《高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第二講 電場的能的性質(zhì)課件 新人教版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第二講 電場的能的性質(zhì)課件 新人教版選修31（67頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、(對應(yīng)學(xué)生用書P108)一、電勢能、電勢()1靜電力做功的特點與電勢能(1)靜電力做功的特點在電場中移動電荷時電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)，可見靜電力做功與重力做功相似在勻強電場中，電場力做的功WqEd，其中d為沿電場線方向的位移(2)電勢能定義：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移到零勢能位置時所做的功靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做的功等于電勢能的減少量，WABEpAEpB.電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在地球表面的電勢能規(guī)定為零矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)量，其大小有正負(fù)之分，其正(負(fù))表示該點電勢比電勢零點高(低
2、)相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因電勢零點的選取的不同而不同電場線指向電勢降低最快的方向(2)等勢面定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面特點a電場線跟等勢面垂直，即場強的方向跟等勢面垂直b在等勢面上移動電荷時電場力不做功c電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面d等差等勢面越密的地方電場強度越大；反之越小問題探究1場強和電勢都是描述電場性質(zhì)的物理量，因此場強大的地方電勢就高，場強小的地方，電勢就低，對嗎？電勢、電勢能具有相對性，要確定電場中某點的電勢或電荷在電場中某點具有的電勢能必須選取電勢零點，但電勢能的變化和電勢差具有絕對性，與電勢零點的選取無關(guān) 問題探究2由WqEd可知，如果在電
3、場中的兩點移動電荷，電場力做功為零，則電荷一定在同一等勢面上移動或在垂直于電場線方向移動以上說法對嗎？問題探究3公式UABEd中d是AB兩點的距離嗎？提示UABEd中的d是沿電場線方向的距離(對應(yīng)學(xué)生用書P108)要點一電場強度、電勢、電勢差、電勢能的比較電場強度、電勢、電勢差、電勢能都是用來描述電場性質(zhì)的物理量，它們之間有密切的聯(lián)系，但也有很大的差別，現(xiàn)列表進(jìn)行比較.電場強度電場強度電勢電勢電勢差電勢差電勢能電勢能意義意義描述電場的描述電場的力的性質(zhì)力的性質(zhì)描述電場的能的性描述電場的能的性質(zhì)質(zhì)描述電場做功描述電場做功的本領(lǐng)的本領(lǐng)描述電荷在電場描述電荷在電場中的能量，電荷中的能量，電荷做功的本
4、領(lǐng)做功的本領(lǐng)定義定義E若若B點電勢為點電勢為0，則，則AUABA0UABEpq矢標(biāo)矢標(biāo)性性矢量：方向矢量：方向為正電荷的為正電荷的受力方向受力方向標(biāo)量：有正負(fù)，正標(biāo)量：有正負(fù)，正負(fù)只表示大小負(fù)只表示大小標(biāo)量：有正負(fù)，標(biāo)量：有正負(fù)，正負(fù)只是比較正負(fù)只是比較電勢的高低電勢的高低正電荷在正電勢正電荷在正電勢位置有正電勢能，位置有正電勢能，簡化為：正正得簡化為：正正得正，負(fù)正得負(fù)，正，負(fù)正得負(fù)，負(fù)負(fù)得正負(fù)負(fù)得正決定決定因素因素由電場本身由電場本身決定，與試決定，與試探電荷無關(guān)探電荷無關(guān)由電場本身決定，由電場本身決定，大小與參考點的選大小與參考點的選取有關(guān)，具有相對取有關(guān)，具有相對性性由電場本身的由電場
5、本身的兩點間差異決兩點間差異決定，與參考點定，與參考點的選取無關(guān)的選取無關(guān)由電荷量和該點由電荷量和該點電勢二者決定，電勢二者決定，與參考點的選取與參考點的選取有關(guān)有關(guān)相互相互關(guān)系關(guān)系場強與零的場強與零的地方電勢不地方電勢不一定為零一定為零電勢為零的地方電勢為零的地方場強不一定為零場強不一定為零零場強區(qū)域兩點零場強區(qū)域兩點電勢差一定為零，電勢差一定為零，電勢差為零的區(qū)電勢差為零的區(qū)域場強不一定為域場強不一定為零零場強為零，電場強為零，電勢能不一定為勢能不一定為零，電勢為零，零，電勢為零，電勢能一定為電勢能一定為零零聯(lián)系聯(lián)系勻強電場中勻強電場中UEd(d為為A、B間沿場強方向上的距離間沿場強方向上
6、的距離)：電勢沿場強：電勢沿場強方向降低最快；方向降低最快；UABAB；UAB ；WABEpAEpB 電勢、電勢差、電勢能、電場力的功、電荷量等物理量均為標(biāo)量，它們的正負(fù)意義不全相同，要注意比較區(qū)別，而矢量的正負(fù)一定表示方向(2010全國理綜)關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是()A電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關(guān)B電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低C將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零D在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向解析電場中任意兩點間電勢差與場強有關(guān)，也與兩點在電場方向上的距離有關(guān)，選項A錯誤；電場強度大
7、的地方電勢不一定高，二者沒有必然聯(lián)系，選項B錯誤；將正電荷從場強為零的一點移至場強為零的另一點，如將正電荷由等量同種正點電荷連線中點移至無窮遠(yuǎn)處，電場力做功不為零，選項C錯誤；場強方向由高電勢指向低電勢且指向電勢降落最快的方向，選項D正確答案D要點二幾種常見的典型電場的等勢面比較電場電場等勢面等勢面(實線實線)圖樣圖樣重要描述重要描述勻強電場勻強電場垂直于電場線的一簇平面垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球以點電荷為球心的一簇球面面等量異種點電等量異種點電荷的電場荷的電場連線的中垂面上的電勢為連線的中垂面上的電勢為零零等量同種正點等量同種正點電荷的電場電荷的電場
8、連線上，中點電勢最低，連線上，中點電勢最低，而在中垂線上，中點電勢而在中垂線上，中點電勢最高最高電場線密集的地方，等差等勢面也密集；電場線稀疏的地方，等差等勢面也稀疏等勢面的疏密表示電場的強弱(2011揚州模擬)研究表明，無限大的均勻帶電平面在周圍空間會形成與平面垂直的勻強電場現(xiàn)有兩塊無限大的均勻絕緣帶電平面，一塊帶正電，一塊帶負(fù)電，把它們正交放置如圖所示，單位面積所帶電荷量的數(shù)值相等圖中直線A1B1和A2B2分別為帶正電的平面和帶負(fù)電的平面與紙面正交的交線，O為兩交線的交點則圖中能正確反映等勢面分布情況的是()解析求各區(qū)域合場強畫合場強電場線畫等勢面，如圖所示答案A要點三電勢高低及電勢能大小
9、的比較方法1.比較電勢高低的幾種方法(1)沿電場線方向，電勢越來越低，電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面(2)判斷出UAB的正負(fù)，再由UABAB，比較A、B的大小，若UAB0，則AB，若UAB0，則AB.(3)取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點，正電荷周圍電勢為正值，且離正電荷近處電勢高；負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值，且離負(fù)電荷近處電勢低2電勢能大小的比較方法(1)場源電荷判斷法離場源正電荷越近，試探正電荷的電勢能越大，試探負(fù)電荷的電勢能減小離場源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢能越小，試探負(fù)電荷的電勢能越大(2)電場線判斷法正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減??；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大負(fù)電
10、荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小(3)做功判斷法電場力做正功，電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方，反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方(1)電勢、電勢能的正、負(fù)表示大小，正的電勢、電勢能比負(fù)的電勢、電勢能高，而電勢差的正負(fù)表示兩點電勢的相對高低(2)電場線或等差等勢面越密的地方電場強度越大，但電勢不一定越高(2010山東理綜)某電場的電場線分布如右圖所示，以下說法正確的是()Ac點場強大于b點場強Ba點電勢高于b點電勢C若將一試探電荷q由a點釋放，它將沿電場線運動到b點D
11、若在d點再固定一點電荷Q，將一試探電荷q由a移至b的過程中，電勢能減小解析電場線密集的地方場強大，則EcEb，選項A錯誤；沿電場線方向電勢降低，選項B正確；從a到b的電場線是曲線，試探電荷受力的方向不斷改變，試探電荷不可能沿電場線從a點運動到b點，選項C項錯誤；對選項D，試探電荷q從a移至b的過程中，電場力做正功，電勢能減少，選項D正確答案BD(對應(yīng)學(xué)生用書P110)題型一電場中的功能關(guān)系(1)功能關(guān)系若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變；若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變；除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化所有力對物體所做的功，等于物體動能的變
12、化(2)電場力做功的計算方法由公式WFlcos計算，此公式只適合于勻強電場中，可變形為：WqElcos.由WqU來計算，此公式適用于任何形式的靜電場由動能定理來計算：W電場力W其他力Ek.由電勢能的變化計算：WEp1Ep2.(3)帶電粒子在電場中做曲線運動時正負(fù)功的判斷粒子速度方向一定沿軌跡的切線方向，粒子受力方向一定沿電場線指向軌跡凹側(cè)電場力與速度方向間夾角小于90，電場力做正功；夾角大于90，電場力做負(fù)功(4)解決此類問題時應(yīng)注意以下兩點：必須首先作出判斷是否考慮重力充分利用電場線的特點、等勢面的特點來分析 例1 一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如右圖中虛線所示，電場方向豎直向下. 若不
13、計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量的變化情況為()A動能減少B電勢能增加C動能和電勢能之和減少D重力勢能和電勢能之和增加思路誘導(dǎo)(1)由軌跡判斷電場力方向及油滴電性(2)由功能關(guān)系及能量守恒判斷動能及電勢能、重力勢能的變化情況嘗試解答該油滴從A點進(jìn)入電場，根據(jù)其軌跡的彎曲趨勢，結(jié)合力學(xué)質(zhì)點做曲線運動的條件，可以判斷電場力一定豎直向上，且電場力大于重力，所以油滴帶負(fù)電荷. 運動過程中合力向上做正功，根據(jù)動能定理，油滴動能增加，A錯誤；電場力做正功，電勢能必然減少，B錯誤；該處能量守恒的形式表現(xiàn)為電勢能、機械能(動能重力勢能)之和守恒，根據(jù)能量守恒定律，既然動能增加，則重力勢能與電
14、勢能之和一定減少，D錯誤；油滴上升，重力勢能增加，動能和電勢能之和必然減少，所以本題正確選項是C.答案C (2011鄭州模擬)如右圖所示，一質(zhì)量為m的塑料球形容器放在桌面上，它的內(nèi)部有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧直立地固定于容器內(nèi)壁的底部，彈簧上端用絕緣體系住一個帶正電q、質(zhì)量也為m的小球. 從加一個豎直向上的場強為E的勻強電場起，到容器對桌面壓力減為零時為止，求：(1)小球的電勢能改變量；(2)容器對桌面壓力減為零時小球的速度大小解析(1)未加勻強電場時，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)此時彈簧的壓縮量為x1，則：kx1mg加上電場后，小球向上運動，當(dāng)球形容器對桌面的壓力為零時，設(shè)此時彈簧伸長量為x2，
15、則kx2mg那么電場力對小球做的功為：題型二勻強電場中等勢面與電場線及電勢差與場強的關(guān)系在勻強電場中已知三個點的電勢即可繪畫出等勢面和電場線，方法是根據(jù)勻強電場的電勢是隨距離均勻變化的. 選取任意兩個點，在兩點連線上找到與第三個點電勢相同的點. 該點與第三個點的連線即為等勢面，垂直于該等勢面的即為電場線，沿著電場線方向電勢降低思路誘導(dǎo)在勻強電場中，沿任意一條直線(這條直線不與等勢面平行)電勢都均勻變化，電勢差都與長度成正比沿電場線方向電勢降低最快在a、b兩點之間可以找到一點O，它的電勢與c的相等，cO為等勢線，根據(jù)電場線和等勢面的關(guān)系可確定電場線的方向，利用幾何知識及電場基本物理量之間的關(guān)系解
16、決此題答案B答案D題型三帶電體(粒子)的力電綜合問題解決這類問題的常用方法(1)利用力和運動的關(guān)系牛頓運動定律和勻變速直線運動規(guī)律的結(jié)合. 即：受力和初速度決定運動，運動反映受力一切力學(xué)問題的分析基礎(chǔ)，特別適于恒力作用下的勻變速運動(2)利用功、能關(guān)系動能定理及其他力的功能關(guān)系(如重力、電場力、摩擦力等)及能的轉(zhuǎn)化守恒，即：做功引起并量度了能的改變；無論恒力作用、變力作用、直線運動、曲線運動皆可 例3 (15分)(2011九江質(zhì)檢)如右圖所示，有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球(可視為質(zhì)點)，自豎直向下、場強為E的勻強電場中的P點靜止下落. 在P點正下方距離h處有一彈性絕緣擋板S(擋板不影響勻強
17、電場的分布)，小球每次與擋板S相碰后電荷量均減少到碰前的k倍(kUMN，C項錯誤；在O點靜止釋放一帶正電的粒子，粒子所受電場力始終沿y軸正方向，因此粒子沿y軸做直線運動，D正確答案為AD.(2011菏澤統(tǒng)測)如圖所示，真空中M、N處放置兩等量異種電荷，a、b、c表示電場中的三條等勢線，d點和e點位于等勢線a上，f點位于等勢線c上，df平行于MN.已知一帶正電的試探電荷從d點移動到f點時，帶正電的試探電荷的電勢能增加，則以下說法正確的是()AM點處放置的是正電荷Bd點的電勢高于f點的電勢Cd點的場強與f點的場強完全相同D將帶正電的試探電荷沿直線由d點移動到e點，電場力先做正功，后做負(fù)功解析因為一
18、帶正電的試探電荷從d點移動到f點時，帶正電的試探電荷的電勢能增加，可判斷電場力做負(fù)功，因此M處為負(fù)電荷，N處為正電荷，d點電勢小于f點電勢，A、B錯誤；再由等量異種電荷電場分布可知，d點場強與f點場強大小相等、方向不同，帶正電的試探電荷沿直線由d點移動到e點時，電場力先做正功，后做負(fù)功，C錯誤，D正確答案D易錯點2：對勻強電場中場強與電勢差的關(guān)系不明確易錯分析錯解1對電場力做功的計算不規(guī)范，沒有代入“”、“”號計算，導(dǎo)致錯選A、B項；錯解2對電場力做功與電勢能的變化關(guān)系不明確，認(rèn)為電場力對正電荷做功，正電荷電勢能減少；對負(fù)電荷做功，負(fù)電荷電勢能增加，從而錯選C項答案80 V/m方向與ac成30
19、角斜向上(對應(yīng)學(xué)生用書P112)1(2010安徽理綜)如右圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一點，O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場，場強大小E100 V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為()AUOP10sin(V)BUOP10sin(V)CUOP10cos(V)DUOP10cos(V)解析沿電場線方向電勢降低，由UOPOP可知，UOP為負(fù)值；公式UEd中的d為沿電場線方向的距離，故UOPERsin10sin(V)，選項A正確答案A2(2011金華模擬)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
20、帶等電荷量的正、負(fù)點電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對稱，q與O點的連線和OC夾角為30，下列說法正確的是()AA、C兩點的電勢關(guān)系是ACBB、D兩點的電勢關(guān)系是BDCA、O點的場強大小方向相同DB、D點的場強大小方向相同解析根據(jù)等量異號點電荷電場中等勢面的形狀以及特點可知，由于A、C兩點是兩點電荷連線中垂線上的兩點，它們的電勢均為零，故AC，A對；B、D兩點的電勢關(guān)系為BD，B錯；根據(jù)等量異號點電荷電場中電場線的形狀及特點可知，A、O點的場強方向相同、大小關(guān)系為EOEA，C錯；B、D兩點場強方向不同，大小相同，D錯答案A3(2011江蘇卷)一粒子從A點射入電場，從B點射出，電場的等勢面和粒
21、子的運動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個等勢面彼此平行，不計粒子的重力下列說法正確的是()A粒子帶負(fù)電荷B粒子的加速度先不變，后變小C粒子的速度不斷增大D粒子的電勢能先減小，后增大解析根據(jù)電場線與等勢面垂直并由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面，可以大致畫出右側(cè)電場方向如圖根據(jù)粒子受電場力指向曲線的凹側(cè)，且負(fù)電荷受力方向與電場方向相反，可知粒子帶負(fù)電荷，A對等勢面先是平行等距，后變得稀疏，則電場強度先是勻強電場，后場強變小，即加速度先不變，后變小，B對從A到B過程中電場力做負(fù)功，粒子的電勢能增大，動能減小，速度減小，故C、D錯答案AB4如右圖所示，水平放置的帶電平行板M、N相距10 cm，A點距M板0.3 cm，AB間距為10 cm，且與水平方向成30角，將一帶電荷量為2.0106 C的正電荷q由A點沿AB直線移到B點，電場力做功為1.6106 J試求：(1)板間電場強度；(2)M、N兩板間電勢差；(3)電荷q在B點的電勢能答案(1)16 V/m(2)1.6 V(3)1.696107 J
高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第二講 電場的能的性質(zhì)課件 新人教版選修31
