高考物理大一轮复习浙江专用人教课件第六章静电场62

第二节电势能·电势·电势差第二节电势能·电势·电势差-2--2--3-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.电场力做功特点:电场力做功与路径无关

,只与电荷的初、末

位置有关(电荷及电场一定时)。

2.电场力做功计算方法:(1)用WAB=FlABcosθ求电场力的功,仅适用于匀强

电场。

(2)用WAB=qUAB求电场力的功,适用于所有

电场。

(3)用电场力做功与电势能变化的关系WAB=-ΔEp来计算,这种方法在知道电势能的值时比较方便。(4)用动能定理求,WAB+W非电=ΔEk,这种方法适合复合场中电场力做功的计算。-3-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-4-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.电场力做功与电势能改变的关系:(1)内容:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少

;

电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加

。

(2)表达式:WAB=EpA-EpB=-ΔEp。4.电势能:(1)定义:电荷在电场中具有的与位置有关的能量。(2)特点:系统性和相对性,前者指电势能为电荷和电场

所共有,后者指电荷在某点的电势能的大小随零势能面的不同而不同

。

-4-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.电场力做功-5-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(3)计算方法:①EpA=qφA,使用时,若电荷为正(或负)电荷,则q取“+”(或“-”)号;若电势为正(或负)值,则φ取“+”(或“-”)号。②EpA=WAO,即电荷在A点的电势能等于把电荷由A点

移到零势能点

电场力做的功。

(4)矢标性:电势能是标量,有正负,表示大小。-5-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(3)计算方法-6-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.定义:选好零电势点后,某点的电势等于该点与零电势点间的电势差;电势等于检验电荷在该点的电势能与电荷量的比值。

2.特点:电势具有相对性,即电场中某一点的电势与零电势点的选取有关,零电势点选的不同,该点的电势会不同;但两点的电势差与零电势点的选取无关

(选填“有关”或“无关”)。

特别提醒

(1)电势是描述电场本身的能的性质的物理量,由电场本身决定,而电势能反映电荷在电场中某点所具有的势能,由电荷与电场共同决定。-6-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-7-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五1.定义:(1)电荷q在电场中一点A移动到另一点B时,电场力做的功WAB与电荷量q的比值

叫AB两点的电势差,表达式:

(2)电势差等于电势之差,即UAB=φA-φB。2.矢标性:有正负,但无方向,是标

量。若UAB>0,则φA>

φB,反之,UAB<0,则φA<

φB。(后两空均选填“>”或“<”)

3.匀强电场中电势差与电场强度的关系:(1)关系式:U=Ed

,其中d为电场中两点间沿电场方向

的距离。

(2)电场强度的大小与方向:大小在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势

。方向是电势降低最快

的方向。

-7-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五1.定义:(1-8-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.定义:电场中电势相等

的点构成的面叫等势面。

2.特点:(1)等势面一定与电场线垂直

;(2)同一等势面上移动电荷电场力不做功

;(3)电场线的方向总是从电势高

的等势面指向电势低

的等势面;(4)等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。

-8-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-9-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.几种典型的等势面:-9-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.几种典型的-10-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-10-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-11-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-11-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-12-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断1.(2015·浙江选考模拟)如图所示,某电场中的一条直线,一电子从a点由静止释放,它将沿直线向b点运动,下列有关该电场情况的判断正确的是()A.该电场一定是匀强电场B.电场强度Ea一定小于EbC.电子的电势能Epa>EpbD.电子的电势能Epa<Epb答案解析解析关闭一条电场线,不能确定该电场是不是匀强电场,也不能比较Ea和Eb的大小情况,故A、B选项错;因电子从a点由静止释放,沿直线向b运动,说明电子所受电场力方向是沿直线由a指向b,那么,电场线的方向则是由b指向a,电子在电场力作用下做正功,电势能降低,故有Epa>Epb,C对,D错。答案解析关闭C-12-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断-13-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.(2015全国理综Ⅰ)如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则()A.直线a位于某一等势面内,φM>φQB.直线c位于某一等势面内,φM>φNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功答案解析解析关闭根据题意知φN=φP,且φM>φN,故直线c、d分别位于两不同的等势面上,电场方向由M→N,选项A错误,B正确;由上述分析知φM=φQ,电子由M点运动到Q点,电场力不做功,选项C错误;电子从P点运动到Q点,电场力做正功,选项D错误。答案解析关闭B-13-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.(201-14-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.(2016·9宁波十校联考)如图所示,静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带负电,被喷工件带正电,微粒只在静电力作用下向工件运动,最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中()A.一定沿着电场线运动

B.所受电场力不断减小C.克服电场力做功 D.电势能逐渐减少D-14-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.(201-15-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.(2016·浙江大联考)电子束焊接机中的电子枪如图所示,阴极K的电势为φK,阳极A的电势为φA。仅在电场力作用下,电子(电荷量为-e)从K运动到A,则()A.A、K间的电势差为φA-φKB.电子的动能增加e(φK-φA)C.电子的电势能增加e(φA-φK)D.电子克服电场力做的功为e(φA-φK)答案解析解析关闭A、K间的电势差为UAK=φA-φK,选项A正确;电场力做的功为W=-eUKA=eUAK=e(φA-φK),由功能关系知,电子的动能增加e(φA-φK),电子的电势能减少e(φA-φK),故选项B、C、D错误。答案解析关闭A-15-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.(201-16-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五5.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a与c关于MN对称、b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是()A.b点电场强度大于d点电场强度B.b点电场强度等于d点电场强度C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能答案解析解析关闭两点电荷连线上的中点是连线上电场强度最小的点,同时也是中垂线上电场强度最大的点,所以d点电场强度大于b点电场强度,A、B错误;根据电场分布的对称性可知,C正确;正试探电荷在电势高的地方电势能大,D错误。答案解析关闭C-16-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五5.如图所示-17-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五追本溯源1.电势高低的判断-17-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五追本溯源-18-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.电势能高低的判断

-18-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.电势能高-19-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.静电感应现象导体的内部有大量的自由电荷

,对金属导体来说,是由做热振动的正离子和在它们之间做无规则热运动的自由电子组成的。如图甲所示,将一不带电金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场中,导体内的自由电子在电场力的作用下,逆着电场线定向移动,使导体一侧集聚负电荷,另一侧则集聚等量的正电荷,这种现象叫作静电感应现象

。

-19-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-20-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.静电平衡状态由于静电感应,在导体两侧出现等量异号电荷,在导体内部形成与电场E0反向的电场E',叠加后使导体内的电场强度E内=E0+E'

减弱,如图乙所示。随着导体两侧感应电荷继续增加,E'增强,合电场强度E内将逐渐减小,直到导体内部各点的合电场强度E内=0

时为止,这时导体内的自由电子不再发生定向移动,我们就说导体达到了静电平衡状态

,如图丙所示。

3.处于静电平衡状态的导体的特征(1)内部电场强度

处处为0

。

(2)静电荷只分布在导体的外表面

。

(3)整个导体是个等势体

,它的表面是个等势面

。

(4)导体表面上任何一点的电场强度方向跟该点的表面垂直

。

-20-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.静电平衡-21-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.静电平衡状态下导体上的电荷分布(1)导体内部没有电荷

,电荷只分布在导体的表面

。这是因为,假如导体内部有电荷,导体内部的电场就不可能为0,自由电荷就会发生定向移动,导体也就没有处于静电平衡状态。

(2)在导体外表面,越尖锐

的位置电荷的密度(单

位面积的电荷量)越大

,凹陷的位置几乎没有电荷

。

5.尖端放电(1)空气的电离:导体尖端的电荷密度很大

,附近的电场很强

,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”,也就是使分子中的正负电荷分离,这个现象叫作空气的电离。

-21-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.静电平衡-22-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(2)尖端放电:中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速,撞击空气中的分子,使它们进一步电离,产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这个现象叫作尖端放电。

(3)尖端放电的应用和防止:应用:避雷针

是利用尖端放电避免建筑物遭受雷击的设备。

将燃气灶中的电子打火器的放电电极做成针状,加上电压时容易产生电火花。防止:高压设备中导体的表面要尽量光滑

。

-22-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(2)尖端放-23-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五6.静电屏蔽把一个电学仪器放在封闭的金属壳里,即使壳外有电场,由于壳内电场强度保持为0

,所以外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽

。

7.静电屏蔽的应用和危害(1)应用:电子仪器和电子设备外面套有金属网罩,通信电缆外包一层铅皮等,可防止外电场的干扰。电力工人高压带电作业时,身着用金属丝网制成的衣帽、手套、鞋子,可以对人体起到静电屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飞机、飞船返回地球大气层时,由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温,在飞船的周围形成一层等离子体,它对飞船产生静电屏蔽作用,导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断。对航天员来说,这是一个危险较大的时间段。-23-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五6.静电屏蔽-24-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断6.一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是()A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同答案解析解析关闭由题图可知,B点的电场线比A点的密集,所以B点的电场强度比A点的大,A错;沿着电场线电势降落,小球表面的电势比容器内表面高,B错;电场线的方向与等势面垂直,所以B点的电场强度与该处表面垂直,C正确;由于A、B两点在同一等势面上,故电场力不做功,所以D错误。答案解析关闭C-24-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断-25-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五7.如图所示,一导体AB在点电荷Q的电场中发生静电感应,下列说法正确的是()A.导体中M、N两点的电场强度不相等B.感应电荷在M点产生的电场强度大于感应电荷在N点产生的电场强度C.如果在AB间用一导线连接,则导线中将有电流产生D.N点的电势大于M点的电势答案解析解析关闭处于静电平衡状态的导体内部各点的合电场强度为零,故A错误;感应电荷的电场强度与点电荷Q产生的电场强度大小相等,而点电荷Q在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度,故感应电荷在M点产生的电场强度大于感应电荷在N点产生的电场强度,B正确;处于静电平衡状态的导体是一个等势体,故C、D错误。答案解析关闭B-25-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五7.答案-26-考点一考点二考点三考点四题组突破1.(2016·金华十校模拟)如图所示,甲是某电场中的一条电场线,A、B是这条线上的两点,一负电荷只受电场力作用,沿电场线从A运动到B,在这一过程中,电荷的速度—时间图线如图乙所示,比较A、B两点的电势φ的高低和电场强度E的大小,正确的是()A.φA>φB

EA<EB

B.φA>φB

EA=EBC.φA>φB

EA>EB

D.φA<φB

EA=EB答案解析解析关闭据速度图象可得,负电荷的加速度恒定,由A到B做匀减速直线运动,所以EA=EB,电场强度方向由A指向B,所以φA>φB。故B项正确。答案解析关闭B-26-考点一考点二考点三考点四题组突破答案解析解析关闭-27-考点一考点二考点三考点四2.如图所示,菱形ABCD的对角线相交于O点,两个等量异种点电荷分别固定在AC连线上的M点与N点,且OM=ON,则()A.A、C两处电势、电场强度均相同B.B、D两处电势、电场强度均相同C.A、C两处电势、电场强度均不相同D.B、D两处电势、电场强度均不相同答案解析解析关闭根据等量异种点电荷的电场的分布特点和叠加原理可知,A、C两点电场强度相同,取无穷远处电势为零,沿着电场线方向电势降低,则A点电势高于C点电势,故A、C项错误;由叠加原理可知,B、D两点电场强度相同,由于B、D两点处于等势面上,则B、D两点电势相同,故D项错误,B项正确。答案解析关闭B-27-考点一考点二考点三考点四2.如图所示,菱形ABCD的-28-考点一考点二考点三考点四3.静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示,x轴正向为电场强度正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷()A.在x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能减小C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大答案解析解析关闭正电荷的电场力方向与电场强度方向相同,由题图可知,O~x1电场强度方向为正方向,x1~x4,电场强度方向为负方向,电场力做负功,电势能增大,A、B项错误;电场强度的大小先增大后减小,电场力的大小同样先增大后减小,C项正确,D项错误。答案解析关闭C-28-考点一考点二考点三考点四3.答案解析解析关闭正电-29-考点一考点二考点三考点四特别提醒

电势是反映电场中能的性质的物理量,经常比较电场中两点电势的高低,一般是根据电场线方向比较,也可根据电势能的变化比较,有时通过计算电势差比较。-29-考点一考点二考点三考点四特别提醒电势是反映电场中能-30-考点一考点二考点三考点四例1如图所示,在平面直角坐标系中有一底角是60°的等腰梯形,坐标系中有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中O(0,0)点电势为6V,A(1,)点电势为3V,B(3,)点电势为0,则由此可判定()A.C点电势为3VB.C点电势为6VC.该匀强电场的电场强度大小为100V/mD.该匀强电场的电场强度大小为100V/m答案解析解析关闭答案解析关闭-30-考点一考点二考点三考点四例1如图所示,在平面直角坐标-31-考点一考点二考点三考点四答案解析解析关闭答案解析关闭-31-考点一考点二考点三考点四答案解析解析关闭答案-32-考点一考点二考点三考点四规律总结

在匀强电场中由公式U=Ed得出“一式二结论”结论2:匀强电场中若两线段AB∥CD,且AB=CD,则UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD),如图乙所示。-32-考点一考点二考点三考点四规律总结在匀强电场中由公式-33-考点一考点二考点三考点四类题过关

如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0,点A处的电势为6V,点B处的电势为3V,则电场强度的大小为()答案解析解析关闭答案解析关闭-33-考点一考点二考点三考点四类题过关答案解析解析关-34-考点一考点二考点三考点四已知带电粒子在电场中的运动轨迹和电场线(或等势面),进而判断粒子的电性、电场的方向、动能、电势能的变化等,是考试热点题型。-34-考点一考点二考点三考点四已知带电粒子在电场中的运动轨-35-考点一考点二考点三考点四题组突破1.(2015·江苏单科,改编)一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左。不计空气阻力,则小球()A.做加速度不变化的直线运动B.做加速度变化的直线运动C.做加速度变化的曲线运动D.速率先减小后增大答案解析解析关闭小球受重力、电场力作用,合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角,故小球做曲线运动,在运动的过程中合外力先做负功后做正功,所以D正确。答案解析关闭D-35-考点一考点二考点三考点四题组突破答案解析解析关闭-36-考点一考点二考点三考点四2.如图所示,带电粒子仅在电场力作用下,从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点,则从a到b过程中,下列说法正确的是()A.粒子带负电荷B.粒子先加速后减速C.粒子加速度一直增大D.粒子的机械能先减小后增大答案解析解析关闭粒子受到的电场力沿电场线方向,故粒子带正电,故A错误;由粒子运动轨迹可知受电场力向右,所以先向左减速运动后向右加速运动,故B错误;从a点到b点,电场力先做负功,再做正功,电势能先增大后减小,动能先减小后增大,根据电场线的疏密知道电场强度先变小后变大,故加速度先减小后增大,C错误,D正确。答案解析关闭D-36-考点一考点二考点三考点四2.如图所示,带电粒子仅在电-37-考点一考点二考点三考点四特别提醒

带电粒子在电场中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。-37-考点一考点二考点三考点四特别提醒带电粒子在电场中运-38-考点一考点二考点三考点四1.电场力做功的计算方法2.电场中的功能关系(1)电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加,即W=-ΔEp。(2)如果只有电场力做功,则动能和电势能之间相互转化,动能(Ek)和电势能(Ep)的总和不变,即ΔEk=-ΔEp。-38-考点一考点二考点三考点四1.电场力做功的计算方法-39-考点一考点二考点三考点四例题(2015·全国理综Ⅱ)如图,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。-39-考点一考点二考点三考点四例题(2015·全国理综Ⅱ)-40-考点一考点二考点三考点四-40-考点一考点二考点三考点四-41-考点一考点二考点三考点四类题过关

如图所示,在O点放置一个正电荷,在过O点的竖直平面内的A点,自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m、电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°,A距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v,试求:(1)小球通过C点的速度大小。(2)小球由A到C的过程中电势能的增加量。-41-考点一考点二考点三考点四类题过关-42-考点一考点二考点三考点四-42-考点一考点二考点三考点四第二节电势能·电势·电势差第二节电势能·电势·电势差-44--2--45-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.电场力做功特点:电场力做功与路径无关

,只与电荷的初、末

位置有关(电荷及电场一定时)。

2.电场力做功计算方法:(1)用WAB=FlABcosθ求电场力的功,仅适用于匀强

电场。

(2)用WAB=qUAB求电场力的功,适用于所有

电场。

(3)用电场力做功与电势能变化的关系WAB=-ΔEp来计算,这种方法在知道电势能的值时比较方便。(4)用动能定理求,WAB+W非电=ΔEk,这种方法适合复合场中电场力做功的计算。-3-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-46-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.电场力做功与电势能改变的关系:(1)内容:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少

;

电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加

。

(2)表达式:WAB=EpA-EpB=-ΔEp。4.电势能:(1)定义:电荷在电场中具有的与位置有关的能量。(2)特点:系统性和相对性,前者指电势能为电荷和电场

所共有,后者指电荷在某点的电势能的大小随零势能面的不同而不同

。

-4-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.电场力做功-47-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(3)计算方法:①EpA=qφA,使用时,若电荷为正(或负)电荷,则q取“+”(或“-”)号;若电势为正(或负)值,则φ取“+”(或“-”)号。②EpA=WAO,即电荷在A点的电势能等于把电荷由A点

移到零势能点

电场力做的功。

(4)矢标性:电势能是标量,有正负,表示大小。-5-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(3)计算方法-48-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.定义:选好零电势点后,某点的电势等于该点与零电势点间的电势差;电势等于检验电荷在该点的电势能与电荷量的比值。

2.特点:电势具有相对性,即电场中某一点的电势与零电势点的选取有关,零电势点选的不同,该点的电势会不同;但两点的电势差与零电势点的选取无关

(选填“有关”或“无关”)。

特别提醒

(1)电势是描述电场本身的能的性质的物理量,由电场本身决定,而电势能反映电荷在电场中某点所具有的势能,由电荷与电场共同决定。-6-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-49-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五1.定义:(1)电荷q在电场中一点A移动到另一点B时,电场力做的功WAB与电荷量q的比值

叫AB两点的电势差,表达式:

(2)电势差等于电势之差,即UAB=φA-φB。2.矢标性:有正负,但无方向,是标

量。若UAB>0,则φA>

φB,反之,UAB<0,则φA<

φB。(后两空均选填“>”或“<”)

3.匀强电场中电势差与电场强度的关系:(1)关系式:U=Ed

,其中d为电场中两点间沿电场方向

的距离。

(2)电场强度的大小与方向:大小在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势

。方向是电势降低最快

的方向。

-7-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五1.定义:(1-50-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.定义:电场中电势相等

的点构成的面叫等势面。

2.特点:(1)等势面一定与电场线垂直

;(2)同一等势面上移动电荷电场力不做功

;(3)电场线的方向总是从电势高

的等势面指向电势低

的等势面;(4)等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。

-8-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-51-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.几种典型的等势面:-9-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.几种典型的-52-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-10-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-53-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-11-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五-54-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断1.(2015·浙江选考模拟)如图所示,某电场中的一条直线,一电子从a点由静止释放,它将沿直线向b点运动,下列有关该电场情况的判断正确的是()A.该电场一定是匀强电场B.电场强度Ea一定小于EbC.电子的电势能Epa>EpbD.电子的电势能Epa<Epb答案解析解析关闭一条电场线,不能确定该电场是不是匀强电场,也不能比较Ea和Eb的大小情况,故A、B选项错;因电子从a点由静止释放,沿直线向b运动,说明电子所受电场力方向是沿直线由a指向b,那么,电场线的方向则是由b指向a,电子在电场力作用下做正功,电势能降低,故有Epa>Epb,C对,D错。答案解析关闭C-12-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断-55-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.(2015全国理综Ⅰ)如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则()A.直线a位于某一等势面内,φM>φQB.直线c位于某一等势面内,φM>φNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功答案解析解析关闭根据题意知φN=φP,且φM>φN,故直线c、d分别位于两不同的等势面上,电场方向由M→N,选项A错误,B正确;由上述分析知φM=φQ,电子由M点运动到Q点,电场力不做功,选项C错误;电子从P点运动到Q点,电场力做正功,选项D错误。答案解析关闭B-13-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.(201-56-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.(2016·9宁波十校联考)如图所示,静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带负电,被喷工件带正电,微粒只在静电力作用下向工件运动,最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中()A.一定沿着电场线运动

B.所受电场力不断减小C.克服电场力做功 D.电势能逐渐减少D-14-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五3.(201-57-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.(2016·浙江大联考)电子束焊接机中的电子枪如图所示,阴极K的电势为φK,阳极A的电势为φA。仅在电场力作用下,电子(电荷量为-e)从K运动到A,则()A.A、K间的电势差为φA-φKB.电子的动能增加e(φK-φA)C.电子的电势能增加e(φA-φK)D.电子克服电场力做的功为e(φA-φK)答案解析解析关闭A、K间的电势差为UAK=φA-φK,选项A正确;电场力做的功为W=-eUKA=eUAK=e(φA-φK),由功能关系知,电子的动能增加e(φA-φK),电子的电势能减少e(φA-φK),故选项B、C、D错误。答案解析关闭A-15-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.(201-58-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五5.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a与c关于MN对称、b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是()A.b点电场强度大于d点电场强度B.b点电场强度等于d点电场强度C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能答案解析解析关闭两点电荷连线上的中点是连线上电场强度最小的点,同时也是中垂线上电场强度最大的点,所以d点电场强度大于b点电场强度,A、B错误;根据电场分布的对称性可知,C正确;正试探电荷在电势高的地方电势能大,D错误。答案解析关闭C-16-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五5.如图所示-59-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五追本溯源1.电势高低的判断-17-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五追本溯源-60-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.电势能高低的判断

-18-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.电势能高-61-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实1.静电感应现象导体的内部有大量的自由电荷

,对金属导体来说,是由做热振动的正离子和在它们之间做无规则热运动的自由电子组成的。如图甲所示,将一不带电金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场中,导体内的自由电子在电场力的作用下,逆着电场线定向移动,使导体一侧集聚负电荷,另一侧则集聚等量的正电荷,这种现象叫作静电感应现象

。

-19-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五基础夯实-62-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.静电平衡状态由于静电感应,在导体两侧出现等量异号电荷,在导体内部形成与电场E0反向的电场E',叠加后使导体内的电场强度E内=E0+E'

减弱,如图乙所示。随着导体两侧感应电荷继续增加,E'增强,合电场强度E内将逐渐减小,直到导体内部各点的合电场强度E内=0

时为止,这时导体内的自由电子不再发生定向移动,我们就说导体达到了静电平衡状态

,如图丙所示。

3.处于静电平衡状态的导体的特征(1)内部电场强度

处处为0

。

(2)静电荷只分布在导体的外表面

。

(3)整个导体是个等势体

,它的表面是个等势面

。

(4)导体表面上任何一点的电场强度方向跟该点的表面垂直

。

-20-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五2.静电平衡-63-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.静电平衡状态下导体上的电荷分布(1)导体内部没有电荷

,电荷只分布在导体的表面

。这是因为,假如导体内部有电荷,导体内部的电场就不可能为0,自由电荷就会发生定向移动,导体也就没有处于静电平衡状态。

(2)在导体外表面,越尖锐

的位置电荷的密度(单

位面积的电荷量)越大

,凹陷的位置几乎没有电荷

。

5.尖端放电(1)空气的电离:导体尖端的电荷密度很大

,附近的电场很强

,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”,也就是使分子中的正负电荷分离,这个现象叫作空气的电离。

-21-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五4.静电平衡-64-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(2)尖端放电:中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速,撞击空气中的分子,使它们进一步电离,产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这个现象叫作尖端放电。

(3)尖端放电的应用和防止:应用:避雷针

是利用尖端放电避免建筑物遭受雷击的设备。

将燃气灶中的电子打火器的放电电极做成针状,加上电压时容易产生电火花。防止:高压设备中导体的表面要尽量光滑

。

-22-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五(2)尖端放-65-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五6.静电屏蔽把一个电学仪器放在封闭的金属壳里,即使壳外有电场,由于壳内电场强度保持为0

,所以外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽

。

7.静电屏蔽的应用和危害(1)应用:电子仪器和电子设备外面套有金属网罩,通信电缆外包一层铅皮等,可防止外电场的干扰。电力工人高压带电作业时,身着用金属丝网制成的衣帽、手套、鞋子,可以对人体起到静电屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飞机、飞船返回地球大气层时,由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温,在飞船的周围形成一层等离子体,它对飞船产生静电屏蔽作用,导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断。对航天员来说,这是一个危险较大的时间段。-23-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五6.静电屏蔽-66-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断6.一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是()A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同答案解析解析关闭由题图可知,B点的电场线比A点的密集,所以B点的电场强度比A点的大,A错;沿着电场线电势降落,小球表面的电势比容器内表面高,B错;电场线的方向与等势面垂直,所以B点的电场强度与该处表面垂直,C正确;由于A、B两点在同一等势面上,故电场力不做功,所以D错误。答案解析关闭C-24-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五自我诊断-67-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五7.如图所示,一导体AB在点电荷Q的电场中发生静电感应,下列说法正确的是()A.导体中M、N两点的电场强度不相等B.感应电荷在M点产生的电场强度大于感应电荷在N点产生的电场强度C.如果在AB间用一导线连接,则导线中将有电流产生D.N点的电势大于M点的电势答案解析解析关闭处于静电平衡状态的导体内部各点的合电场强度为零,故A错误;感应电荷的电场强度与点电荷Q产生的电场强度大小相等,而点电荷Q在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度,故感应电荷在M点产生的电场强度大于感应电荷在N点产生的电场强度,B正确;处于静电平衡状态的导体是一个等势体,故C、D错误。答案解析关闭B-25-知识点一知识点四知识点二知识点三知识点五7.答案-68-考点一考点二考点三考点四题组突破1.(2016·金华十校模拟)如图所示,甲是某电场中的一条电场线,A、B是这条线上的两点,一负电荷只受电场力作用,沿电场线从A运动到B,在这一过程中,电荷的速度—时间图线如图乙所示,比较A、B两点的电势φ的高低和电场强度E的大小,正确的是()A.φA>φB

EA<EB

B.φA>φB

EA=EBC.φA>φB

EA>EB

D.φA<φB

EA=EB答案解析解析关闭据速度图象可得,负电荷的加速度恒定,由A到B做匀减速直线运动,所以EA=EB,电场强度方向由A指向B,所以φA>φB。故B项正确。答案解析关闭B-26-考点一考点二考点三考点四题组突破答案解析解析关闭-69-考点一考点二考点三考点四2.如图所示,菱形ABCD的对角线相交于O点,两个等量异种点电荷分别固定在AC连线上的M点与N点,且OM=ON,则()A.A、C两处电势、电场强度均相同B.B、D两处电势、电场强度均相同C.A、C两处电势、电场强度均不相同D.B、D两处电势、电场强度均不相同答案解析解析关闭根据等量异种点电荷的电场的分布特点和叠加原理可知,A、C两点电场强度相同,取无穷远处电势为零,沿着电场线方向电势降低,则A点电势高于C点电势,故A、C项错误;由叠加原理可知,B、D两点电场强度相同,由于B、D两点处于等势面上,则B、D两点电势相同,故D项错误,B项正确。答案解析关闭B-27-考点一考点二考点三考点四2.如图所示,菱形ABCD的-70-考点一考点二考点三考点四3.静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示,x轴正向为电场强度正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷()A.在x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能减小C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大答案解析解析关闭正电荷的电场力方向与电场强度方向相同,由题图可知,O~x1电场强度方向为正方向,x1~x4,电场强度方向为负方向,电场力做负功,电势能增大,A、B项错误;电场强度的大小先增大后减小,电场力的大小同样先增大后减小,C项正确,D项错误。答案解析关闭C-28-考点一考点二考点三考点四3.答案解析解析关闭正电-71-考点一考点二考点三考点四特别提醒

电势是反映电场中能的性质的物理量,经常比较电场中两点电势的高低,一般是根据电场线方向比较,也可根据电势能的变化比较,有时通过计算电势差比较。-29-考点一考点二考点三考点四特别提醒电势是反映电场中能-72-考点一考点二考点三考点四例1如图所示,在平面直角坐标系中有一底角是60°的等腰梯形,坐标系中有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中O(0,0)点电势为6V,A(1,)点电势为3V,B(3,)点电势为0,则由此可判定()A.C点电势为3VB.C点电势为6VC.该匀强电场的电场强度大小为100V/mD.该匀强电场的电场强度大小为100V/m答案解析解析关闭答案解析关闭-30-考点一考点二考点三考点四例1如图所示,在平面直角坐标-73-考点一考点二考点三考点四答案解析解析关闭答案解析关闭-31-考点一考点二考点