浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第6章第二節(jié) 電場(chǎng)的能的性質(zhì)課件 大綱人教版

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1、第二節(jié)電場(chǎng)的能的性質(zhì)第二節(jié)電場(chǎng)的能的性質(zhì)課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第二二節(jié)節(jié)電電場(chǎng)場(chǎng)的的能能的的性性質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的變化一、電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的變化1電場(chǎng)力做功:在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力電場(chǎng)力做功:在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力做的功只與起始位置和終止位置有關(guān),與電荷做的功只與起始位置和終止位置有關(guān),與電荷經(jīng)過(guò)的經(jīng)過(guò)的_無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)2電勢(shì)能:電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能,叫做電電勢(shì)能:電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能,叫做電勢(shì)能,用勢(shì)能,用Ep表示表示3電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系(1)靜

2、電力做的功等于電勢(shì)能的靜電力做的功等于電勢(shì)能的_量,即量,即WABEpAEpB.路徑路徑減少減少(2)電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能等于靜電力把它從電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到該點(diǎn)移動(dòng)到_位置時(shí)所做的功即電勢(shì)位置時(shí)所做的功即電勢(shì)能是相對(duì)的,通常把電荷在離場(chǎng)源電荷能是相對(duì)的,通常把電荷在離場(chǎng)源電荷_的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零二、電勢(shì)、等勢(shì)面、電勢(shì)差二、電勢(shì)、等勢(shì)面、電勢(shì)差1電勢(shì)電勢(shì)(1)定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的_與它與它的的_的比值的比值(2)表達(dá)式:表達(dá)式: .零勢(shì)能零勢(shì)能

3、無(wú)限遠(yuǎn)處無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能電勢(shì)能電荷量電荷量2等勢(shì)面等勢(shì)面(1)定義:電場(chǎng)中定義:電場(chǎng)中_的各點(diǎn)構(gòu)成的面的各點(diǎn)構(gòu)成的面(2)特點(diǎn):特點(diǎn):在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線(xiàn)垂直,即與場(chǎng)強(qiáng)方向等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線(xiàn)垂直,即與場(chǎng)強(qiáng)方向_電場(chǎng)線(xiàn)總是由電場(chǎng)線(xiàn)總是由_的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面勢(shì)面等差等勢(shì)面的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱等差等勢(shì)面的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱(等差等勢(shì)面等差等勢(shì)面越密的地方,電場(chǎng)線(xiàn)越密越密的地方,電場(chǎng)線(xiàn)越密)電勢(shì)相同電勢(shì)相同垂直垂直電勢(shì)高電勢(shì)高任意兩等勢(shì)面不相交任意兩等勢(shì)面不相交3電勢(shì)差電勢(shì)差(1)定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)間定義:電場(chǎng)中兩

4、點(diǎn)間_的差值的差值(2)表達(dá)式:表達(dá)式:UABAB.(3)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系:電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系:勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿點(diǎn)沿_的距離的乘積,即的距離的乘積,即UABEd.特別提示:特別提示:電勢(shì)和電勢(shì)差都是由電場(chǎng)本身決定的,電勢(shì)和電勢(shì)差都是由電場(chǎng)本身決定的,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),但電勢(shì)是相對(duì)量,電場(chǎng)中各點(diǎn)與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),但電勢(shì)是相對(duì)量,電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān),而電勢(shì)差是絕對(duì)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān),而電勢(shì)差是絕對(duì)量,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)量,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)電勢(shì)電勢(shì)電場(chǎng)方向電場(chǎng)方向三、靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)三、靜

5、電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)1導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零;導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零;2導(dǎo)體是一等勢(shì)體,表面為一等勢(shì)面導(dǎo)體是一等勢(shì)體,表面為一等勢(shì)面特別提示:特別提示:導(dǎo)體表面尖銳處,電荷分布密集,導(dǎo)體表面尖銳處,電荷分布密集,場(chǎng)強(qiáng)大場(chǎng)強(qiáng)大課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練一、電場(chǎng)力做功和電場(chǎng)中的功能關(guān)系一、電場(chǎng)力做功和電場(chǎng)中的功能關(guān)系1電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法(1)由公式由公式WFlcos計(jì)算,此公式只適用于勻強(qiáng)計(jì)算,此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)可變形為電場(chǎng)可變形為WqEd(dlcos),式中,式中d為電荷為電荷初、末位置在電場(chǎng)方向上的位移初、末位置在電場(chǎng)方向上的位移. (2)由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系計(jì)算:由

6、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系計(jì)算:WEpqU.計(jì)算時(shí)有兩種方法:計(jì)算時(shí)有兩種方法:三個(gè)量都取絕對(duì)值,先計(jì)算出功的數(shù)值然后三個(gè)量都取絕對(duì)值,先計(jì)算出功的數(shù)值然后再根據(jù)電場(chǎng)力的方向與電荷移動(dòng)位移方向間的夾再根據(jù)電場(chǎng)力的方向與電荷移動(dòng)位移方向間的夾角確定是電場(chǎng)力做功,還是克服電場(chǎng)力做功角確定是電場(chǎng)力做功,還是克服電場(chǎng)力做功代入符號(hào),將公式寫(xiě)成代入符號(hào),將公式寫(xiě)成WABqUAB,特別是在,特別是在比較比較A、B兩點(diǎn)電勢(shì)高低時(shí)更為方便:先計(jì)算兩點(diǎn)電勢(shì)高低時(shí)更為方便:先計(jì)算UABWAB/q,若,若UAB0,即,即AB0,則,則AB;若;若UAB0,即,即AB0,則,則A0,則,則AB,若,若UAB0,則,

7、則AOB.一帶負(fù)電的一帶負(fù)電的試探電荷僅受電場(chǎng)力作用,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線(xiàn)所試探電荷僅受電場(chǎng)力作用,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線(xiàn)所示,設(shè)示,設(shè)M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EM、EN,電勢(shì),電勢(shì)分別為分別為M、N.下列判斷中正確的是下列判斷中正確的是()圖圖624AB點(diǎn)電荷一定帶正電點(diǎn)電荷一定帶正電BEMND此試探電荷在此試探電荷在M處的電勢(shì)能小于處的電勢(shì)能小于N處的電勢(shì)能處的電勢(shì)能解析:解析:選選AB.由軌跡可見(jiàn),電場(chǎng)力偏右,說(shuō)明由軌跡可見(jiàn),電場(chǎng)力偏右,說(shuō)明B一一定帶正電,定帶正電,A對(duì);題中所述等量異種電荷,對(duì)對(duì);題中所述等量異種電荷,對(duì)M、N兩點(diǎn)電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)就較容易判斷,兩點(diǎn)電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)

8、就較容易判斷,M點(diǎn)電勢(shì)低,點(diǎn)電勢(shì)低,場(chǎng)強(qiáng)小,但負(fù)電荷在場(chǎng)強(qiáng)小,但負(fù)電荷在M點(diǎn)電勢(shì)能大,所以點(diǎn)電勢(shì)能大,所以B正確,正確,C、D錯(cuò)誤錯(cuò)誤 如圖如圖625所示,虛線(xiàn)方框內(nèi)有一勻強(qiáng)所示,虛線(xiàn)方框內(nèi)有一勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng),A、B、C為該電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)已知為該電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)已知A12 V,B6 V,C6 V試在該方框中作出試在該方框中作出該電場(chǎng)的示意圖該電場(chǎng)的示意圖(即畫(huà)出幾條電場(chǎng)線(xiàn)即畫(huà)出幾條電場(chǎng)線(xiàn)),并要求保,并要求保留作圖時(shí)所用的輔助線(xiàn)若將一個(gè)電子從留作圖時(shí)所用的輔助線(xiàn)若將一個(gè)電子從A點(diǎn)移點(diǎn)移到到B點(diǎn),電場(chǎng)力做多少電子伏特的功?點(diǎn),電場(chǎng)力做多少電子伏特的功?等分法求電勢(shì)等分法求電勢(shì)例例2圖圖625【思路

9、點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】由于電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面垂直,而且由于電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面垂直,而且在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與等勢(shì)點(diǎn)連線(xiàn)垂直的線(xiàn)一定是電場(chǎng)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與等勢(shì)點(diǎn)連線(xiàn)垂直的線(xiàn)一定是電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)相等的點(diǎn)可以根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)均勻降線(xiàn)電勢(shì)相等的點(diǎn)可以根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)均勻降低的特點(diǎn),把線(xiàn)段低的特點(diǎn),把線(xiàn)段【解析解析】如圖如圖626所示,用虛線(xiàn)連接所示,用虛線(xiàn)連接AC.因因A12 V,C6 V,把,把AC線(xiàn)段分為三等份,線(xiàn)段分為三等份,得得D點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)D6 V,圖圖626連接連接DB,則,則DB為一條等勢(shì)線(xiàn),可以畫(huà)出與等勢(shì)為一條等勢(shì)線(xiàn),可以畫(huà)出與等勢(shì)線(xiàn)垂直的電場(chǎng)線(xiàn),如圖中實(shí)線(xiàn)所示,電勢(shì)降低的線(xiàn)垂直的電場(chǎng)線(xiàn),如圖中實(shí)線(xiàn)所示,電勢(shì)降

10、低的方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向?qū)⒁浑娮訌膶⒁浑娮訌腁點(diǎn)移到點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做的功點(diǎn),電場(chǎng)力做的功WeUABe(126) V6 eV.【答案答案】如圖如圖626所示所示6 eV【方法技巧方法技巧】用用“等分法等分法”求該等勢(shì)點(diǎn),一般先求該等勢(shì)點(diǎn),一般先連接電勢(shì)最高最低點(diǎn)成線(xiàn)段,然后在這條線(xiàn)段上連接電勢(shì)最高最低點(diǎn)成線(xiàn)段,然后在這條線(xiàn)段上找與另一點(diǎn)等勢(shì)的點(diǎn)找與另一點(diǎn)等勢(shì)的點(diǎn)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如圖如圖627所示,所示,ABCD是勻強(qiáng)電是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn),已知場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn),已知A、B、C三點(diǎn)的三點(diǎn)的電勢(shì)分別是電勢(shì)分別是A15 V,B3 V,C3 V,由,由此可推斷此可推斷D點(diǎn)電

11、勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)D是多少?是多少?圖圖627解析:解析:法一:運(yùn)用等勢(shì)面跟電場(chǎng)線(xiàn)垂直,勻強(qiáng)電法一:運(yùn)用等勢(shì)面跟電場(chǎng)線(xiàn)垂直,勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面和電場(chǎng)線(xiàn)都是等間距的平行的直線(xiàn),場(chǎng)的等勢(shì)面和電場(chǎng)線(xiàn)都是等間距的平行的直線(xiàn),可以先選取一條直線(xiàn),在直線(xiàn)上找出與可以先選取一條直線(xiàn),在直線(xiàn)上找出與A、B、C、D四點(diǎn)對(duì)應(yīng)電勢(shì)相等的點(diǎn),由此確定與四點(diǎn)對(duì)應(yīng)電勢(shì)相等的點(diǎn),由此確定與D點(diǎn)等勢(shì)的點(diǎn)等勢(shì)的電勢(shì),從而確定電勢(shì),從而確定D點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)法二:由勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)知,在勻強(qiáng)電法二:由勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)知,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,相互平行的相等的線(xiàn)段的兩端點(diǎn)場(chǎng)中,相互平行的相等的線(xiàn)段的兩端點(diǎn)電勢(shì)差相等,故有電勢(shì)差相等,故有UABUDC.AB

12、DC,所以所以D9 V.答案:答案:9 V 如圖如圖628所示,在所示,在O點(diǎn)放置一個(gè)正電點(diǎn)放置一個(gè)正電荷在過(guò)荷在過(guò)O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn),自由釋放一個(gè)點(diǎn),自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q.小球小球落下的軌跡如圖中虛線(xiàn)所示,它與以落下的軌跡如圖中虛線(xiàn)所示,它與以O(shè)為圓心、為圓心、R為半徑的圓為半徑的圓(圖中實(shí)線(xiàn)表示圖中實(shí)線(xiàn)表示)相交于相交于B、C兩點(diǎn),兩點(diǎn),O、C在同一水平線(xiàn)上,在同一水平線(xiàn)上,BOC30,A距離距離OC的的豎直高度為豎直高度為h.若小球通過(guò)若小球通過(guò)B點(diǎn)的速度為點(diǎn)的速度為v,試求:,試求:電場(chǎng)中的能量問(wèn)題

13、電場(chǎng)中的能量問(wèn)題例例3圖圖628(1)小球通過(guò)小球通過(guò)C點(diǎn)的速度大小點(diǎn)的速度大小(2)小球由小球由A到到C的過(guò)程中電勢(shì)能的增加量的過(guò)程中電勢(shì)能的增加量【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】在解決電場(chǎng)中的能量問(wèn)題時(shí)在解決電場(chǎng)中的能量問(wèn)題時(shí)常用到的基本規(guī)律有動(dòng)能定理、能量守恒,常用到的基本規(guī)律有動(dòng)能定理、能量守恒,有時(shí)也會(huì)用到功能關(guān)系有時(shí)也會(huì)用到功能關(guān)系應(yīng)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題需研究合外力的功應(yīng)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題需研究合外力的功(或或總功總功)應(yīng)用能量守恒解決問(wèn)題需注意電勢(shì)能和其他應(yīng)用能量守恒解決問(wèn)題需注意電勢(shì)能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化形式能之間的轉(zhuǎn)化應(yīng)用功能關(guān)系解決該類(lèi)問(wèn)題需明確電場(chǎng)力做應(yīng)用功能關(guān)系解決該類(lèi)問(wèn)題需明確電

14、場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3如圖如圖629所示,虛線(xiàn)為靜電場(chǎng)中所示,虛線(xiàn)為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面的等勢(shì)面1、2、3、4,相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì),相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等,其中等勢(shì)面差相等,其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為的電勢(shì)為0.一帶正電的點(diǎn)電一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)a、b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為分別為26 eV和和5 eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置,當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置,其電勢(shì)能變?yōu)槠潆妱?shì)能變?yōu)? eV時(shí),它的動(dòng)能應(yīng)為時(shí),它的動(dòng)能應(yīng)為()圖圖629A8 eVB13 eVC20 eV D34 eV解

15、析:解析:選選C.由于正電荷由由于正電荷由a到到b動(dòng)能減小了動(dòng)能減小了21 eV,而電場(chǎng)中機(jī)械能和電勢(shì)能總和不變,故在等勢(shì)面而電場(chǎng)中機(jī)械能和電勢(shì)能總和不變,故在等勢(shì)面3的動(dòng)能應(yīng)為的動(dòng)能應(yīng)為12 eV,總能量為,總能量為12 eV012 eV.當(dāng)當(dāng)在所求位置時(shí),因?yàn)殡妱?shì)能為在所求位置時(shí),因?yàn)殡妱?shì)能為8 eV,所以動(dòng)能,所以動(dòng)能為為12 eV(8 eV)20 eV,故應(yīng)選,故應(yīng)選C. (滿(mǎn)分樣板滿(mǎn)分樣板15分分)(2011年杭州十四中檢測(cè)年杭州十四中檢測(cè))一長(zhǎng)為一長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線(xiàn),上端固定,下端拴一質(zhì)量為的細(xì)線(xiàn),上端固定,下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為帶電荷量為q的小球,處于如圖的小球,處于如圖6210

16、所示的所示的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,開(kāi)始時(shí),將線(xiàn)與小球拉水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,開(kāi)始時(shí),將線(xiàn)與小球拉成水平,然后釋放,小球由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng),成水平,然后釋放,小球由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng),當(dāng)細(xì)線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)當(dāng)細(xì)線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí),小球到達(dá)角時(shí),小球到達(dá)B點(diǎn)速度恰好為點(diǎn)速度恰好為零試求:零試求:力電綜合問(wèn)題分析力電綜合問(wèn)題分析例例4圖圖6210(1)AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB;(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大??;勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大?。?3)小球到達(dá)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí),細(xì)線(xiàn)對(duì)小球的拉力大小點(diǎn)時(shí),細(xì)線(xiàn)對(duì)小球的拉力大小【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】對(duì)帶電小球由對(duì)帶電小球由A到到B的過(guò)程應(yīng)用的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理可求出動(dòng)能定理可求出AB間的電勢(shì)差間的電勢(shì)差UAB,再根據(jù),再根據(jù)UEd可求出電場(chǎng)強(qiáng)度;由小球到達(dá)可求出電場(chǎng)強(qiáng)度;由小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速點(diǎn)時(shí)的速度為零,沿半徑方向的合力為零可求出細(xì)線(xiàn)對(duì)度為零,沿半徑方向的合力為零可求出細(xì)線(xiàn)對(duì)小球的拉力小球的拉力圖圖6211【易誤警示易誤警示】小球到達(dá)小球到達(dá)B點(diǎn)的速度為零,但點(diǎn)的速度為零,但不是平衡狀態(tài)由不是平衡狀態(tài)由B點(diǎn)小球合力為零求出電場(chǎng)點(diǎn)小球合力為零求出電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,再求電勢(shì)差的大小,是解答此題強(qiáng)度的大小,再求電勢(shì)差的大小,是解答此題時(shí)常見(jiàn)的錯(cuò)誤時(shí)常見(jiàn)的錯(cuò)誤

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