高考物理一轮复习第2讲电势能电势电势差[配套课件].ppt

,电势,电势差,考点 1 电场力做功与电势能,第 2 讲 电势能,1电场力做功 (1)特点：电场力做功与电荷移动的 无关，只取决于初、 末位置的 和被移动电荷的 (2)电场力做功的表达式：WAB(AB)·qUAB·q.,路径,电势差,电量,(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该,点移动到 位置时所做的功,(2)矢标性：电势能是 ，但有正负之分，负值表明比零,电势能还要低，正值表示比零电势能高,2电势能,零势能,标量,3重力做功与电场力做功的比较,1(单选)(2011 年上海模拟)一带电粒子射入一固定的点电 荷 Q 的电场中，沿如图 721 所示的虚线由 a 点运动到 b 点 a、b 两点到点电荷 Q 的距离分别为 ra 和 rb 且 rarb.若不计重力， 则( ),图 721,B带电粒子所受电场力先做正功后做负功 C带电粒子在 b 点的动能大于在 a 点的动能 D带电粒子在 b 点的电势能大于在 a 点的电势能,解析：由带电粒子运动轨迹可知，其与点电荷 Q 带同种电 荷，但无法确定正负，A 错；鉴于二者带同种电荷，静电力表现 为斥力，则带电粒子由 ab 过程中，靠近 Q 时电场力做负功， 动能减小，电势能增加；远离 Q 时，电场力做正功，动能增加， 电势能减小， 且 ab 过程中粒子总能量不变，当 rarb，则 EpaEpb，EkaEkb，故 B、C 错，D 正确,A带电粒子一定带正电,答案：D,用下从静止开始运动，则它一定( ) A向场强小的地方运动 B向电势低的地方运动 C向其电势能小的地方运动 D沿某条电场线运动,考点 2,电势、电势差、等势面,1电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比 值，叫做这一点的电势,2(单选)(2011 年惠州一模)一电荷在电场中只在电场力作,C,(2)定义式： .,(3)矢标性：电势是 ，其大小有正负之分，其正(负)表,示该点电势比零电势高(低),(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因 选取,的不同而不同,2电势差,(1)定义：电场中两点间电势的差值称为这两点的电势差 (2)表达式：UAB .,(3)影响因素：电势差 UAB 与电场力做功 WAB 无关，与电场所 带电量 q 无关它由电场本身的性质决定，与初、末位置有关， 与零势点的选取无关,q,Ep,标量,零势点,AB,WAB /q,(4)与场强的关系：UEd.适用条件：匀强电场，其中 d 为,沿电场线方向的距离,3等势面,(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面 (2)特点：,等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直； 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功；,电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面； 在空间中两等势面不相交；,等差等势面越密的地方电场强度 ；反之 ,越大,越小,3(单选)(2011 年佛山一模)在图 722 中，实线和虚线 分别表示等量异种点电荷的电场线和等势线，则下列有关 P、Q 两点的相关说法中正确的是( ),图 722,A两点的场强等大、反向 BP 点电场更强,C两点电势一样高 DQ 点的电势较低,C,4(双选)如图 723 甲所示，AB 是某电场中的一条电场 线若有一电子以某一初速度并且仅在电场力的作用下，沿 AB 由 A 点运动到 B 点，其速度时间图象如图乙所示下列关于 A、 B 两点的电势和电场强度 E 大小的判断正确的是( ),AEAEB CAB,BEAEB DAB,AC,图 723,解析：要比较电场中两点电势的高低，关键在于判断电场 线的方向从 vt 图象易知电子做加速度逐渐减小的减速运动， 故电子所受电场力与运动方向相反，场强的方向由 A 指向 B.因 为沿着电场线的方向电势降低，故AB，又因为加速度逐渐 减小，故 EAEB.,考点 3,电场中各物理量的关系,1电场强度、电势、电势差、电势能的对比,2.电场线、电场强度、电势、等势面的关系,(1)电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每点的切线,方向表示该点的场强方向,(2)沿着电场线方向，电势越来越低,(3)电场线总与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面 (4)电场线越密的地方，等势面也越密,(5)沿等势面移动电荷，电场力不做功；沿电场线移动电荷，,电场力一定做功,5(单选)如图 724 所示，P、Q 是电荷量相等的两个正 点电荷，它们的连线中点为 O 点，A、B 是 PQ 连线的中垂线上的 两点，OAOB，用 EA、EB、A、 B 分别表示 A、B 两点的场强和 电势，则( ),AEA 一定大于 EB， A 一定大于B BEA 一定大于 EB， A不一定大于B CEA 不一定大于 EB， A 一定大于B DEA 不一定大于 EB， A 不一定大于B,C,图 724,图 25,解析：如图 25 所示，找到 A 的对称点 C，A 点和 C 点的场 强和电势大小都相等等量同种电荷的连线的中垂线上存在有 场强极大值的点，它可能在 C 点上方，也可能在 C 点下方，故 B 和 C 两点场强大小不确定将一带正电的点电荷从 C 移至 B，电 场力做正功，所以电势能减小，电势降低,6(单选)(2010 年全国卷)关于静电场，下列结论普遍成,立的是( ),A电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低 B电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关 C在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电,势降低最快的方向,D将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一,点，电场力做功为零,C,7(单选)(2010 年天津卷)在静电场中，将一正电荷从 a,移动到 b 点，电场力做了负功，则( ),Ab 点的电场强度一定比 a 点大 B电场线方向一定从 b 指向 a Cb 点的电势一定比 a 点高 D该电荷的动能一定减小,解析：正电荷从 a 移动到 b 点，电场力做了负功，电势能,增加，说明 b 点的电势一定比 a 点高，选项 C 正确,C,热点1 带电粒子在电场中运动情况的判断,【例 1】(双选)(2009 年全国卷)如图 725 所示，一 电场的电场线分布关于 y 轴(沿竖直方向)对称，O、M、N 是 y 轴上的三个点，且 OMMN，P 点在 y 轴的右侧，MPON，则( ),图 725,AM 点的电势比 P 点的电势高,B将负电荷由 O 点移动到 P 点，电场力做正功 CM、N 两点间的电势差大于 O、M 两点间的电势差,D在 O 点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿 y 轴做直线,运动,答案：AD 解析：本题考查电场、电势、等势线、以及带电粒子在电 场中的运动由图和几何关系可知 M 和 P 两点不处在同一等势 线上，而且有MP，A 对将负电荷由 O 点移到 P 要克服电场 力做功，即电场力做负功，B 错根据 UEd，O 到 M 的平均电 场强度大于 M 到 N 的平均电场强度，所以有 UOMUMN，C 错从 O 点释放正电子后，电场力做正功，该粒子将沿 y 轴做加速直线 运动,这类题考查的是根据带电粒子在电场中的,运动来判断力的方向、电场方向、电荷的正负、电势的高低、 电场力做功的正负、电势能的增减、动能的增减等 一般判断方法有：做曲线运动的条件，通过力指向运动轨 迹弯曲的一侧来判断电场力的方向根据力的方向与电荷正负 以及电场的方向关系来相互判断例如判断出力的方向，根据 电场方向，力与电场方向相同则粒子带正电，力与电场方向相 反则粒子带负电,1(双选)(2010 年广州二模)a、b、c、d 四个带电液滴在 如图 726 所示的匀强电场中，分别水平向左、水平向右、 竖直向上、竖直向下做匀速直线运动，则( ),图 726,Aa、b 为同种电荷，c、d 为异种电荷 Ba、b 的电势能、机械能均不变 Cc 的电势能减少，机械能增加 Dd 的电势能减少，机械能减少,BC,解析：a、b、c、d 四个带电液滴在电场力和重力作用下， 做匀速直线运动则重力与电场力大小相等方向相反所以 a、b、 c、d 四个带电液滴电场力都向上，都带正电，A 项错a、b 水 平匀速重力电场力都不做功，B 项正确c 向上运动重力做负功， 电场力做正功，电势能减少，机械能增加，所以 C 项正确而 d 向下运动重力做正功，电场力做负功，电势能增加，D 项错,乙所带电荷量 q2.0×10,C，g 取 10 m/s .(水平轨道足够长，,热点2 力电综合问题 【例 2】(2010 年安徽卷)如图 727 所示，ABD 为竖直平 面内的光滑绝缘轨道，其中 AB 段是水平的，BD 段为半径 R0.2 m 的半圆，两段轨道相切于 B 点，整个轨道处在竖直向下的匀强 电场中，场强大小 E5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲， 以速度 v0 沿水平轨道向右运动，与静止在 B 点带正电的小球乙,发生弹性碰撞已知甲、乙两球的质量均为 m1.0×10,2,kg，,5,2,甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移),图 727,(1)甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点 D，求乙在,轨道上的首次落点到 B 点的距离；,(2)在满足(1)的条件下求的甲的速度 v0；,(3)若甲仍以速度 v0 向右运动，增大甲的质量，保持乙的质 量不变，求乙在轨道上的首次落点到 B 点的距离范围,(3)设甲的质量为M，碰撞后甲、乙的速度分别为vM、vm， 根据动量守恒和机械能守恒定律有： Mv0MvMmvm 联立得： 由和Mm，可得：v0vm2v0 ,解决力电综合问题的一般方法,(1)力和运动关系：牛顿运动定律和运动规律的结合受力 情况决定运动情况，运动情况反映受力情况，根据力与运动列 方程,(2)功和能关系：做功引起能量的转化，而能量在转化和转 移过程中总量守恒；根据功与能转化对应列方程，根据能量守 恒列方程,这类问题一般比较难，要分析好物体运动的过程与状态， 在过程或状态中找物理量的关系，再运用上面的两个方法列方 程联立求解尤其注意分析临界状态,2(2010 年佛山二模)A、B 两金属板如图 728 所示竖 直固定在绝缘底座上，与底座的总质量为 m.将其静放在光滑水 平面上已知两金属板间的电压为 U，极板间距为 d.在 A 板底 端上有一小孔，质量也为 m、带正电、电荷量为 q 的小滑块以 v0 的速度从小孔水平滑入极板间，小滑块最远可滑到距 A 板为 x 的 P 点已知小滑块与底座间的动摩擦因数为，极板外侧的 电场强度为 0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影 响求：,(1)x 的值；,(2)小滑块在极板间运动的全过程中，因与底座间的摩擦而,产生的内能.,图 728,易错点：粒子运动与受力情况的分析,【例 1】(单选)如图 729 所示，图中实线表示一匀强电 场的电场线，一带负电的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹， a、b 是轨迹上的两点，若粒子受重力不计，那么正确的判断是 ( ),图 729,A电场线方向向下,B粒子一定从 a 点运动到 b 点 Ca 点的电势比 b 点的高,D粒子在 a 点的电势能大于在 b 点的电势能,D,错解分析：错解一：根据粒子运动的轨迹，联想到重力场 中的平抛运动，认为粒子一定是从 a 点运动到 b 点，错选 B. 错解二： 混淆电势与电势能的概念，认为 a 点运动到 b 点， 是类平抛运动，b 点动能大，所以 a 点的电势比 b 点的高，错选 C.,正确解析:无论粒子从 a 点或者从 b 点射入电场中，由 于运动轨迹向下弯曲，说明粒子受电场力的方向向下，粒子带 负电可判明电场线的方向向上，A 项错误；粒子既可以从 a 点运 动到 b 点，也可以从 b 点运动到 a 点，B 项错；由于顺着电场线 电势降低，故 C 项错误；由于是负电荷，电势越大处电势能越 小故 D 项正确,本题的关键是从运动轨迹的弯曲方向入手， 运用曲线运动的特点确定粒子受力方向并进而确定电场方向， 然后讨论电势高低并比较粒子在不同位置时电势能的大小和动 能的大小等电势与电势能是两个的不同概念，若AB , 由 EPAqA , EPBqB，若电荷为正，EPA EPB；若电荷为负，则 EPA EPB.,1(双选)如图 7210 所示，实线是一个电场中的电场 线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从 a 处运动到 b 处，以下判断正确的是( ),图 7210,A电荷从 a 到 b 加速度减小 Bb 处电势能大 Cb 处电势高,D电荷在 b 处速度小,D,解析：由题图可知 b 处的电场线比 a 处的电场线密，说明 b 处的场强大于 a 处的场强根据牛顿第二定律，检验电荷在 b 处的加速度大于在 a 处的加速度，A 选项错电荷做曲线运动， 必受到不等于零的合外力，即 Fe0，且 Fe 的方向应指向运动轨 迹的凹侧因为检验电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密 再利用顺着电场线电势降低，判断 a，b 处电势高低关系是a,b，C 选项不正确根据检验电荷的位移与所受电场力的夹 角大于 90°，可知电场力对检验电荷做负功功是能量变化的 量度，可判断由 ab 电势能增加，B 选项正确；又因电场力做 功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即 速度减小，D 选项正确,