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1、一、靜電力做功的特點(diǎn)與電勢(shì)能1.靜電力做功的特點(diǎn)(1)在電場中移動(dòng)電荷時(shí)電場力做功與路徑無關(guān),只與初、末位置知識(shí)梳理有關(guān),可見靜電力做功與重力做功相似。(2)在勻強(qiáng)電場中,電場力做的功W=qEd,其中d為沿電場線方向的位移。 2.電勢(shì)能(1)定義:電荷在電場中某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。(2)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量,WAB=EpA-EpB。(3)電勢(shì)能的相對(duì)性:電勢(shì)能是相對(duì)的,通常把電荷在離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在地球表面的電勢(shì)能規(guī)定為零。 二、電勢(shì)和等勢(shì)面1.電勢(shì)(1)定義:電荷在電場中某點(diǎn)的電勢(shì)能與它的
2、電荷量的比值。(2)定義式:=。(3)矢標(biāo)性:電勢(shì)是標(biāo)量,其大小有正負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高(低)。(4)相對(duì)性:電勢(shì)具有相對(duì)性,同一點(diǎn)的電勢(shì)因零電勢(shì)點(diǎn)的選取不同而不同。(5)沿著電場線方向電勢(shì)逐漸降低。pEq 2.等勢(shì)面(1)定義:電場中電勢(shì)相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面。(2)特點(diǎn)a.電場線跟等勢(shì)面垂直,即場強(qiáng)的方向跟等勢(shì)面垂直。b.在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場力不做功。c.電場線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。d.等差等勢(shì)面越密的地方電場強(qiáng)度越大;反之越小。 三、電勢(shì)差1.定義:電場中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值。2.移動(dòng)電荷做功與電勢(shì)差的關(guān)系:電荷在電場中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí),電場力做的
3、功與電荷量的比值等于電勢(shì)差。公式UAB=。單位:伏特,符號(hào)V。3.影響因素:電勢(shì)差U AB由電場本身的性質(zhì)決定,與移動(dòng)的電荷q及電場力做的功WAB無關(guān),與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)。注意電 勢(shì) 、 電 勢(shì) 能 具 有 相 對(duì) 性 ,要 確 定 電 場 中 某 點(diǎn) 的 電 勢(shì) 或 電 荷 在 電場 中 某 點(diǎn) 具 有 的 電 勢(shì) 能 必 須 選 取 零 電 勢(shì) 點(diǎn) 或 零 勢(shì) 能 位 置 ,但 電 勢(shì) 能 的 變化 和 電 勢(shì) 差 具 有 絕 對(duì) 性 ,與 零 勢(shì) 能 位 置 、 零 電 勢(shì) 點(diǎn) 的 選 取 無 關(guān) 。ABWq 四、勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1.電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式:U=Ed,
4、其中d為勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離。2.電場強(qiáng)度的方向和大小電場中,電場強(qiáng)度的方向是指電勢(shì)降落最快的方向,在勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢(shì)。 1.在靜電場中()A.電場強(qiáng)度處處為零的區(qū)域內(nèi),電勢(shì)一定也處處為零B.電場強(qiáng)度處處相同的區(qū)域內(nèi),電勢(shì)一定也處處相同C.電場強(qiáng)度的方向總是跟等勢(shì)面垂直D.電勢(shì)降低的方向就是電場強(qiáng)度的方向答案C電場強(qiáng)度的大小和電勢(shì)的高低沒有直接關(guān)系,不能根據(jù)電場強(qiáng)度的大小判斷電勢(shì)的高低,也不能根據(jù)電勢(shì)的高低判斷電場強(qiáng)度的大小,A、B均錯(cuò)。電場強(qiáng)度的方向一定跟等勢(shì)面垂直,C對(duì)。沿電場強(qiáng)度的方向電勢(shì)降低,但電勢(shì)降低的方向不一定是電場強(qiáng)度
5、的方向,D錯(cuò)。 2.如圖所示,三條虛線表示某電場中的三個(gè)等勢(shì)面,其電勢(shì)分別為1=10V、2=20V、3=30V,一個(gè)帶電粒子只受電場力作用,按圖中實(shí)線軌跡從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),則以下說法錯(cuò)誤的是()A.粒子帶負(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度C.粒子在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的加速度D.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能 答案B電場線方向總是垂直于等勢(shì)面,且由高電勢(shì)指向低電勢(shì),即電場線指向左側(cè)。物體在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合外力指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè),由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可看出它所受到的電場力向右,即粒子帶負(fù)電,A選項(xiàng)對(duì);粒子從A運(yùn)動(dòng)到B時(shí),逆著電場線運(yùn)動(dòng),電場力做正功,粒子的動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小,
6、所以D選項(xiàng)對(duì),B選項(xiàng)錯(cuò);A點(diǎn)的電場線比B點(diǎn)的密,則粒子在A點(diǎn)所受到的電場力大于在B點(diǎn)所受到的電場力,即粒子在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的加速度,C選項(xiàng)對(duì)。 3.(多選)如圖所示,AC、BD為圓的兩條互相垂直的直徑,圓心為O,半徑為r,將等電荷量的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上,它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱,+q與O的連線和OC的夾角為30,下列說法正確的是()A.A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是A=CB.B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是B=DC.O點(diǎn)的場強(qiáng)大小為D.O點(diǎn)的場強(qiáng)大小為2kqr 23kqr 答案AC等量異種點(diǎn)電荷的連線的中垂線為一條等勢(shì)線,故A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是A=C,A正確;B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是BD,B錯(cuò)誤;+q
7、點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場強(qiáng)與-q點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場強(qiáng)的大小均為,方向與BD方向均成60角,合場強(qiáng)方向水平向右,根據(jù)電場疊加原理知合場強(qiáng)為,C正確D錯(cuò)誤。2kqr 2kqr 4.如圖甲所示,A、B是某電場中一條電場線上的兩點(diǎn)。一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷僅受電場力作用,從A點(diǎn)沿電場線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在此過程中,該點(diǎn)電荷的速度隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是()A.A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B.A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等C.A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)的電勢(shì)高 D.A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)的電勢(shì)低 答案C由點(diǎn)電荷的速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律可知,帶負(fù)電的點(diǎn)電荷是做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),故A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的小,負(fù)電荷的動(dòng)能減
8、小,電勢(shì)能增加,對(duì)應(yīng)位置的電勢(shì)減小,因此C對(duì)。 重難一電場力做功的計(jì)算、電場中的功能關(guān)系重難突破1.電場力做功的計(jì)算方法(1)WAB=qUAB(普遍適用);(2)W=qElcos(適用于勻強(qiáng)電場);(3)W AB=-Ep=EpA-EpB(從能量角度求解);(4)W電+W非電=Ek(由動(dòng)能定理求解)。2.帶電粒子在電場中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)正負(fù)功的判斷(1)粒子速度方向一定沿軌跡的切線方向,粒子合力方向一定沿電場線指向軌跡彎曲的凹側(cè)。 (2)電場力方向與速度方向夾角小于90,電場力做正功;夾角大于90,電場力做負(fù)功。3.功能關(guān)系(1)若只有電場力做功,電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變;(2)若只有電場力和重力做
9、功,電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變;(3)除重力之外,其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化;(4)合力對(duì)物體所做的功,等于物體動(dòng)能的變化。 注意解 決 電 場 力 做 功 問 題 時(shí) 應(yīng) 注 意 以 下 兩 點(diǎn) :(1)利 用 電 場 線 的 特 點(diǎn) 、 等 勢(shì) 面 的 特 點(diǎn) 來 分 析 電 場 力 做 功 情 況 。(2)應(yīng) 用 公 式 WAB=qUAB計(jì) 算 時(shí) ,WAB、 q、 UAB一 般 都 要 帶 正 、 負(fù) 號(hào) 計(jì) 算 。 典例1如圖所示,在O點(diǎn)處固定一個(gè)正電荷,在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn),自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球下落的軌跡如圖中虛線所
10、示,它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓相交于B、C兩點(diǎn),O、C在同一水平線上, BOC=30,A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點(diǎn)時(shí)的速度為v,試求:(1)小球通過C點(diǎn)時(shí)的速度大小。(2)小球由A到C的過程中電場力做的功。 解析(1)因B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等,小球由B到C只有重力做功,由動(dòng)能定理有:mgRsin30=m-mv2得:vC=。12 2Cv 122v gR(2)由A到C應(yīng)用動(dòng)能定理有:WAC+mgh=m-0得:WAC=m-mgh=mv2+mgR-mgh。 答案(1)(2)mv2+mgR-mgh12 2Cv12 2Cv 12 122v gR 12 12 在解決電場中的能量問題時(shí)常用到的基本規(guī)
11、律有動(dòng)能定理、能量守恒定律,有時(shí)也會(huì)用到功能關(guān)系。(1)應(yīng)用動(dòng)能定理解決問題需研究合力的功(或總功)。(2)應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢(shì)能和其他形式能間的轉(zhuǎn)化。(3)應(yīng)用功能關(guān)系解決問題需明確電場力做功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 1-1如圖所示表示某靜電場等勢(shì)面的分布,電荷量為1.610-9C的正電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點(diǎn)。從A到D,靜電力對(duì)電荷做的功為()A.4.810-8JB.-4.810-8JC.8.010-8JD.-8.010-8J 答案B解析靜電力做功與路徑無關(guān),WAD=UADq=-301.610-9J=-4.810-8J,故B正確。 1-2在一個(gè)水平面上建立x軸,在過原點(diǎn)O垂
12、直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小E=6.0105N/C,方向與x軸正方向相同。在O處放一個(gè)電荷量q=-5.010-8C,質(zhì)量m=1.010-2kg的絕緣物塊。物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.20,沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0=2.0m/s,如圖所示。(g取10m/s2)試求:(1)物塊向右運(yùn)動(dòng)的最大距離;(2)物塊最終停止的位置。 答案(1)0.4m(2)O點(diǎn)左側(cè)0.2m處解析(1)設(shè)物塊向右運(yùn)動(dòng)的最大距離為xm,由動(dòng)能定理得:-mgxm-E|q|xm=0-m可求得:xm=0.4m(2)因Eqmg,物塊不可能停止在O點(diǎn)右側(cè),設(shè)最終停在O點(diǎn)左側(cè)且離O點(diǎn)為x處。由動(dòng)能定理得:E
13、|q|x m-mg(xm+x)=0可得:x=0.2m。12 20v 1.如圖甲所示,等量異種點(diǎn)電荷的連線上,從正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)越來越低,中垂線是一等勢(shì)線,若沿中垂線移動(dòng)電荷至無窮遠(yuǎn),電場力不做功,因此若取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則中垂線上各點(diǎn)的電勢(shì)也為零。中垂線上各點(diǎn)場強(qiáng)沿水平方向,大小可由電場線的疏密看出。以兩電荷連線的中點(diǎn)為例,相對(duì)于連線上其他點(diǎn),中點(diǎn)的場強(qiáng)最小,相對(duì)于中垂線上其他點(diǎn),此處的場強(qiáng)最大。重難二等量異種點(diǎn)電荷和等量同種點(diǎn)電荷連線上和中垂線上場強(qiáng)及電勢(shì)的變化規(guī)律 2.如圖乙所示,等量正點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最低,中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)卻最高,從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè),電勢(shì)越來越低。連線上和中垂
14、線上關(guān)于中點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)等勢(shì)。3.等量負(fù)點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最高,中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)卻最低,從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)電勢(shì)越來越高,連線上和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)等勢(shì)。兩等量同種電荷的中點(diǎn)合場強(qiáng)為零,無窮遠(yuǎn)處也為零,則從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè),場強(qiáng)一定先增大后減小。 典例2如圖所示,在絕緣水平面上,相距為L的A、B兩點(diǎn)處分別固定著兩個(gè)等量正電荷。a、b是AB連線上兩點(diǎn),其中Aa=Bb=L/4,a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等,O為AB連線的中點(diǎn)。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動(dòng)能E0從a點(diǎn)出發(fā),沿AB直線向b運(yùn)動(dòng),其中小滑塊第一次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為初動(dòng)能的n倍(n1),到達(dá)b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能恰好為零,小滑
15、塊最終停在O點(diǎn),求:(1)小滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)O、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U Ob;(3)小滑塊運(yùn)動(dòng)的總路程s。 解析(1)由Aa=Bb=,O為AB連線的中點(diǎn)得:a、b關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,則Uab=0設(shè)小滑塊與水平面間的摩擦力大小為f,對(duì)于滑塊從ab過程,由動(dòng)能定理得:qUab-f=0-E0 4L2L而f=mg解得:=(2)滑塊從Ob過程,由動(dòng)能定理得:qU Ob-f=0-nE0解得:UOb=-02EmgL4L 0(2 1)2n Eq (3)對(duì)于小滑塊從a開始運(yùn)動(dòng)到最終在O點(diǎn)停下的整個(gè)過程,由動(dòng)能定理得:qUaO-fs=0-E0而UaO=-UOb= 0(2 1)2n Eq解得:s=L。 答案
16、(1)(2)-E0(3)L2 14n 02EmgL (2 1)2nq 2 14n 2-1(多選)如圖所示,虛線AB和CD分別為橢圓的長軸和短軸,相交于O點(diǎn),兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別固定在橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)M、N上,A、E兩點(diǎn)關(guān)于M點(diǎn)對(duì)稱。下列說法正確的是()A.A、B兩點(diǎn)電勢(shì)、場強(qiáng)均相同B.C、D兩點(diǎn)電勢(shì)、場強(qiáng)均相同C.A點(diǎn)的場強(qiáng)小于E點(diǎn)的場強(qiáng)D.帶正電的試探電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能小于在E點(diǎn)的電勢(shì)能 答案BCD解析根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷的電場分布及等勢(shì)面分布情況,再結(jié)合對(duì)稱性可知A錯(cuò),B對(duì);M、N處的兩電荷在A處的場強(qiáng)方向相反,在E處的場強(qiáng)方向一致,所以A點(diǎn)的場強(qiáng)小于E點(diǎn)的場強(qiáng),C對(duì);由于O點(diǎn)電勢(shì)為零,E點(diǎn)
17、電勢(shì)為正,所以帶正電的試探電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能小于在E點(diǎn)的電勢(shì)能,D對(duì)。 2-2如圖所示,在M、N處固定著兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷,在它們的連線上有A、B兩點(diǎn),已知MA=AB=BN。下列說法正確的是()A.A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)相同B.A、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等C.將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做負(fù)功D.負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能答案A 解析根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場分布的特點(diǎn)知,A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)相同,A、B兩點(diǎn)電勢(shì)不相等,選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤;將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做正功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 1.公式E=反映了電場強(qiáng)度與電勢(shì)差之間的關(guān)系,由公式可知,電場強(qiáng)
18、度的方向就是電場中電勢(shì)降低最快的方向。公式E=的應(yīng)用只適用于勻強(qiáng)電場,且應(yīng)用時(shí)注意d的含義是表示某兩點(diǎn)沿電場方向的距離,或兩點(diǎn)所在等勢(shì)面之間的距離。2.由勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系,可推出兩個(gè)重要推論:推論1:如圖所示,勻強(qiáng)電場中任一線段AB的中點(diǎn)C的電勢(shì),等于兩端點(diǎn)電勢(shì)的等差中項(xiàng),即 C=。 Ud Ud2A B 重難三勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與場強(qiáng)的關(guān)系 證明:設(shè)AC=CB=d,則A-C=Edcos,C-B=Edcos所以有:C=。2A B 推論2:如圖所示,若勻強(qiáng)電場中兩線段AB=CD且AB CD,則A-B=C-D。證明:設(shè)AB=CD=d,則 A-B=Edcos,C-D=Edcos所以有:A-B
19、=C-D。 典例3如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中,有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場,其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為0V,點(diǎn)A處的電勢(shì)為6V,點(diǎn)B處的電勢(shì)為3V,則電場強(qiáng)度的大小為()A.200V/mB.200 V/mC.100V/mD.100V/m33 解析由勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)得OA的中點(diǎn)C的電勢(shì)C=3V,C=B,即B、C在同一等勢(shì)面上,由電場線與等勢(shì)面的關(guān)系和幾何關(guān)系知:如圖,d=1.5cm。則E=V/m=200V/m,A正確。 答案AUd 231.5 10 如何確定勻強(qiáng)電場中的電場線(1)先確定等勢(shì)線,根據(jù)“兩點(diǎn)確定一條直線”,找出電場中電勢(shì)相等的兩個(gè)點(diǎn),然后連接成一條等勢(shì)線;因勻強(qiáng)電場的電勢(shì)在一條直線
20、上均勻變化,任一線段中點(diǎn)的電勢(shì)為兩端點(diǎn)電勢(shì)的平均值。(2)電場線跟等勢(shì)線一定垂直,作出等勢(shì)線的垂線即得電場線。(3)比較電勢(shì)的高低,即沿著電場線的方向,電勢(shì)逐漸降低;根據(jù)電勢(shì)高低在電場線上標(biāo)出箭頭,表示電場的方向。 3-1如圖所示,平行直線AA、BB、CC、DD、EE分別表示電勢(shì)為-4V、-2V、0、2V、4V的等勢(shì)線。且均與直線MN成30角,若AB=BC=CD=DE=2cm,則()A.該電場是勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)方向垂直于 AA斜向右下方B.該電場是勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小E=2V/mC.該電場是勻強(qiáng)電場,與C點(diǎn)距離為2cm的所有點(diǎn)中,最高電勢(shì)為4V,最低電勢(shì)為-4VD.該電場可能不是勻強(qiáng)電場,E=不適
21、用Ud 小E=V/m=200V/m,其方向與等勢(shì)線垂直指向電勢(shì)降低的方向即指向左上方,A、B、D選項(xiàng)錯(cuò)。因C點(diǎn)電勢(shì)為零,與C點(diǎn)距離為2cm的點(diǎn)的最高電勢(shì)為m=Ed=200210-2V=4V,最低電勢(shì)為-4V,C項(xiàng)正確。222 10 sin30 答案C解析因各等勢(shì)面間距相等,電勢(shì)差相等,所以該電場為勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大 3-2某勻強(qiáng)電場中A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)邊長為a的等邊三角形,如圖所示,電場強(qiáng)度方向平行于紙面。具有初速度的電子在電場力作用下從B到A動(dòng)能減少E0,質(zhì)子在電場力作用下從C到A動(dòng)能增加E0,求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度。(不計(jì)重力)答案,方向垂直BC指向A解析根據(jù)動(dòng)能定理得電子從B到A過程中-
22、eU BA=-E0,UBA=質(zhì)子從C到A過程中eUCA=E0,UCA=02 33 Eae 0Ee0Ee 由可知B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等且大于A點(diǎn)電勢(shì),即B=CA因?yàn)殡妶鰹閯驈?qiáng)電場,所以B、C連線為等勢(shì)面(如圖中虛線),與BC垂直的直線為電場線(如圖中實(shí)線),所以E=,方向垂直BC指向A。sin60BAUa 032Eea 02 33 Eae 電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小的判斷方法1.電勢(shì)高低的判斷思想方法判斷角度判斷方法依據(jù)電場線方向沿電場線方向電勢(shì)逐漸降低依據(jù)電場力做功根據(jù)U AB=,將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入,由UAB的正負(fù)判斷A、B的高低依據(jù)場源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,正電荷周圍電勢(shì)為正值,負(fù)電荷周
23、圍電勢(shì)為負(fù)值;靠近正電荷處電勢(shì)高,靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低依據(jù)電勢(shì)能的高低正電荷在電勢(shì)較高處電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)較低處電勢(shì)能大ABWq 判斷角度判斷方法依據(jù)電場力做功電場力做正功,電勢(shì)能減小;電場力做負(fù)功,電勢(shì)能增加依據(jù)電勢(shì)的高低正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大依據(jù)公式由E pA=qA,將q、A的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式,EpA的正值越大,電勢(shì)能越大;EpA的負(fù)值越小,電勢(shì)能越大依據(jù)能量守恒在電場中,若只有電場力做功時(shí),電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小,反之,電勢(shì)能增加 2.電勢(shì)能高低的判斷 注意 (1)電 勢(shì) 、 電 勢(shì) 能 的 正 、 負(fù) 表 示 高
24、低 ,正 的 電 勢(shì) 、 電 勢(shì) 能 比 負(fù) 的 電勢(shì) 、 電 勢(shì) 能 高 ,而 電 勢(shì) 差 的 正 、 負(fù) 表 示 兩 點(diǎn) 電 勢(shì) 的 相 對(duì) 高 低 。(2)電 場 線 或 等 差 等 勢(shì) 面 越 密 的 地 方 電 場 強(qiáng) 度 越 大 ,但 電 勢(shì) 不 一 定 越 高 。 典例如圖所示,虛線a、b、c代表電場中的三個(gè)等勢(shì)面,相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等,即Uab=Ubc,實(shí)線為一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P、R、Q是這條軌跡上的三個(gè)點(diǎn),R同時(shí)在等勢(shì)面b上,據(jù)此可知()A.三個(gè)等勢(shì)面中,c的電勢(shì)最高B.帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)的小C.帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的動(dòng)能與電勢(shì)
25、能之和比在Q點(diǎn)的小D.帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的加速度比在Q點(diǎn)的加速度小 解析由于帶電質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng),其所受電場力的方向必定指向軌跡的凹側(cè),且和等勢(shì)面垂直,考慮到質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電,所以電場線方向是從c指向b再指向a,根據(jù)沿著電場線的方向電勢(shì)逐漸減小,可知cba,故選項(xiàng)A正確;質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電,且P點(diǎn)的電勢(shì)低于Q點(diǎn),根據(jù)負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大,可知帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)的大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒定律,可知帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中各點(diǎn)處的動(dòng)能與電勢(shì)能之和保持不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等,P點(diǎn)處的等勢(shì)線較密,所以E PEQ,qEPqEQ,根據(jù)牛頓第二定律,帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的加速度比在Q點(diǎn)的加速度大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為A。 針對(duì)訓(xùn)練在靜電場中,將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場力做了負(fù)功,則()A.b點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大B.電場線方向一定從b指向aC.b點(diǎn)的電勢(shì)一定比a點(diǎn)高D.該電荷的動(dòng)能一定減小答案C解析電場力做負(fù)功,該電荷電勢(shì)能增加,正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能較大,C正確。電場力做負(fù)功同時(shí)電荷可能還受其他力作用,總功不一定為負(fù),由動(dòng)能定理可知,動(dòng)能不一定減小,D錯(cuò)。電勢(shì)高低與場強(qiáng)大小無必然聯(lián)系,A錯(cuò)。b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn),但a、b可能不在同一條電場線上,B錯(cuò)。
高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 第2講 電場的能的性質(zhì)課件.ppt
