高中物理【电场能的性质】复习课件

1、高中物理【电场能的性质】复习课件高中物理【电场能的性质】复习课件1判断电势的高低：(1)沿电场线方向，电势越来越_(2)判断出UAB的正负，再由UAB_ _，比较A、B的大小，若UAB0，则_ _，若UAB0，则_.2比较电势能的大小：做功判断法：电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较_的地方移向电势能较_的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较_的地方移向电势能较_的地方低A BA BA B小小大大1判断电势的高低：低A BA EaEdEaEd解析在两等量异种电荷产生的电场中，根据电场分布规律和电场的对称性可以判断，b、d两点电势相同，均大于c点电势，b、d

2、两点场强大小相同但方向不同，选项A、B正确，C错误将q沿圆周由a点移至c点，Q对其不做功，Q对其做正功，所以q的电势能减小，选项D正确答案ABD解析在两等量异种电荷产生的电场中，根据电场分布规律和电场变式题组1关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是()A电场强度的方向处处与等电势面垂直B电场强度为零的地方，电势也为零C随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向AD变式题组1关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是2将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等a、b为电场中的两点，则()

3、Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高C检验电荷q在a点的电势能比在b点的大D将检验电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做负功解析2将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场1几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇_点电荷的电场以点电荷为_的一簇_等量异种点电荷的电场在连线的中垂线上，电势为_等量同种正点电荷的电场在连线上,中点电势最_，而在连线的中垂线上，中点电势最_平面球心球面零低高1几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要2.在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨

4、迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况2.在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法例2如图，一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上下列说法正确的是()A该粒子可能带正电B该粒子经过B点时的速度最大C该粒子经过B点时的加速度一定为零D该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能例2如图，一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动，A该

5、粒子可能带正电B该粒子经过B点时的速度最大C该粒子经过B点时的加速度一定为零D该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能F解析运动轨迹弯曲方向即受力方向吸引力一定带负电B点是两等量正电荷连线的中点EB=0aB=0Epqq0EpB Ubc，又电场力做功WqU，则WabWbc，粒子由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量4图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电(1)判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向(2)判断电场力(或场强)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强的方向(3)判断电场力做功的

6、正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧方法提炼(1)判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处1vt图象：根据vt图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化2x图象：(1)电场强度的大小等于x图线的斜率大小，电场强度为零处，x图线存在极值，其切线的斜率为零(2)在x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向(3)在x图象中分析电荷移动

7、时电势能的变化，可用WABqUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断1vt图象：根据vt图象的速度变化、斜率变化(即加速度3Ex图象：(1)反映了电场强度随位移变化的规律(2)E0表示场强沿x轴正方向；E0表示场强沿x轴负方向(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定3Ex图象：(1)反映了电场强度随位移变化的规律例3两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线所在水平面的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2 C、质量为1 kg的小物块从C点静止释放，其运动的vt图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图

8、中标出了该切线)则下列说法正确的是()AB点为中垂线上电场强度最大的点，场强E2 V/mB由C点到A点的过程中物块的电势能先减小后变大C由C点到A点的过程中，电势逐渐升高DAB两点电势差UAB5 V例3两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线所在水平面AB点为中垂线上电场强度最大的点，场强E2 V/mB由C点到A点的过程中物块的电势能先减小后变大C由C点到A点的过程中，电势逐渐升高DAB两点电势差UAB5 VaB=2 m/s2根据qEma，得E1 V/m由C点到A点的过程中:EKEpAB点为中垂线上电场强度最大的点，场强E2 V/maB变式题组5空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x

9、变化的图象如图,下列说法正确的是()AO点的电势最低 Bx1和x3两点的电势相等Cx2和x2两点的电势相等 Dx2的电势最高xxEEEE最高最低电场关于坐标原点O对称分布，则x2和x2两点的电势相等变式题组5空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随6两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是()Aq1、q2为等量异种电荷BN、C两点间场强方向沿x轴负方向CN、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大D将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小两者均为正电荷斜率：E正电荷从N移

10、到D，由Epq知，电势能先减小后增大，6两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点1功能关系(1)若只有电场力做功，_与动能之和保持不变；(2)若只有电场力和重力做功，_、_、动能之和保持不变；(3)除重力外，其他各力对物体所做的功等于物体_的变化(4)所有力对物体所做功的代数和，等于物体_的变化2电场力做功的计算方法(1)由公式WFlcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：WqElcos .(2)由WqU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)由电势能的变化来计算：WABEpAEpB.电势能电势能重力势能机械能动能1功能关

11、系电势能电势能重力势能机械能动能例4如图，虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m2.01011 kg、电荷量为q1.0105 C，从a点由静止开始经电压为U100 V的电场加速后，垂直于匀强电场方向进入匀强电场中，从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30角已知PQ、MN间距离为20 cm，带电粒子的重力忽略不计求：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度v1；(2)匀强电场的场强大小；(3)ab两点间的电势差例4如图，虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一例4如图，虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m2.0101

12、1 kg、电荷量为q1.0105 C，从a点由静止开始经电压为U100 V的电场加速后，垂直于匀强电场方向进入匀强电场中，从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30角已知PQ、MN间距离为20 cm，带电粒子的重力忽略不计求：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度v1；例4如图，虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一(2)匀强电场的场强大小；(3)ab两点间的电势差vyv1(2)匀强电场的场强大小；vyv1变式题组7两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电

13、力作用下运动，取无限远处的电势为零，则()Aq由A向O的运动是匀加速直线运动Bq由A向O运动的过程电势能逐渐减小Cq运动到O点时的动能最大Dq运动到O点时电势能为零变式题组7两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点Aq由A向O的运动是匀加速直线运动Bq由A向O运动的过程电势能逐渐减小Cq运动到O点时的动能最大Dq运动到O点时电势能为零解析负试探电荷q在A点由静止释放，在电场力的作用下从A向O做变加速直线运动，且电场力做正功，电势能减小，负试探电荷q通过O点后在电场力的作用下向下做变减速运动，因此q运动到O点时的速度最大，动能最大，因无限远处的电势为零，则O点的电势0，所以q在O点的电势能不

14、为零，Aq由A向O的运动是匀加速直线运动解析负试探电荷q在AvF电mgF弹vF电mgF弹1.电荷在电场中运动时，电场力做功将引起电势能与其他形式的能相互发生转化，电荷的机械能不再守恒2要搞清几个功能关系：重力做功等于重力势能的变化，电场力做功等于电势能的变化，弹簧弹力做功等于弹性势能的变化，合外力做功等于动能的变化3无论能量如何变化，总是满足能量守恒定律特别提醒1.电荷在电场中运动时，电场力做功将引起电势能与其他形式的能1如图，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面下列判断正确的是()A1、2两点的场强相等 B1、3两点的场强相等C1、2两点的电势相等 D2、3两点的电势相等1如图，

15、实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面2如图，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是()AO点的电场强度为零，电势最低BO点的电场强度为零，电势最高C从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高D从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低2如图，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O3如图，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A.已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出下列关于试探电荷的动能Ek

16、与离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是()3如图，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A.已知壳解析当试探电荷在球壳内部运动时，不受静电力作用，做匀速直线运动，故动能Ek不变试探电荷的动能越来越大，但增大得越来越慢arF解析当试探电荷在球壳内部运动时，不受静电力作用，试探电4如图，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，M30.M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、P、F表示已知MN，PF；点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则()A点电荷Q一定在MP的连线上B连接PF的线段一定在同一等势面上C将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做

17、负功DP大于M4如图，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、A点电荷Q一定在MP的连线上B连接PF的线段一定在同一等势面上C将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功DP大于M解析由于MN，PF，所以点电荷Q到M和N的距离相等，到P和F的距离相等，即过F作MN的中垂线，然后作FP的中垂线，两中垂线的交点为点电荷Q所在的位置.Q正试探电荷与Q同号，所以受斥力作用，故将其从P点搬运到N点时，电场力做正功；由几何关系知点电荷Q距M的距离大，距P的距离小，所以MP.A点电荷Q一定在MP的连线上解析由于MN，P5如图，一电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30的光滑绝缘斜面底部的C点，斜面上有A

18、、B两点，且A、B和C在同一直线上，A和C相距为L，B为AC中点现将一带电小球从A点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度正好又为零，已知带电小球在A点处的加速度大小为，静电力常量为k，求：(1)小球运动到B点时的加速度大小(2)B和A两点间的电势差(用Q和L表示)5如图，一电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30的光滑绝缘(1)小球运动到B点时的加速度大小FmgFN(1)小球运动到B点时的加速度大小FmgFN(2)B和A两点间的电势差(用Q和L表示)(2)B和A两点间的电势差(用Q和L表示)1. 如图，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等在O点处有固定点电荷已知b点电势高于

19、c点电势若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则()A两过程中电场力做的功相等B前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C前一过程中，粒子电势能不断减小D后一过程中，粒子动能不断减小3456789101112121. 如图，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间答案C345678910111212答案C3456789101112122将两金属球P、Q固定，让球P带上正电后，形成稳定的电场如图所示，已知实线为电场线，虚线为等势面，其中A、B、C、D为静电场中的四点，则()AC、D两点的电场强度相同，电势相等BA、B两点的电势相同，电场强度不同

20、C将电子从A点移至B点，电场力做负功D将电子从A点移至D点，电势能增大3456789101112122将两金属球P、Q固定，让球P带上正电后，形成稳定的电场如解析C、D两点在同一等势面上，电势相等，但场强方向不同，故电场强度不相同，则A选项错误；A、B两点不在同一等势面上，电势不相同，场强方向相反，电场强度不同，故B选项错误；由题图可知从A点移至B点电势降低，故将电子从A点移至B点，电场力做负功，则C选项正确；A点、D点在同一等势面上，故将电子从A点移至D点，电场力不做功，电势能不变，故D选项错误答案C345678910111212解析C、D两点在同一等势面上，电势相等，但场强方向不同，3如图

21、甲，Q1、Q2是两个固定的点电荷，其中Q1带正电在它们连线的延长线上有a、b两点，一带正电的试探电荷以一定的初速度从a点沿直线经b点向远处运动，其vt图象如图乙所示若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释放，则该试探电荷()A一定做加速运动B可能先做加速运动，后做减速运动C电势能可能增加D运动过程中所在位置的电势逐渐升高3456789101112123如图甲，Q1、Q2是两个固定的点电荷，其中Q1带正电在解析根据试探电荷的速度时间图象可知，b点的加速度为零，正电荷在ab上做减速运动，所以Q2带负电，且电荷量小于Q1所带的电荷量因此在Q1左侧的合电场方向向左，若将带正电的试探电荷从Q1左侧由静止释

22、放，则该试探电荷一定向左做加速运动，电场力做正功，电势能减小，电势降低，A正确，B、C、D错误答案A345678910111212解析根据试探电荷的速度时间图象可知，b点的加速度为零，4某区域的电场线分布如图，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向，粒子的重力忽略不计在O到A运动过程中，下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势随位移x的变化图线可能正确的是()3456789101112124某区域的电场线分布如图，其中间一根电场线是直线，一带正电解析由题图可知，从O到A

23、点，电场线先由密到疏，再由疏到密，电场强度先减小后增大，方向不变，因此粒子受到的电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，故A错误，B正确；沿着电场线方向电势降低，而电势与位移的图象的斜率表示电场强度，因此C错误；由于电场力做正功，导致粒子电势能减小，则动能增加，且图象的斜率先减小后增大，故D错误答案B345678910111212解析由题图可知，从O到A点，电场线先由密到疏，再由疏到密5如图，在xOy坐标系中，x轴上关于y轴对称的A、C两点固定等量异种点电荷Q、Q，B、D两点分别位于第二、四象限，ABCD为平行四边形，边BC、AD分别与y轴交于E、F，以下说法正确的是()AE、F两点电势相等

24、BB、D两点电场强度相同C试探电荷q从B点移到D点，电势能增加D试探电荷q从B点移到E点和从F点移到D点，电场力对q做功相同3456789101112125如图，在xOy坐标系中，x轴上关于y轴对称的A、C两点固解析等量异种点电荷Q、Q连线的垂直平分线是一条等势线，所以y轴是一条等势线，E、F的电势相等，故A正确根据电场线的分布情况和对称性可知，B、D两点电场强度相同，故B正确根据顺着电场线电势降低可知，B点的电势高于D点的电势，而正电荷在电势高处电势能大，所以试探电荷q从B点移到D点，电势能减小，故C错误由以上分析可知，B、E间的电势差等于F、D间的电势差，根据电场力做功公式WqU得知q从B

25、点移到E点和从F点移到D点，电场力对q做功相同，故D正确答案ABD345678910111212解析等量异种点电荷Q、Q连线的垂直平分线是一条等势线6如图，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹粒子先经过M点，再经过N点可以判定()A粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力BM点的电势高于N点的电势C粒子带正电D粒子在M点的动能大于在N点的动能3456789101112126如图，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的解析电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密集，场强越大M点所在区域电场线比N点所在区域电场线疏，所以M点的场强小，粒子在M点受到的电场力小，故

26、A错误沿电场线方向，电势逐渐降低从总的趋势看，电场线的方向是从M到N的，所以M点的电势高于N点的电势，故B正确如图所示，用“速度线与力线”的方法，即在粒子运动的始点M作上述两条线，显然电场力的方向与电场线的方向基本一致，所以粒子带正电，C正确由于粒子的速度方向与电场力方向的夹角为锐角，所以电场力做正功，粒子的电势能减小，由能量守恒知其动能增加，故D错误答案BC345678910111212解析电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密集，场强越大7两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列

27、关于带电粒子的判断正确的是（ ）A带正电B速度先增大后减小C电势能先增大后减小D经过b点和d点时的速度大小相同3456789101112127两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示解析根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知，粒子带负电，选项A错误；粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减小后增大，电势能先增大后减小，选项B错误，C正确；因为b、d两点在同一等势面上，所以在b、d两点的电势能相同，所以粒子经过b点和d点时的速度大小相同，选项D正确答案CD345678910111212解析根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知，粒子带负电，选项8如图，虚线a、b、c代表电

28、场中一簇等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线为一带正电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，质点先后通过这条轨迹上的P、Q两点，对同一带电质点，据此可知()A三个等势线中，a的电势最高B带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大C带电质点通过P点时的电场力比通过Q点时大D带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大3456789101112128如图，虚线a、b、c代表电场中一簇等势线，相邻等势线之间解析根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直，画出P、Q两点处场强的方向如图所示则可知，三个等势线中a的电势最低，故A错误质点从P到Q的过程，电场力做负功，质点的电势能增大，动

29、能减小，则质点通过P点时的动能比通过Q点时大，在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小，故B正确，D错误；根据电场线的疏密程度可知，P点的电场强度大于Q点，则带电质点在P点受到的电场力大于Q点，故C正确答案BC345678910111212解析根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直，画出P、Q两9如图甲，真空中有一半径为R、电荷量为Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示，则()Ax2处场强和x1处的场强大小相等、方向相同B球内部的电场为匀强电场Cx1、x2两点处的电势相同D假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动，则从x1移到R处电场力做的功大于从R移到x2处电场力做的功3456789101112129如图甲，真空中有一半径为R、电荷量为Q的均匀带电球体，解析