浙江鸭2019版高考物理大一轮复习第六章静电场第2讲电场能的性质课件.ppt
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1、第2讲 电场能的性质,第六章 静电场,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、电场力做功与电势能 1.电场力做功 (1)特点:电场力做功和路径无关,只与 有关. (2)计算方法: WqEd,只适用于 ,其中d为沿 方向的位移. WAB ,适用于 .,初、末位置,匀强电场,电场线,qUAB,任何形式的电场,2.电势能 (1)定义:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到 时所做的功. (2)静电力做功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的 ,WABEpAEpB.
2、(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷_ 的电势能规定为零,或把电荷在 表面的电势能规定为零.,零势能位置,减少量,无穷,远处,地球,二、电势与等势面 1.电势 (1)定义式: . (2)标矢性:电势是 ,其大小有 ,其正(负)表示该点电势比 . (3)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因电势零点选取的不同而 .,标量,正负之分,电势零点高(低),不同,2.等势面的特点 (1)等势面一定与 ,即跟场强的方向 . (2)在同一 移动电荷时电场力不做功. (3)电场线总是从 的等势面指向 的等势面.,电场线垂直,垂直,等势面上,电势高,电势低,自测1 如图1所示,将一带正电
3、的点电荷沿电场线方向从A点移动到B点,下列说法正确的是 A.静电力做正功,电势能增加 B.静电力做负功,电势能增加 C.静电力做正功,电势能减少 D.静电力做负功,电势能减少,答案,图1,自测2 关于静电场,下列说法正确的是 A.电势等于零的物体一定不带电 B.电场强度为零的点,电势一定为零 C.同一电场线上的各点,电势一定相等 D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加,答案,解析,解析 电势是相对量,其大小与零电势点的选取有关,沿同一电场线方向上的各点电势逐渐降低,故A、B、C均错误; 负电荷所受电场力方向与电场线方向相反,故沿电场线方向移动负电荷时电场力做负功,电势能增加,D正确.,三
4、、电势差 1.定义式 UAB . 2.电势差与电势的关系 UAB .,AB,3.影响因素 电势差UAB由 决定,与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关,与电势零点的选取 . 4.匀强电场中电势差与电场强度的关系 电势差与场强的关系式: ,其中d为电场中两点间_ 的距离.,电场本身的性质,无关,UEd,沿电场线方向,自测3 对公式E 的理解,下列说法正确的是 A.此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差 B.A点和B点间距离越大,则这两点的电势差越大 C.匀强电场中A、B两点沿电场线的距离越大,则电场强度越小 D.公式中的d是匀强电场中A、B所在的两等势面之间的距离,答案,研透命题点,命题
5、点一 电势能和电势 电势差,1.电势能增、减的判断方法 (1)做功判断法:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加. (2)公式法:由Epq将q、的大小、正负号一起代入公式,Ep的正值越大,电势能越大;Ep的负值越小,电势能越大. (3)能量守恒法:在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大,电势能减小;动能减小,电势能增大.,2.电势高低常用的两种判断方法 (1)依据电场线的方向:沿电场线方向电势逐渐降低. (2)依据电势能的高低:正电荷在电势能大处电势较高,负电荷在电势能大处电势较低.,例1 (2016浙江4月学考13)如图2所示,真空中有两个点电荷Q19.
6、0108 C和Q21.0108 C,分别固定在x坐标轴上,其中Q1位于x0处,Q2位于x6 cm处.在x轴上 A.场强为0的点有两处 B.在x6 cm区域,电势沿x轴正方向降低 C.质子从x1 cm运动到x5 cm处,电势能升高 D.在0x6 cm和x9 cm的区域,场强沿x轴正方向,图2,答案,解析,解析 因为Q10,Q20,且Q1|Q2|,所以x0区域不会出现合场强为0的点;0x6 cm区域合场强沿x轴正方向,场强都不为零,x6 cm区域有一位置合场强为零,由 得x9 cm,则6 cmx9 cm区域合场强沿x轴负方向,x9 cm区域合场强沿x轴正方向,故A错,D对; 沿电场方向电势降低,B
7、错; 质子带正电,在电势高处电势能大,C错.,答案,解析,变式1 (2016温州市质检)电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.2108 J,在B点的电势能为0.80108 J.已知A、B两点在同一条电场线上,如图3所示,该点电荷的电荷量的绝对值为1.0109 C,那么 A.该电荷为负电荷 B.该电荷为正电荷 C.A、B两点的电势差UAB4.0 V D.把该电荷从A移到B,静电力做功为WAB2.51010 J,图3,解析 在A点的电势能大于在B点的电势能,从A到B静电力做正功,所以该电荷一定为负电荷,故选项A正确,B错误; 静电力做功WABEpAEpB1.2108 J0.80108
8、J4.0109 J,选项D错误;,答案,变式2 (2017金华十校联考)如图4所示,P、Q是两个电荷量相等的异种电荷,其中电荷P带正电,在其电场中有a、b、c三点,a、b、c三点位于平行P、Q连线的直线上,b点在P、Q连线的中垂线上,abbc.下列说法正确的是 A.a、c两点电势相等 B.电子在a点的电势能小于在c点的电势能 C.a、c两点电场强度相同 D.电子沿abc连线从a点移到c点过程电场力做正功,图4,解析,解析 由等量异种电荷电场分布可知abc,a、c两点电场强度大小相等但方向不同,故A、C错误; 由Epq,电子在a点的电势能小于在c点的电势能,故B正确; 电子沿abc连线从a到c过
9、程电场力做负功,故D错误.,变式3 (2017绍兴第一中学期末)一带电小球在从空中的P点运动到Q点的过程中,重力做功6 J,克服电场力做功1 J,克服空气阻力做功2 J,则下列说法正确的是 A.在P点的动能比在Q点大3 J B.在P点的重力势能比在Q点小6 J C.在P点的电势能比在Q点大1 J D.在P点的机械能比在Q点大3 J,答案,解析,解析 合力做功等于动能的变化量,合力做功等于各个力做功的代数和,总功为3 J,故动能增加3 J,即小球在P点的动能比在Q点小3 J,A错误; 重力做功等于重力势能的减少量,重力做功6 J,重力势能减小6 J,所以P点重力势能比Q点大6 J,B错误; 电场
10、力做功等于电势能的减少量,克服电场力做功1 J,电势能增加1 J,所以P点电势能比Q点小1 J,C错误; 除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量,除重力外,克服电场力做功1 J,克服空气阻力做功2 J,故机械能减小3 J,所以P点机械能比Q点大3 J,D正确.,命题点二 电场线、等势面与粒子运动轨迹问题,1.等势线总是和电场线垂直,已知电场线可以画出等势线,已知等势线也可以画出电场线. 2.几种典型电场的等势线(面),3.某点速度方向即为该点轨迹的切线方向. 4.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. 5.结合轨迹、速度方向与电场力的方向,确定
11、电场力做功的正负,从而确定电势能、电势的变化和电势差. 6.根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况.,例2 如图5所示,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc,则 A.aaabac,vavcvb B.aaabac,vbvcva C.abacaa,vbvcva D.abacaa,vavcvb,图5,答案,解析,变式4 关于静电场的等势面,下列说法正确的是 A.两个电势不同的等势面可能相交 B.电场
12、线与等势面处处相互垂直 C.同一等势面上各点电场强度一定相等 D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场 力做正功,答案,解析,解析 若两个电势不同的等势面相交,则在交点处存在两个不同电势数值,与事实不符,A错; 电场线一定与等势面垂直,B对; 同一等势面上的电势相同,但电场强度不一定相等,C错; 将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做负功,D错.,解析 由题图电荷运动轨迹可知电荷所受电场力方向向左,所以由a到b电场力做负功,电势能增加,因电荷电性未知,故无法判断电场的方向与电势的高低,故A正确,B、C错误; 电荷在匀强电场中做匀变速运动,在相同时间内
13、速度的变化量相同,故D错误.,变式5 (2016诸暨市调研)如图6所示,曲线为电荷在匀强电场中的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,则下列说法正确的是 A.电荷在b点的电势能大于在a点的电势能 B.该电场的方向水平向左 C.b点的电势高于a点的电势 D.电荷在电场中相同时间内速度的变化量不相同,答案,解析,图6,变式6 (2016浙江10月学考8)如图7为某一电场的电场线,M、N、P为电场线上的三个点,M、N是同一电场线上的两点.下列判断正确的 A.M、N、P三点中N点的场强最大 B.M、N、P三点中N点的电势最高 C.负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D.正电荷从M点自由释放,电荷将沿电场
14、线运动到N点,答案,解析,图7,解析 电场线的疏密反映了电场的强弱,所以N点场强最大,选项A正确. 顺着电场线的方向,电势降低,M点的电势最高,选项B错误. 根据Epq,MPN可知,负电荷在M点电势能小于在N点的电势能,选项C错误. 正电荷从M点自由释放,电荷在电场力的作用下运动,但是运动轨迹并不沿电场线,选项D错误.,变式7 如图8所示,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M、N、P、Q.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,MQ B.直线c位于某一等势面内,MN C.若电子由
15、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,图8,解析 电子带负电荷,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,有WMNWMP0,而WMNqUMN,WMPqUMP,q0,所以有UMNUMP0,即MNP,匀强电场中等势线为平行的直线,所以NP和MQ分别是两条等势线,有MQ,故A错误,B正确; 电子由M点到Q点过程中,WMQq(MQ)0,电子由P点到Q点过程中,WPQq(PQ)0,故C、D错误.,命题点三 电势差与电场强度的关系,1.在匀强电场中,不与电场线垂直的同一直线上的距离相同的两点间的电势差相等,相互平行的相等线段的两端点电势差也
16、相等. 2.在匀强电场中,不与电场线垂直的同一条直线上或几条相互平行的直线上两点间的电势差与两点间的距离成正比.如图9所示,ACPR,则有:,图9,例3 如图10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6 V,点B处的电势为3 V,则电 场强度的大小为,答案,解析,图10,由几何关系知:d1.5 cm.,变式8 如图11为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2 cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为 A.E100 V/m,竖直向下 B.E100 V/m,竖直向上 C.E100 V/m,水平向左 D.E100 V/m,水平
17、向右,答案,图11,解析 根据电场线总是与等势面垂直,而且由高电势指向低电势,可知电场强度方向水平向左,两个相邻等势面相距d2 cm,电势差U2 V,则电场强度 100 V/m.,解析,变式9 如图12所示,在匀强电场中有四个点A、B、C、D,恰好为平行四边形的四个顶点,O点为平行四边形两条对角线的交点.已知:A4 V,B6 V,C8 V,则D、O分别为 A.6 V,6 V B.2 V,1 V C.2 V,2 V D.4 V,4 V,答案,解析,图12,解析 由平行且等间距两线段电势差相等知 BACD,得D2 V, 又O是AC中点,,拓展点 静电场x图象问题 1.电场强度的大小等于x图线的斜率
18、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时电势能的变化,可用WABqUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断.,例4 空间存在着平行于x轴方向的静电场,P、M、O、N、Q为x轴上的点,P、Q间的电势随位置坐标x的变化如图13所示.一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动,则下列判断中正确的是 A.粒子一定带正电 B.N点电势低于Q点电势 C.P、O间的场强大小是10 V/m,与O、Q 间的场强大小相同 D.粒子从M向N运动过程中电势能先减小后增大,
19、答案,解析,图13,粒子由静止向右运动,粒子带正电,选项A正确; 在粒子从M向N运动的过程中,电场力做正功,电势能逐渐减小,选项D错误.,变式10 如图14是位于x轴上某点的电荷在虚线PQ右侧的电势随x变化的图线,a、b是x轴上的两点,过P点垂直于x轴的虚线PQ和x轴是该曲线的渐近线,则以下说法正确的是 A.可以判断出OP间的各点电势均为零 B.可以判断出a点的电场强度小于b点的电场强度 C.可以判断出P点左侧与右侧的电场方向均为x轴正方向 D.负检验电荷在a点的电势能小于在b点的电势能,答案,图14,解析,解析 因虚线PQ是图象的渐近线,故该电场是由位于P点的正电荷产生的,因此OP间各点电势
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