两点的电势相等d x1和x3两点的电势相等 思路点拨 场源电荷如图分布 以x轴正方向的场强为正 即可得到题中的e x图象 在e x图象上取一微元 由u ed可知电场强度e随x变化的一小段图象与x轴所围的面积表示对应的两点之间的电势差 据此可比较两点之间电势的高低 解析 电势差与电场强度的关系为u ed 此表达式适用于匀强电场 图中为非匀强电场的场强e与坐标x的关系图象 当取一段极短长度 x时 可认为 x长度内的电场为匀强电场 因此图像所包围的面积表示电势差 图中从o点沿 x轴方向 场强为正值 所以图线与x轴包围的面积表示的电势差为正 表示沿 x轴方向的电势逐渐降低 即o点电势依次大于x1点 x2点 x3点的电势 选项a b d错误 而图中沿 x轴方向 场强为负值 所以图线与x轴包围的面积表示的电势差为正 即沿 x轴方向的电势也逐渐降低 因从 x1点到x1点 e x图线在o点两侧所包围的面积相等 表示这两点间的电势差为零 所以 x1和x1两点电势相等 选项c正确 答案 c 方法与知识感悟 在x轴上 位于x o处的点电荷的e x图象是由最大值迅速减小的曲线 图象关于坐标原点对称 等量同种点电荷连线上的e x图象关于坐标原点对称 两电荷连线的中点处场强为o 两等量异种点电荷连线上的e x图象关于连线中垂线对称 两点电荷连线中点处场强较小 但不为0 例5 2011上海 两个等量异种点电荷位于x轴上 相对原点对称分布 正确描述电势随位置变化规律的是图 思路点拔 x图象的斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小 或电场强度的大小 若图象某段平行于x轴 表明电势 在该段不随x变化 电场强度沿x轴方向的分量为0 空间各点场强与x轴垂直 解析 在两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上各点的电势都是零 所以坐标原点的电势为零 在x轴负方向上 各点的合电势为正值 在x轴正方向上 各点的合电势为负值 所以 只有a是对的 答案 a 方法与知识感悟 两等量异种点电荷连线中点处电势为零 靠近正电荷处电势大于0 离正电荷越近 电势越高 靠近负电荷处电势小于0 离负电荷越近 电势越低 离正 负电荷无限远处电势都为0 1 关于静电场 下列结论普遍成立的是 a 电场强度大的地方电势高 电场强度小的地方电势低b 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关c 在正电荷或负电荷产生的静电场中 场强方向都指向电势降低最快的方向d 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点 电场力做功为零 c 解析 电势的高低与电场强度的大小无关 a错 电场中任意两点的电势差不仅与这两点的场强有关 还与这两点沿电场线方向的距离有关 b错 在d项中 初 末位置场强为零 中间某段场强可能不为零 电场力做功不一定为零 d错 只有c项正确 2 如图所示 带电质点p1固定在光滑的水平绝缘的桌面上 在桌面上距p1一定距离处有另一个带电质点p2 p2在桌面上运动 某一时刻质点p2的速度沿垂直于p1 p2的连线方向 则 a 若p1 p2为同种电荷 以后p2一定做速度变大的曲线运动b 若p1 p2为同种电荷 以后p2一定做加速度变大的曲线运动c 若p1 p2为异种电荷 以后p2的速度大小和加速度大小可能不变d 若p1 p2为异种电荷 以后p2可能做加速度 速度都变小的曲线运动 acd 3 如图为一匀强电场 某带电小球从a点运动到b点 在这一运动过程中克服重力做的功为4 0j 电场力做的功为2 5j 则下列说法正确的是 a 小球带正电b 小球在a点的电势能比在b点多1 5jc 小球在a点的动能比在b点多1 5jd 小球在a点的机械能比在b点多1 5j ac 解析 电场力做正功 小球带正电 a对 在a点的电势能大于在b点的电势能2 5j b错 由能量守恒知道c正确 机械能a点处小于b点处2 5j d错 4 电荷量q 2 0 10 5c的电荷在匀强电场中由a点移动至b点时电场力做的功为6 0 10 4j 若把它从a点移至电场中的c点 电场力做的功为 3 0 10 4j 已知a b连线与a c连线夹角为120 ab 9 0cm ac 4 5cm 求a b两点的电势差和电场强度 巩固基础 1 两个等量正点电荷位于x轴上 关于原点o呈对称分布 下列能正确描述x轴上的电场强度e随位置x变化规律的图像是 a 2 如图所示 在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷q 从m点无初速度释放一带有恒定负电荷的小物块 小物块在q形成的电场中运动到n点静止 则小物块从m点运动到n点的过程中 下列说法中正确的是 a 小物块所受电场力逐渐增大b 小物块具有的电势能逐渐增大c q形成的电场中m点的电势高于n点的电势d 小物块电势能变化量的大小等于克服摩擦力做的功 d a 4 如图所示 两个固定的相同细环相距一定的距离 同轴放置 o1 o2分别为两环的圆心 两环分别带有均匀分布的等量异种电荷 一带正电的粒子从很远处沿轴线飞来并穿过两环 则在带电粒子运动过程中 a 在o1点粒子加速度方向向右b 从o1到o2过程粒子电势能一直增加c 轴线上o1点左侧存在一点 粒子在该点动能最小d 轴线上o1点右侧 o2点左侧都存在场强为零的点 它们关于o1 o2连线中点对称 d 5 如图所示 为某一点电荷所形成的一族电场线 a b c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从o点射入电场的运动轨迹 其中b虚线为一圆弧 ab的长度等于bc的长度 且三个粒子的电荷量大小相等 不计粒子重力 则以下说法正确的是 a a一定是正粒子的运动轨迹 b和c一定是负粒子的运动轨迹b 由于ab的长度等于bc的长度 故uab ubcc a虚线对应的粒子的加速度越来越小 c虚线对应的粒子的加速度越来越大 b虚线对应的粒子的加速度大小不变d b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对应的粒子的质量 cd 提升能力 6 如图所示为一带正电粒子 重力不计 绕负电荷q旋转 假设该粒子运动轨道为椭圆 a点为离电荷q最近的点 b点为离电荷q最远的点 则在粒子由a点运动至b点的过程中 下列说法正确的是 a 所受库仑力逐渐减小b 速度逐渐减小c 电势能逐渐减少d 电势逐渐升高 abd b 8 如图所示 在y轴上关于o点对称的a b两点有等量同种电荷 q 在x轴上c点有点电荷 q 且co od ado 60 下列说法中正确的是 a o点的电场强度为零b d点的电场强度为零c 若将点电荷 q从o移向c 电势能增大d 若将点电荷 q从o移向c 电势能增大 bd 9 假设空间某一静电场的电势 随x变化情况如图所示 根据图中信息可以确定下列说法中正确的是 a 空间各点场强的方向均与x轴垂直b 电荷沿x轴从o移到x1的过程中 一定不受电场力的作用c 正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中 电场力做正功 电势能减少d 负电荷沿x轴从x4移到x5的过程中 电场力做负功 电势能增加 d 解析 只有电势 随x变化图线为平行x轴部分 场强方向才与x轴垂直 选项a错误 电荷沿x轴从0移到x1的过程中 所受电场力与等势面垂直 电场力不做功 选项b错误 正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中 电场力做负功 电势能增加 选项c错误 负电荷沿x轴从x4移到x5的过程中 电场力做负功 电势能增加 选项d正确 10 2012广东 右图是某种静电矿料分选器的原理示意图 带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后 分落在收集板中央的两侧 对矿粉分离的过程 下列表述正确的有 a 带正电的矿粉落在右侧b 电场力对矿粉做正功c 带负电的矿粉电势能变大d 带正电的矿粉电势能变小 bd 解析 不管带正电还是负电 电场力做正功 电势能减小 正电荷受的电场力向左故在左边 负电荷在右边 选bd 11 如图所示 a b c d是某匀强电场中的四个点 它们正好是一个矩形的四个顶点ab cd l ad bc 2l 电场线与矩形所在平面平行 已知a b d点的电势分别为20v 24v和12v 一个质子以速度v0经过b点 速度方向与bc成45 角 经过一段时间质子经过c点 不计质子的重力 则 a a点的电势低于c点电势b 电场强度方向由b指向dc 质子从b点运动到c点 电场力做功8evd 质子从b点运动到c点 电场力做功10ev c 再上台阶 12 在光滑绝缘的水平面上 用长为2l的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球a和b a球的带电量为 2q b球的带电量为 3q 组成一带电系统 如图所示 虚线mp为ab两球