高中高三物理电场的能的性质复习课件

1、13 3 电场的电场的能能的性质的性质2 1电场力做功特点及其与电势能电场力做功特点及其与电势能变化的关系变化的关系 （1）电场力做功只与始末位电场力做功只与始末位置置 ，与路径，与路径 .有关有关无关无关3 （2）电场力做功与电势能变化的关系：电场力做功与电势能变化的关系：电场力做功等于电荷电势能的电场力做功等于电荷电势能的 ，或或 者者 说电说电 场力场力 做功等于电做功等于电 荷荷 电势能电势能 增增 量的量的 .电场力做正功，电势电场力做正功，电势能能 ；克服电场力做功，电势；克服电场力做功，电势能能 .在只有电场力做功在只有电场力做功 的的 情情 况下，况下，电电 场场 力力 做做

2、功功 的的 过过 程是程是 和和 相相互转化的过程互转化的过程.wab=-ep=ek变化量变化量负值负值减小减小增大增大电势能电势能动能动能4 2电势能电势能ep （1）定义：因电场对电荷有定义：因电场对电荷有 而而产生的由电荷产生的由电荷 决定的能量叫决定的能量叫电势能电势能. （2）电势能是电势能是 ，具有，具有 ，通，通常取无穷远处或常取无穷远处或 为电势能的零点为电势能的零点. （3）电势能大小的计算电势能大小的计算 电荷的电势能在数值上等于把电荷从这电荷的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为点移到电势能为 处电场力所做的功处电场力所做的功.作用力作用力相对位置相对位置标量标量相

3、对性相对性大地大地零零5 用电场力做功是电势能变化的量度来用电场力做功是电势能变化的量度来计算：电场力做正功，电势能减少；电计算：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力做功场力做负功，电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化的多少和电势能的变化 相等，这是相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法判断电荷电势能如何变化的最有效方法. 用用epa=qa来计算，计算时务必严格来计算，计算时务必严格带符号运算，带符号运算，ep的正、负表示电势能的的正、负表示电势能的多少多少. （4）正电荷在电势正电荷在电势 处电势能大；负处电势能大；负电荷在电势电荷在电势 处电势能小处电势能

4、小.数值数值高高高高6 3电势电势 （1）定义：电荷在电场中某点的电势能定义：电荷在电场中某点的电势能与电荷量的与电荷量的 . （2）表达式：表达式： 单位：伏特（单位：伏特（v），且有），且有1v=1j/c. （3）物理意义：反映电场中某点物理意义：反映电场中某点 的的性质性质.电场中某一点的电势在数值等于电场中某一点的电势在数值等于 电荷在那一电荷在那一 点点 所具所具 有有 的的 电电 势势 能；或能；或 者等者等 于于 由该点移动到参考点由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功（零电势点）时电场力所做的功.比值比值.paaoaaewqq或能能单位单位单位正电荷单位正电荷7 （4）

5、电势具有电势具有 ，是，是 ，其正负只表示比零电势高还是低其正负只表示比零电势高还是低.通通常取无限远或地球的电势为零常取无限远或地球的电势为零.电荷电荷在合电场中某点的电势等于各个电场在合电场中某点的电势等于各个电场在该点的电势的在该点的电势的 .相对性相对性标量标量代数和代数和8 （5）电势高低判断：顺着电场线方向电势高低判断：顺着电场线方向电势越低，电场线方向是电势降低电势越低，电场线方向是电势降低 的方向；电场线总是从电势的方向；电场线总是从电势 的等势的等势面指向电势面指向电势 的等势面；在电场线为的等势面；在电场线为直线的电场中，电荷只在电场力作用下直线的电场中，电荷只在电场力作用

6、下从静止开始运动，正电荷从静止开始运动，正电荷 电场线方电场线方向运动，负电荷向运动，负电荷 电场线方向运动电场线方向运动.最快最快较高较高较低较低顺着顺着逆着逆着9 （6）电势的唯一性和固定性：电电势的唯一性和固定性：电场中某点的电势在选取零势面前提场中某点的电势在选取零势面前提下是唯一的，它的大小与放入该点下是唯一的，它的大小与放入该点电荷电荷q ，与是否放入电，与是否放入电荷荷 .它决定于电场的源电荷及它决定于电场的源电荷及空间位置空间位置.无关无关无关无关10 4等势面等势面 （1）定义：电场中电势相等的点构成的定义：电场中电势相等的点构成的面面.人为引入，实际并不存在人为引入，实际并

7、不存在. （2）意义：用等势面来表示电势的高低意义：用等势面来表示电势的高低. （3）等势面的特点：等势面的特点：同一等势面上的同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力任意两点间移动电荷电场力 做功；做功；等等势面一势面一 定定 跟跟 电电 场场 线线 ；电场电场 线线总总 是从是从 电电 势势 的等势面指向电势的等势面指向电势 的等势面；的等势面；等势面互不相交、互不相切；等势面互不相交、互不相切； 的地方电场线也密的地方电场线也密.不不垂直垂直较高较高较低较低等差等势面密等差等势面密11 （4）典型电场的等势面：匀强电场；典型电场的等势面：匀强电场；点电荷电场；等量的点电荷电场点电荷电场；等

8、量的点电荷电场. （5）画出等势面是正确画出电场线画出等势面是正确画出电场线的前提和有效途径的前提和有效途径.12 5电势差电势差 （1）定义：电荷在电场中由一点移动定义：电荷在电场中由一点移动到另一点时，电场力所做的功到另一点时，电场力所做的功 与与 电荷电荷 量量 的的 .电势差等于电场中两点电电势差等于电场中两点电势之差势之差.电势差是从电势差是从 角度表征电角度表征电场性质场性质. （2）表达式：表达式： 适用于一切电适用于一切电场；或场；或uab=a-b，且，且uab=-uba，uac=uab+ubc.比值比值能量能量ababwuq，13 （3）电势差与试探电荷无关，电势差与试探电荷

9、无关，属于电场本身，与零电势点选择属于电场本身，与零电势点选择无关无关. （4）匀强电场中两点间电势差匀强电场中两点间电势差等于场强和这两点间等于场强和这两点间 距离的乘积距离的乘积u=ed.场强方向上场强方向上14 6电势差与电场强度关系电势差与电场强度关系 （1）电场方向是电势降低最快的方向电场方向是电势降低最快的方向.在匀强电场中，沿任意方向电势降低是在匀强电场中，沿任意方向电势降低是均匀的均匀的. （2）在匀强电场中，场强在数值上等于在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势，沿场强方向每单位距离上降低的电势，e=u/d. 注意：注意：上式只适用于匀强电场；上式只适

10、用于匀强电场；d是是沿场方向上的距离沿场方向上的距离.15 7电场线和等势面的关系电场线和等势面的关系 （1）要牢记常见的电场的电场线和要牢记常见的电场的电场线和等势面：孤立的正（负）点电荷的电等势面：孤立的正（负）点电荷的电场、等量异种（同种）点电荷的电场、场、等量异种（同种）点电荷的电场、匀强电场、点电荷与带电平板间的电匀强电场、点电荷与带电平板间的电场场.16 （2）电场线、等势面的特点和电场线与电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系：等势面间的关系：电场线的方向为该电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小；的大小；电场线互不相交，

11、等势面也电场线互不相交，等势面也互不相交；互不相交；电场线和等势面在相交处电场线和等势面在相交处互相垂直；互相垂直；电场线的方向是电势降低电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向；的方向，而且是降低最快的方向；电电场线密的地方等差等势面密；等差等势场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密面密的地方电场线也密.17 1.电场强度，电势，电场线，等势电场强度，电势，电场线，等势面之间有什么联系？面之间有什么联系？ (1)电场线与电势的联系：沿着电场电场线与电势的联系：沿着电场线方向，电势越来越低；电场线方向线方向，电势越来越低；电场线方向是电势降低最快的方向是电势降低最快的

12、方向.18 (2)电场线与等势面的联系：电场线越密电场线与等势面的联系：电场线越密的地方，等差等势面也越密，电场线与的地方，等差等势面也越密，电场线与通过该处的等势面垂直通过该处的等势面垂直. (3)电场强度数值与电势数值无直接关系，电场强度数值与电势数值无直接关系，场强大的地方电势不一定高；场强大小场强大的地方电势不一定高；场强大小相等的各点电势不一定相等，场强为零相等的各点电势不一定相等，场强为零的电势不一定为零；反之也一样的电势不一定为零；反之也一样.19 2.如何判断电势的高低，电势能大小、如何判断电势的高低，电势能大小、正负？正负？ (1)根据场源电荷判断：根据场源电荷判断： 离正的

13、场源电荷越近，电势越高，正检离正的场源电荷越近，电势越高，正检验电荷的电势能验电荷的电势能(为正值为正值)越大，负检验越大，负检验电荷的电势能电荷的电势能(为负值为负值)越小；离负的场越小；离负的场源电荷越近，电势越低，正检验电荷的源电荷越近，电势越低，正检验电荷的电势能电势能(为负值为负值)越小，负检验电荷的电越小，负检验电荷的电势能势能(为正值为正值)越大越大.20 (2)根据电场线判断：根据电场线判断： 顺着电场线的方向，电势逐渐降低，顺着电场线的方向，电势逐渐降低，正检验电荷正检验电荷(或负检验电荷或负检验电荷)的电势的电势能减少能减少(增加增加)；逆着电场线方向，；逆着电场线方向，电

14、势逐渐升高，正检验电荷电势逐渐升高，正检验电荷(负检验负检验电荷电荷)的电势能增加的电势能增加(减少减少).21 (3)根据电场力做功判断：根据电场力做功判断： 电场力对正电荷做正功时，正电荷由电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势高电势(电势能大电势能大)的点移向低电势的点移向低电势(电势能小电势能小)的点；电场力对负电荷的点；电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势做正功时，负电荷由低电势(电势能电势能大大)的点移向高电势的点移向高电势(电势能小电势能小)的点的点.电场力做负功时，与上述情况相反电场力做负功时，与上述情况相反.22 3怎样计算电场力做功？怎样计算电场力做功？ 由功的定义式由功

15、的定义式w=fl来计算，式中来计算，式中f为恒力，仅在匀强电场中使用为恒力，仅在匀强电场中使用. 用电场力做功与电势能变化的关系来用电场力做功与电势能变化的关系来计算，即计算，即wab=epaepb或者或者wab=-ep.23 用用wab=quab来计算，只与始末位置来计算，只与始末位置的电势差有关，该式适用于一切电场的电势差有关，该式适用于一切电场.计计算时：算时：一是一是严格带符号运算，功的正、严格带符号运算，功的正、负表示电场力做功的正、负；负表示电场力做功的正、负；二是二是只取只取绝对值进行计算，功的正、负借助于力绝对值进行计算，功的正、负借助于力与移动方向间关系确定与移动方向间关系确

16、定. 用动能定理来计算，用动能定理来计算，w电电+w其他其他=ek.24 4你知道几种典型电场的电势分布特你知道几种典型电场的电势分布特点吗？点吗？ 下面均以无穷远处为零电势点，场下面均以无穷远处为零电势点，场强为零强为零.孤立正孤立正点电荷点电荷电势电势离电荷越远电势越低，每点的电势为正离电荷越远电势越低，每点的电势为正等势等势面面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密面，离场源电荷越近，等势面越密孤立负孤立负点电荷点电荷电势电势离点电荷越远电势越高，每点的电势为负离点电荷越远电势越高，每点的电势为负等势等势面面以场源电荷为球心

17、的一簇簇不等间距的球以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密面，离场源电荷越近，等势面越密25等量同种等量同种负点电荷负点电荷总的电势总的电势每点电势为负值每点电势为负值两电荷两电荷连线上连线上由连线的一端到另一端电势先升由连线的一端到另一端电势先升高再降低，中点电势最高不为高再降低，中点电势最高不为零零两电荷两电荷连线中连线中垂线上垂线上中点电势最低，由中点至无穷远中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升高至零处逐渐升高至零等量同种等量同种正点电荷正点电荷总的电势总的电势每点电势为正值每点电势为正值两电荷两电荷连线上连线上由连线的一端到另一端电势先降由连线的一端到另一端

18、电势先降低再升高，中点电势最低不为低再升高，中点电势最低不为零零26等量同种等量同种正点电荷正点电荷两电荷两电荷连线中连线中垂线上垂线上中点电势最高，由中点至无穷远处中点电势最高，由中点至无穷远处逐渐降低至零逐渐降低至零等量异种等量异种点电荷点电荷总的电总的电势势中垂面有正电荷的一边电势为正，中垂面有正电荷的一边电势为正，有负电荷的一边电势为负有负电荷的一边电势为负两电荷两电荷连线上连线上由正电荷到负电荷电势逐渐降低，由正电荷到负电荷电势逐渐降低，中点电势为零中点电势为零两电荷两电荷连线中连线中垂线上垂线上中垂面是一个等势面，电势为零中垂面是一个等势面，电势为零27 1.只存在电场力时电场的能

19、的性质的描只存在电场力时电场的能的性质的描述及其相互关系述及其相互关系 （1）活用等势面）活用等势面 如图所示，图中如图所示，图中k、l、m为静电场中为静电场中3个相距较近的等势面，一带电粒子射个相距较近的等势面，一带电粒子射入此静电场中后，沿入此静电场中后，沿abcde轨迹运动，轨迹运动，已知已知klm，且粒子在，且粒子在ab段做段做减速运动，下列判断中正确的是减速运动，下列判断中正确的是( )cd28 a.粒子带负电粒子带负电 b.粒子在粒子在a点的加速度大于在点的加速度大于在b点的加点的加速度速度 c.粒子在粒子在a点与点与e点的速度大小相等点的速度大小相等 d.粒子在粒子在a点的电势能

20、小于在点的电势能小于在d点的电点的电势能势能29 如图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直如图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子的等间距平行直线，两粒子m、n质量相等，所质量相等，所带电荷的绝对值也相等，现将带电荷的绝对值也相等，现将m、n从虚线从虚线 上的上的o点以相同速率射出，点以相同速率射出， 两粒子在电场中运动的轨迹两粒子在电场中运动的轨迹 分别如图中两条实线所示分别如图中两条实线所示.点点 a、b、c为实线与虚线的交点，为实线与虚线的交点， 已知已知o点电势高于点电势高于c点点.若若 不计重力，则（不计重力，则（ ）bd30 a.m带负电荷，带负电荷，n带正电荷带正

21、电荷 b.n在在a点的速度与点的速度与m在在c点的速点的速度大小相同度大小相同 c.n在从在从o点运动至点运动至a点的过程点的过程中克服电场力做功中克服电场力做功 d.m在从在从o点运动至点运动至b点的过程点的过程中，电场力对它做的功等于零中，电场力对它做的功等于零31 （2）活用电场线）活用电场线 如图所示，在如图所示，在x轴上关于原点轴上关于原点o对称的两点固定放置等量异种点电对称的两点固定放置等量异种点电荷荷+q和和-q，x轴上的轴上的p点位于点位于-q的右侧的右侧.下列判断正确的是（下列判断正确的是（ ）ac32 a在在x轴上还有一点与轴上还有一点与p点电场强度点电场强度相同相同 b在

22、在x轴上还有两点与轴上还有两点与p点电场强度点电场强度相同相同 c若将一试探电荷若将一试探电荷+q从从p点移至点移至o点，电势能增大点，电势能增大 d若将一试探电荷若将一试探电荷+q从从p点移至点移至o点，电势能减小点，电势能减小33 某静电场的电场线分布如图所示，某静电场的电场线分布如图所示，图中图中p、q两点的电场强度的大小分别为两点的电场强度的大小分别为ep和和eq，电势分别为，电势分别为p和和q，则（，则（ ） aepeq，pq bepeq，pq cepeq，pq depeq，pq a34 （3）识图用图）识图用图 有一静电场，其电势有一静电场，其电势随坐标随坐标x的的改变而变化，变化

23、的图线如图改变而变化，变化的图线如图(a)所示所示.试在图试在图(b)中画出该静电场的场强中画出该静电场的场强e随随x变化的图线变化的图线(设场强沿设场强沿x轴正方向时取正轴正方向时取正值值).3536 空间某一静电场的电势空间某一静电场的电势在在x轴上分布轴上分布如图所示，如图所示，x轴上轴上b、c两点电场强度在两点电场强度在x方方向上的分量分别是向上的分量分别是ebx、ecx，下列说法中正，下列说法中正确的有（确的有（ ） aebx的大小大于的大小大于ecx的大小的大小 bebx的方向沿的方向沿x轴正方向轴正方向 c电荷在电荷在o点受到的电场点受到的电场 力在力在x方向上的分量最大方向上的分量最大 d负电荷沿负电荷沿x轴从轴从b移到移到c的过程中，电的过程中，电场力先做正功，后做负功场力先做正功，后做负功ad37 2.电场力与其他力共同作用下带电体的能电场力与其他力共同作用下带电体的能量问题量问题 如图所示，固定于同一条竖直线上的如图所示，固定于同一条竖直线上的a、b是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量均为量均为q，其中，其中a带正电，带正电，b带负电，带负电，dc是它们连线的垂直平分线，是它们连线的垂直平分线，a、b、c三点三点构成一边