2011届物理一轮复习课件：6.2《电场能的性质》

第2课时电场能的性质,考点自清,一、电场力做功与电势能1.电荷在电场中移动时,电场力做功跟重力做功相似,只与电荷的始末位置有关,与电荷经过的无关.电场力做功的计算公式:W=qU;在匀强电场中,电场力做的功W=qEd,其中d为沿电场线方向的位移.2.电场力对电荷做正功,电势能;电场力对电荷做负功,电势能.电场力做功等于电势能变化的负值,即WAB=EpA-EpB.3.电荷在某点具有的电势能,等于把它从该点移动到零势能面位置时电场力所做的功.电势能是相对的,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.,路径,减少,增加,二、电势1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用表示.在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时,电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负.2.公式:(与试探电荷无关)3.单位:伏特(V)4.电势与电场线的关系:沿电场线方向电势降低.(电场线指向电势降低的方向)5.零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零),电场力所做的功,有,三、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.2.等势面的特点(1)等势面一定和电场线垂直.(2)等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功.(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.(4)电场线越密的地方,等差等势面越密.四、电势差与电场强度1.电势差:电荷q在电场中A、B两点间移动时,电场力所做的功WAB,跟它的电荷量q的比值,叫做A、B间的电势差,也叫电压.,公式:.单位:伏(V).2.电势差与电势的关系:UAB=,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值.3.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积即U=Ed,也可以写作(如图1所示).特别提醒电势具有相对性,而电势差与零电势点的选取无关,电势差具有绝对性.,图1,热点一电场中的功能关系,热点聚焦,对电场力做功的理解可类比重力做功.电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加.1.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.2.电场力做功的特点:电场力对某电荷做的功与路径无关,只与初、末位置的电势差有关.,3.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=qElE,式中lE为电荷初末位置在电场方向上的距离.(2)由电场力做功与电势能变化关系计算,WAB=-EAB=qUAB,对任何电场都适用.当UAB0,q0或UAB0;否则WaBaAB.粒子在A、B、C三点的动能大小关系EkCEkBEkAC.粒子在A、B、C三点的电势能大小关系EpCEpBEpAD.粒子由A运动到B和由B运动到C静电力做的功相等解析A、B、C三点的场强关系为ECEBEA,A对;由A到C的过程,静电力一直做正功,B对;静电力做正功,电势能减小,EpC2|W34|,选项A错,B正确;由点电荷P的运动轨迹可知,P、Q两电荷的库仑力为引力,只能异号,C选项错;若P的初速度方向的延长线与O之间的距离为零,则P只能沿电场线做直线运动,轨迹不可能为曲线,D选项也是错误的,故选B.答案B,2.如图11所示,平行于纸面有一匀强电场(电场未画出),在纸面内建立一个直角坐标系xOy,以O为圆心,做半径r=2cm的圆.如果在圆上任取一点P,设OP与x轴正方向的夹角为,P点的电势与角函数关系满足=80cos(-30)+10V.则下列说法正确的是()图11A.当=90时,P点的电势为10VB.当=330时,P点的电势与当=90时P点的电势相等,C.该电场强度的方向与x轴负方向成60角斜向下D.该圆周上电势最低的点是=30时的P点解析=90时,=50V;当=330时,=50V,B对;如下图,由=50V知,A、B为等势点,AB连线为等势面,作OC垂直于AB,可知场强沿CO方向向下,与x轴夹角为30,C错;当=210时,=-70V,是圆周上的电势最低点.答案B,3.如图12所示,在粗糙的斜面上固定一点电荷Q,在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块,小物块在电荷Q的电场中沿斜面运动到N点静止,则从M到N的过程中()图12A.小物块所受的电场力减小B.小物块的电势能可能增加C.小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功D.M点的电势一定高于N点的电势,解析Q为点电荷,由于M点距点电荷Q的距离比N点小,所以小物块在N点受到的电场力小于在M点受到的电场力,选项A正确;由小物块的初、末状态可知,小物块从M到N的过程先加速再减速,而重力和摩擦力均为恒力,所以电荷间的库仑力为斥力,电场力做正功,电势能减小,选项B错误;由功能关系可知,克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和,故选项C正确;因不知Q和物块的电性,无法判断电势高低,选项D错误.答案AC,4.如图13所示,半径为R的环形塑料管竖直放置,AB为该环的水平直径,且管的内径远小于环的半径,AB及其以下部分处于水平向左的匀强电场中,管的内壁光滑.现将一质量为m,带电荷量为+q的小球从管中A点由静止释放,已知qE=mg,则以下说法中正确的是()A.小球释放后,到达B点时速度为零,并在BDA间往复运动B.小球释放后,第一次达到最高点C时恰好对管壁无压力C.小球释放后,第一次和第二次经过最高点C时对管壁的压力之比为15D.小球释放后,第一次经过最低点D和最高点C时对管壁的压力之比为51,图13,解析小球由A到B,重力不做功,电场力做正功,故到达B的速度不为零,A错;小球第一次通过C时,重力做功WG=-mgR,电场,答案CD,5.如图14所示,光滑绝缘的细杆竖直放置,它与以正电荷Q所在位置为圆心的某圆交于B、C两点,质量为m、带电荷量为-q的有孔小球穿在杆上从A点无初速滑下,已知qQ,AB=h,小球滑到B点时的速度大小为,求:图14(1)小球从A滑到B的过程中电场力做的功.(2)A、C两点间的电势差.,解析分析小球从A到B的过程,小球受重力、电场力、杆的弹力三个力的作用.重力做正功,由于小球在该过程中是靠近+Q,所以它们之间的电场力(引力)做正功,小球受到的杆的弹力一直与速度垂直而不做功,由动能定理可求电场力的功.根据题意及图形可以看出,B、C在同一个等势面上,所以A、B之间与A、C之间的电势差相等.(1)小球从A滑到B的过程中,根据动能定理可得,(2)因为小球从A滑到B的过程电场力做的功答案,6.在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0105N/C,方向与x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.010-8C,质量m=1.010-2kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0m/s,如图15所示.(g取10m/s2)试求:(1)物块向右运动的最大距离.(2)物块最终停止的位置.,图15,解析(1)设物块向右运动的最大距离为xm,由动能定理得-mgxm-E|q|xm=0-mv02可求得xm=0.4m(2)因Eqmg,物块不可能停止在O点右侧,设最终停在O点左侧且离O点为x处.由动能定理得E|q|xm-mg(xm+x)=0可得x=0.2m答案(1)0.4m(2)O点左侧0.2m处,7.如图16所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8m.有一质量500g的带电小环套在直杆上,正以某一速度,沿杆匀速下滑,小环离开杆后正好通过C端的正下方P点处.(g取10m/s2)求:图16(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向.(2)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0.(3)小环运动到P点的动能.,解析(