[理化生]第二单元电场能的性质ppt课件

1、第二单元第二单元 电场能的性质电场能的性质复习课考纲要求 电势能、电势、等势面电势能、电势、等势面 () () 电势差电势差 () () 匀强电场中电势差与匀强电场的关系匀强电场中电势差与匀强电场的关系 () ()高考考什么？【20082008安徽】安徽】1818在光滑的绝缘水平面上，有一个正方在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形的形的abcdabcd，顶点，顶点a a、c c处分别固定一个正点电荷，电荷量处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于b b点，自点，自由释放，粒子将沿着对角线由释放，粒子将沿着对角线bdbd往复运动

2、。粒子从往复运动。粒子从b b点运点运动到动到d d点的过程中点的过程中A A先作匀加速运动，后作匀减速运动先作匀加速运动，后作匀减速运动B B先从高电势到低电势，后从低电势先从高电势到低电势，后从低电势 到高电势到高电势C C电势能与机械能之和先增大，后减小电势能与机械能之和先增大，后减小D D电势能先减小，后增大电势能先减小，后增大abcd【0909安徽高考】安徽高考】16.16.如图所示，在平面内有一个以为圆心、如图所示，在平面内有一个以为圆心、半径半径R=0.1mR=0.1m的圆，的圆，P P为圆周上的一点，、两点连线与轴正为圆周上的一点，、两点连线与轴正方向的夹角为。若空间存在沿轴负

3、方向的匀强电场，场方向的夹角为。若空间存在沿轴负方向的匀强电场，场强大小，则、两点的电势差可表示为强大小，则、两点的电势差可表示为A. A. B. B. C. C. D. D. 10sin (V)opU 10sin (V)opU10cos (V)opU 10cos (V)opU【1111安徽高考】安徽高考】1818图（图（a a）为示管的原理图。如果在电）为示管的原理图。如果在电极极YYYY之间所加的电压图按图（之间所加的电压图按图（b b）所示的规律变化，在）所示的规律变化，在电极电极XXXX之间所加的电压按图（之间所加的电压按图（c c）所示的规律变化，则）所示的规律变化，则在荧光屏上会看

4、到的图形是在荧光屏上会看到的图形是亮斑荧光YYXXXYY偏转电极电子枪Xtt1t2t12t13t1t1UxUyOO图(a)图(b)图(c)屏ABC D 【1111安徽高考】安徽高考】2020如图（如图（a a）所示，两平行正对的金属）所示，两平行正对的金属板板A A、B B间加有如图（间加有如图（b b）所示的交变电压，一重力可忽略）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P P处。若在处。若在t0t0时时刻释放该粒子，粒子会时而向刻释放该粒子，粒子会时而向A A板运动，时而向板运动，时而向B B板运动，板运动，并最终打在并最终打在A

5、 A板上。则板上。则t0t0可能属于的时间段是可能属于的时间段是A A B BC C D D 004Tt0324TTt034TtT098TTtPtUABUO-UOOT/2TAB图(a)图(b)怎样备考？【知识必会】 1. 电势能的概念 v 电势能：电势能：与重力势能一样，电荷在电场中也具有势能，与重力势能一样，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫电势能这种势能叫电势能. .1.1.定义定义：电荷在电场中某点具有的电势能等于电荷在电场中某点具有的电势能等于静电力把静电力把它从该点移到零势能面位置时所做的功。它从该点移到零势能面位置时所做的功。2.2.静电力做功与静电力做功与电势能的变化电势能的变化

6、： 电场力对电荷做电场力对电荷做正功正功，电势能，电势能减少减少；电场；电场力对电荷做力对电荷做负功负功，电势能，电势能增加增加. .且电势能的改且电势能的改变量与电场力做功的关系是变量与电场力做功的关系是W WEEp p. .3. 3. 计算公式计算公式：EpEpqq. .4. 4. 相对性相对性：电势能是相对的：电势能是相对的5. 5. 系统性系统性：它是电荷与电场共同具有的它是电荷与电场共同具有的. .6. 6. 矢标量矢标量：标量：标量 正正 负表示大小负表示大小2.电势的概念电势电势1.1.定义：定义：电荷在电场中电势能与它电荷量的比值。也等电荷在电场中电势能与它电荷量的比值。也等于

7、于某点相对零电势的电势差某点相对零电势的电势差。2.2.标矢量标矢量：是标量是标量3.3.计算公式计算公式：EpEp/ /q q 由电场本身因素决定，与检验电荷无关。由电场本身因素决定，与检验电荷无关。4.4.相对性：相对性：相对与零势面相对与零势面点评点评：类似于重力场中的高度某点相对参考面的高度：类似于重力场中的高度某点相对参考面的高度差为该点的高度差为该点的高度2电势能高低的四种判断方法判断角度判断角度判断方法判断方法做功判断法做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加电荷电势法电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大，负

8、电荷正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大在电势低的地方电势能大2电势能高低的四种判断方法公式法公式法由由E Ep pqqp p将将qqp p的大小、正负号一起代入公的大小、正负号一起代入公式，式，E Ep p的正值越大，电势能越大，的正值越大，电势能越大，E Ep p的负值越的负值越小，电势能越大小，电势能越大能量守能量守恒法恒法在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之电势能增加反之电势能增加3、等势面的概念v 等势面等势面1 1定义定义：电场中电势

9、相等的点所组成的面为等势面电场中电势相等的点所组成的面为等势面2 2特点特点（1 1）各点电势相等）各点电势相等（2 2）等势面上任意两点间的电势差为零）等势面上任意两点间的电势差为零（3 3）电荷沿着等势面运动，电场力不做功）电荷沿着等势面运动，电场力不做功（4 4）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其面为等）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其面为等势面势面等势面的特点（续）（5 5）匀强电场，电势差相等的等势面间距离相等，点电）匀强电场，电势差相等的等势面间距离相等，点电荷形成的电场，电势差相等的等势面间距不相等，越荷形成的电场，电势差相等的等势面间距不相等，越向外距离越大向外距离越

10、大（6 6）等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等）等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等（7 7）电场线跟等势面垂直，且由电势高的面指向电势低）电场线跟等势面垂直，且由电势高的面指向电势低的面的面（8 8）两个等势面永不相交）两个等势面永不相交几种常见的典型电场的等势面比较电场电场等势面等势面(实线实线)图样图样重要描述重要描述匀强电场匀强电场垂直于电场线的一垂直于电场线的一簇平面簇平面点电荷点电荷的电场的电场以点电荷为球心的以点电荷为球心的一簇球面一簇球面几种常见的典型电场的等势面比较电场电场等势面等势面(实线实线)图样图样重要描述重要描述等量异种等量异种点电荷的点电荷的电场电场连

11、线的中垂面上的连线的中垂面上的电势为零电势为零等量同种等量同种正点电荷正点电荷的电场的电场连线上，中点电势连线上，中点电势最低，而在中垂线最低，而在中垂线上，中点电势最高上，中点电势最高4、电势差的概念v 电势差电势差1.1.定义定义：电场中两点间电势的差值。：电场中两点间电势的差值。2.2.移动电荷做功与电势差的关系移动电荷做功与电势差的关系：电荷从电场中的一点电荷从电场中的一点移到另一点，电场力做的功跟其电量的比值移到另一点，电场力做的功跟其电量的比值等于等于这两这两点的电势差，点的电势差，U UABAB=W=WABAB/q/q，单位：单位：V V3.3.标矢量标矢量：标量标量4.4.影响

12、因素影响因素：由电场本身性质决定，与移到电荷：由电场本身性质决定，与移到电荷q q及电场及电场力做功力做功W W无关。无关。 点评点评：电势差很类似于重力场中的高度差物体从重：电势差很类似于重力场中的高度差物体从重力场中的一点移到另一点，重力做的功跟其重量的比力场中的一点移到另一点，重力做的功跟其重量的比值叫做这两点的高度差值叫做这两点的高度差h hW/GW/G电势与电势差的理解注意：注意：（1 1）高度是相对的与参考面的选取有关，而高度差是）高度是相对的与参考面的选取有关，而高度差是绝对的与参考面的选取无关同样电势是相对的与零绝对的与参考面的选取无关同样电势是相对的与零电势的选取有关，而电势

13、差是绝对的，与零电势的选电势的选取有关，而电势差是绝对的，与零电势的选取无关取无关（2 2）一般选取无限远处或大地的电势为零当零电势选）一般选取无限远处或大地的电势为零当零电势选定以后，电场中各点的电势为定值定以后，电场中各点的电势为定值（3 3）电场中）电场中A A、B B两点的电势差等于两点的电势差等于A A、B B的电势之差的电势之差, ,即即U UAB=AAB=AB,B,沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低. .5.匀强电场中电场强度与电势差的关系1.1.关系式关系式：U UEdEd。即即 两点间的电势差等于场强和这两两点间的电势差等于场强和这两点间沿匀强电场方向的距离的乘积点间沿

14、匀强电场方向的距离的乘积2.2.电场强度的方向和大小电场强度的方向和大小：v 电场中，电场强度的方向是指电势降低最快的方电场中，电场强度的方向是指电势降低最快的方向。在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场线向。在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场线方向每单位距离上降低的电势。方向每单位距离上降低的电势。重点、难点突破等势面与电场线的关系电场力做功的特点及计算方法电势与电场强度的区别和联系电场中的功能关系一、电场力做功的特点及计算方法特点特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有关电场力做功与路径无关，只与初末位置有关. .计算方法计算方法：1.1.由求功公式计算由求功公式计算W WFsc

15、os Fscos ，此式只适用于匀强电，此式只适用于匀强电场场. . 2.2.由电场力做功与电势能的改变关系计算由电场力做功与电势能的改变关系计算W WqUqU，对任，对任何电场都适用何电场都适用. .3.3.由动能定理计算由动能定理计算W W电电W W非电非电Ek.Ek. 4. 4.由能量角度计算由能量角度计算W WABAB- -EEP PE EPAPA- -E EPBPB. .二、电势与电场强度的区别和联系 区别区别： 1.1.电势与电场强度的大小没有必然的联系，某点电电势与电场强度的大小没有必然的联系，某点电势为零，电场强度可以不为零，反之亦然；势为零，电场强度可以不为零，反之亦然；2.

16、2.电势反映电场能的性质，而电场强度反映电场力电势反映电场能的性质，而电场强度反映电场力的性质；的性质；3.3.电势是标量，具有相对性，而电场强度是矢量，电势是标量，具有相对性，而电场强度是矢量，不具有相对性，两者叠加的法则不同；不具有相对性，两者叠加的法则不同； 联系联系： 1.1.电势和电场强度都是由电场本身的因素决定，与电势和电场强度都是由电场本身的因素决定，与试探电荷无关；试探电荷无关；2.2.在匀强电场中有关系式在匀强电场中有关系式A AB BEd.Ed.三、等势面与电场线的关系1.1.电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面，沿电

17、场线方向电势降低最快；势面，沿电场线方向电势降低最快；2.2.电场线越密的地方，等势面越密；电场线越密的地方，等势面越密；3.3.沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功；电荷，电场力一定做功；4.4.电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具；工具；5.5.实际中测量等势点较容易，所以往往通过描述等势实际中测量等势点较容易，所以往往通过描述等势线来确定电场线线来确定电场线. .四、解决电场线、等势面、运动轨迹综合问题应注意1.1.运动轨迹不一定与电场线重合，轨迹的切线方向运动

18、轨迹不一定与电场线重合，轨迹的切线方向为该点的速度方向；为该点的速度方向；2.2.带电粒子所受合力应指向轨迹弯曲的凹侧；带电粒子所受合力应指向轨迹弯曲的凹侧；3.3.弄清力和运动的关系，揭示粒子为什么这样运动弄清力和运动的关系，揭示粒子为什么这样运动. .典例精析 四、电势与电势能的区别【例例1 1】关于电势与电势能的说法正确的是（关于电势与电势能的说法正确的是（ ）A A电荷在电场中电势高的地方电势能大电荷在电场中电势高的地方电势能大B B在电场中的某点，电量大的电荷具有的电势能比在电场中的某点，电量大的电荷具有的电势能比电量小的电荷具有的电势能大电量小的电荷具有的电势能大C C正电荷形成的

19、电场中，正电荷具有的电势能比负正电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大电荷具有的电势能大D D负电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负负电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小电荷具有的电势能小典例精析 电场力做功与电势能改变的关系【例【例2 2】有一带电荷量有一带电荷量q q3 310106 6 C C的点电荷，从电的点电荷，从电场中的场中的A A点移到点移到B B点时，克服电场力做功点时，克服电场力做功6 610104 4 J. J.从从B B点移到点移到C C点时，电场力做功点时，电场力做功9 910104 4 J. J.问：问：(1)AB(1)A

20、B、BCBC、CACA间电势差各为多少？间电势差各为多少？(2)(2)如以如以B B点电势为零，则点电势为零，则A A、C C两点的电势各为多少？电两点的电势各为多少？电荷在荷在A A、C C两点的电势能各为多少？两点的电势能各为多少？方法点拨【点拨】【点拨】用公式用公式W WqUqUABAB计算时，有两种运算法计算时，有两种运算法. .(1)(1)正负号运算法：按照符号规定把电荷量正负号运算法：按照符号规定把电荷量q q，移动过程，移动过程始、末两点电势差始、末两点电势差U UABAB及电场力的功及电场力的功W WABAB代入公式计算代入公式计算. .(2)(2)绝对值运算法：公式中绝对值运

21、算法：公式中qUqUABAB、W WABAB均为绝对值，算出均为绝对值，算出数值后再根据数值后再根据“正正( (或负或负) )电荷从电势较高的点移动到电荷从电势较高的点移动到电势较低的点时，电场力做正功电势较低的点时，电场力做正功( (或电场力做负功或电场力做负功) )；正正( (或负或负) )电荷从电势较低的点移到电势较高的点时，电荷从电势较低的点移到电势较高的点时，电场力做负功电场力做负功( (或电场力做正功或电场力做正功)”)”来判断来判断. .回扣练习1.1.如图所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置如图所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于于M M、N N 两点。两点。M

22、M处正电荷的电荷量大于处正电荷的电荷量大于N N 处正电处正电荷的电荷量，荷的电荷量，A A、B B为为M M、N N连线的中垂线上的两点。现连线的中垂线上的两点。现将一负点电荷将一负点电荷q q由由A A点沿中垂线移动到点沿中垂线移动到B B点，在此过程中，点，在此过程中，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( () )A Aq q的电势能逐渐减小的电势能逐渐减小B Bq q的电势能逐渐增大的电势能逐渐增大C Cq q的电势能先增大后减小的电势能先增大后减小D Dq q的电势能先减小后增大的电势能先减小后增大回扣练习2.2.带电油滴在匀强电场带电油滴在匀强电场E E中的运动轨迹如图中虚线所中的

23、运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下示，电场方向竖直向下. .若不计空气阻力，则此带电油若不计空气阻力，则此带电油滴从滴从a a运动到运动到b b的过程中，能量变化情况为的过程中，能量变化情况为( ( ) )A.A.动能减小动能减小B.B.电势能增加电势能增加 C.C.动能和电势能之和减小动能和电势能之和减小 D.D.重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加回扣练习 3 3. .如图所示，如图所示，A A、C C是以正点电荷是以正点电荷Q Q为圆心的某一圆周上为圆心的某一圆周上的两点，的两点，B B是线段是线段ACAC的中点。现将一正电荷从的中点。现将一正电荷从A A经经B B移到

24、移到C C，则，则 ( () ) A A从从A A到到C C，电场力对该电荷一直做正功，电场力对该电荷一直做正功B B从从A A到到C C，电场力对该电荷一直不做功，电场力对该电荷一直不做功C C该电荷在该电荷在A A、B B、C C三点时的电势能大小三点时的电势能大小 关系是关系是E Ep pB B E Ep pA A E Ep pC CD D该电荷在该电荷在A A、B B、C C三点时所受电场力的三点时所受电场力的 大小关系是大小关系是 F FB B F FA A F FC C 典例精析 电势与电场强度的区别和联系【例【例3 3】如图所示，】如图所示，a a、b b、c c为同一直线上的三

25、点，为同一直线上的三点，其中其中c c为为abab的中点，已知的中点，已知a a、b b两点的电势分别为两点的电势分别为aa1 1 V V，bb9 V9 V，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是( () )A.A.该电场在该电场在c c点的电势一定为点的电势一定为5 V5 VB.aB.a点处的场强点处的场强EaEa一定小于一定小于b b点处的场强点处的场强EbEbC.C.正电荷从正电荷从a a点运动到点运动到b b点过程中电势能一定增大点过程中电势能一定增大D.D.正电荷只受电场力作用，从正电荷只受电场力作用，从a a点运动到点运动到b b点过程中点过程中动能一定增大动能一定增大回扣练习1.

26、1.如图甲所示，如图甲所示，A A、B B是电场中的一条直线形的电场线，是电场中的一条直线形的电场线，若将一个带正电的点电荷从若将一个带正电的点电荷从A A由静止释放，它只在电场由静止释放，它只在电场力作用下沿电场线从力作用下沿电场线从A A向向B B运动过程中的速度图象如图运动过程中的速度图象如图乙所示乙所示. .比较比较A A、B B两点的电势和场强两点的电势和场强E E，下列说法正确，下列说法正确的是的是( ( ) )A.A.A AB B，E EA AEEB B B. B.A AEEB BC.C.A AB B，E EA AEEB B D. D.A AB B，E EA AEEB B回扣练习

27、2 2某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( () )A Ac c点场强大于点场强大于b b点场强点场强B Ba a点电势低于点电势低于b b点电势点电势C C若将一试探电荷若将一试探电荷q q由由a a点释放，它将沿电场线运动到点释放，它将沿电场线运动到b b点点D D若在若在d d点再固定一点电荷点再固定一点电荷Q Q，将一试探电荷，将一试探电荷q q由由a a 移至移至b b的过程中，电势能减小的过程中，电势能减小 典例精析 等势面与电场线的关系【例例3 3】如图所示，虚线方框内为一匀强电场，如图所示，虚线方框内为一匀强电场，A A、B

28、 B、C C为该电场中的三个点为该电场中的三个点. .已知已知AA12 V12 V，BB6 V6 V，CC6 V.6 V.试在该方框中作出该电场的示意图试在该方框中作出该电场的示意图( (即画出几即画出几条电场线条电场线) )，并要求保留作图时所用的辅助线，并要求保留作图时所用的辅助线( (用虚线用虚线表示表示) )，若将一个电子从，若将一个电子从A A点移到点移到B B点，电场力做多少电点，电场力做多少电子伏特的功？子伏特的功？回扣练习 1. 1.如图虚线如图虚线a a、b b、c c代表电场中三个等势面，相邻等代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即势面之间的电势差相等，即Ua

29、bUabUbcUbc，实线为一带负电，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P P、Q Q是这条轨迹上的两点，据此可知是这条轨迹上的两点，据此可知( () )A.PA.P点的电势高于点的电势高于Q Q点的电势点的电势B.B.带电质点在带电质点在P P点具有的电势能比在点具有的电势能比在Q Q点具有的电势点具有的电势能大能大C.C.带电质点通过带电质点通过P P点时的动能比通过点时的动能比通过Q Q点时大点时大D.D.带电质点通过带电质点通过P P点时的加速度比通过点时的加速度比通过Q Q点时大点时大2 2 （20122012天

30、津卷）天津卷）. .两个固定的等量异号点电荷所产生电两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中速度从图中A A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中( )( )A A做直线运动，电势能先变小后变大做直线运动，电势能先变小后变大 B B做直线运动，电势能先变大后变小做直线运动，电势能先变大后变小C C做曲线运动，电势能先变小后变大做曲线运动，电势能先变小后变大 D D做曲线运动，电势能先变大后变小做曲线运动，电势能先变大后变小典例精析 电场中的功能关系方法点拨典例精析 电场中的功能关系【例【例4 4】一个不带电的金属板，表面有很薄的光滑绝缘，】一个不带电的金属板，表面有很薄的光滑绝缘，与水平方向成与水平方向成角放置。金属板上角放置。金属板上B B、C C两点间的距离为两点间的距离为L L，在金属板上方的在金属板上方的A A点固定一个带电荷量为点固定一个带电荷量为Q Q的点电荷，的点电荷，金属板处在金属板处在Q Q的电场中。已知