浙江省高三物理復習 第6章 第3講 電場能的性質(zhì)課件 新人教版

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1、一、電勢能1定義：因電場對電荷有作用力而產(chǎn)生的由電荷相對位置決定的能量叫電勢能2電勢能具有相對性，通常取無窮遠處或大地為電勢能的零點3電勢能大?。弘姾稍陔妶鲋心滁c的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功4電場力做功是電勢能變化的量度：電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減少；電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增加；電場力做功的多少和電勢能的變化數(shù)值相等，這是判斷電荷電勢能如何變化的最有效方法二、電勢電勢：電場中某點的電勢，等于單位正電荷由該點移動到參考點(零電勢點)時電場力所做的功電勢用字母表示 11 /12.345AOAWVVJ Cq表達式：單位：伏特，且有意義：電場中某一點

2、的電勢在數(shù)值等于單位電荷在那一點所具有的電勢能相對性：電勢是相對的，只有選擇零電勢的位置才能確定電勢的值，通常取無限遠或地球的電勢為零標量：只有大小，沒有方向，但有正、負之分，這里正負只表示比零電勢高還是低高低判斷：順著電場線方向電勢越來越低三、等勢面：電場中電勢相等的點構成的面1意義：等勢面表示電勢的高低2典型電場的等勢面：(1)勻強電場；(2)點電荷電場；(3)等量的異種點電荷電場；(4)等量的同種點電荷電場3等勢面的特點：(1)同一等勢面上的任意兩點間移動電荷電場力不做功；(2)等勢面一定跟電場線垂直；電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面四、電勢差1電勢差：電荷q在電場中由一

3、點A移動到另一點B時，電場力所做的功WAB與電荷量的q的比值 ABABABABABBABABAWUqUUUU注意：電勢差這個物理量與場中的試探電荷無關，它是一個只屬于電場的量電勢差是從能量角度表征電場的一個重要物理量電勢差也等于電場中兩點電勢之差：電勢差由電場的性質(zhì)決定，與零電勢點選擇無關2電場力做功：在電場中AB兩點間移動電荷時，電場力做功等于電量與兩點間電勢差的乘積WABqUAB注意：(1)該式適用于一切電場；(2)電場力做功與路徑無關；(3)利用上述結論計算時，均用絕對值代入，而功的正負，借助于力與移動方向間關系確定五、電勢差與電場強度關系1電場方向是電勢降低最快的方向在勻強電場中，電勢

4、降低是均勻的2勻強電場中，沿場強方向上的兩點間的電勢差等于場強和這兩點間距離的乘積UEd注意：(1)該式只適用于勻強電場；(2)d是沿電場方向上的距離一、比較電場中電勢的高低例1、圖631中a、b中為豎直向上的電場線上的兩點，一帶電粒子在a點由靜止釋放，沿電場線向上運動，到b點時恰好速度為零，下列說法中正確的是()A帶電粒子在a、b兩點所受的電場力都是豎直向上的Ba點的電勢比b點的電勢高C帶電粒子在a點的電勢能比在b點的電勢能小Da點的電場強度比b點的電場強度大圖631AD解析：粒子從a點靜止釋放，到b點速度又變?yōu)榱?，運動過程為先加速后減速由于粒子受到重力和電場力作用，且a、b在同一電場線上，

5、因此電場力方向均豎直向上，故A正確在a點電場力大于重力，在b點電場力小于重力，說明a點的場強大于b點場強，D正確且電場力做正功，電勢能減小，所以帶電粒子在a點電勢能大，在b點電勢能小故C錯由于電場方向不確定，粒子的電性也不確定，因此不能判定a、b電勢的高低，B錯. 故答案為AD.點評：比較電場中電勢的高低常用的方法有：(1)根據(jù)電場線的方向：沿電場線的方向電勢降低(2)根據(jù)電勢同電勢差的關系UABAB；若UAB0，AB；若UAB0，則AB.(3)根據(jù)電勢同電勢能的關系，分別將電勢能和電荷帶符號代入，根據(jù)電勢的結果判斷.變式訓練1、將一個電荷量為q+31010C的點電荷從電場中的A點移到B點的過

6、程中，克服電場力做功6109J.已知A點的電勢為A4V，求B點的電勢9106 10,3 10 16 . BABABABWUVqV 解析解得：二、電場力做功與電勢能的改變例2、為使帶負電的點電荷q(不計重力)在一勻強電場中沿直線勻速地由A運動到B，必須對該電荷施加一個恒力F，如圖632所示，若AB0.4m，37，q3107C，F(xiàn)1.5104N，A點電勢A100V.(1)在圖中用實線畫出電場線，用虛線畫出通過A、B兩點的等勢線，并標明它們的電勢值(2)求q在由A到B的過程中電勢能改變了多少？圖632 755 cos/64.8 1003 101604.8 1012ABABBFUEddABEF qVA

7、JBWEdqJJ由平衡條件可知電場力與 大小相等方向相反，而此電荷帶負電，場強與之相反 解得，電場線及 、兩點等勢線如右圖所示即電勢能加解析：點評：電場力做功的求法，主要有四種方法：(1)用功的定義式WEqx求(只適用于勻強電場)；(2)WABUABq計算(適用于一切電場)；(3)根據(jù)電場力做功與電勢能改變量的關系，即WEp；(4)由動能定理得W電W非電Ek電場力做功與電勢能變化的關系可類比于重力做功與重力勢能變化的關系變式訓練2、(2010浙江寧波期末)如圖633所示的勻強電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A、B、C、D作為頂點構成一正方體空間，電場方向與面ABCD垂直，圖633下列說法正確

8、的是()AAD兩點間電勢差UAD與AA兩點間電勢差UAA相等B帶正電的粒子從A點沿路徑ADD移到D點電場力做正功C帶負電的粒子從A點沿路徑ADD移到D點，電勢能減小D同一帶電粒子從A點沿對角線移到C點與從A點沿路徑ABB移動到B電場力做功相同BDADAAADBCACBADD由圖可知，而，故選項 錯誤；由可知，選項；而帶負電的粒子從 點移到點，電場力做負功，電勢能加，選解析：項 錯誤；，故正選項確正確三、依據(jù)帶電粒子的軌跡和電場線來判斷有關問題例3、如圖634所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一個帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是

9、軌跡上的兩點下列說法圖634中正確的是()A三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B帶電質(zhì)點一定是從P點向Q點運動C帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時小D帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時小D解析：先畫出電場線，再根據(jù)速度、合力和軌跡的關系，可以判定：質(zhì)點在各點受的電場力方向是斜向左下方由于是正電荷，所以電場線方向也沿電場線向右下方答案僅有D.點評：解決此類問題應掌握以下幾點，(1)帶電粒子運動軌跡的切線方向為該點處的速度方向；(2)帶電粒子所受合力(往往僅為電場力)應指向軌跡曲線的凹側，再依據(jù)電場力與場強方向同向或反向，即可準確的確定力的方向；(3)在運動過程中，若合力與速度方向的夾角小于直

10、角，則合力做正功，動能增加若合力與速度方向的夾角大于直角，則合力做負功，動能減少若合力與速度方向夾角總等于直角，則動能不變變式訓練3、如圖635所示，圓弧虛線表示正點電荷電場的等勢面，相鄰兩等勢面間的電勢差相等光滑絕緣直桿沿電場方向水平放置并固定不動，桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點)，滑塊通過絕緣輕彈簧與固定點O相連，并以某一初速度從M點運動到N點，OMON.若滑塊在M、N圖635時彈簧的彈力大小相等，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則()A滑塊從M到N的過程中，速度一直增大B滑塊從位置1到2的過程中，電場力做的功比從位置3到4的小C在M、N之間的范圍內(nèi)，可能存在滑塊速度相同的兩個位置D在M、N之

11、間可能存在只由電場力確定滑塊加速度大小的三個位置C解析：在N點如果電場力不小于彈簧彈力的分力，則滑塊一直加速，在N點如果電場力小于彈簧彈力的分力，則滑塊先加速后減速，就可能有兩個位置的速度相同，A錯誤，C正確.1、2與3、4間的電勢差相等，電場力做功相等，B錯誤由于M點和N點彈簧的長度不同但彈力大小相等，說明N點時彈簧是拉伸的，在彈簧與水平桿垂直和彈簧恢復原長的兩個位置滑塊的加速度只由電場力決定，D錯誤四、電場與功能關系的結合例4、如圖636所示，一條長為L的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球；將它置于勻強電場中電場強度大小為E，方向水平向右已知當細線離開豎直位置的偏角為時，小球處于平

12、衡狀態(tài)現(xiàn)使小球拉緊細線(細線的形變可忽略且小球圖636電荷量不變)，從A點移至B點，然后將小球由靜止釋放，在小球從B點返回A點過程，小球動能的增量Ek與重力勢能的增量Ep比較，下列判斷中正確的是()AEk一定大于Ep BEk一定小于EpCEk一定等于Ep DEk可能等于EpA(1cos )kAABAFEFL分析小球受力情況，如圖所示由于 點是小球原來平衡位置，所以小球在點處速度最大，從 到 的過程中小球動能增加；設小球所受到的重力和電場力合力為 ，根據(jù)動能定理有：解析：(1cos )1cos11cospGpkpkEWmgLEmgLmgEFLFEEA根據(jù)功能關系知重力做負功、重力勢能也增加，有：

13、因此：項確，選正即 點評：要分析電荷在運動過程中電勢能的變化，首先必須分析出電場力做功情況因此首先需分析電荷在運動過程中所受到的電場力方向與速度方向間夾角的關系，確定電場力做功情況解答此題除應用功能關系之外，關鍵要靈活地運用功的量度式計算恒力做功例5、如圖637所示，傾角為30的直角三角形底邊為2l，底邊處在水平位置，斜邊為光滑絕緣導軌現(xiàn)在底邊中點O處固定一正電荷Q，讓一個質(zhì)量為m的帶正電的電荷q從斜面頂端A沿斜面加速滑下(不脫離斜面)已測得它滑到斜邊上的垂足D處的速度為v，加速度為a，方向沿斜面向下，問該質(zhì)點滑到斜邊底端C點時的速度和加速度各為多少？圖637222131,222 sin303

14、0 sin30cos30.3ccccOD OClDCQDCDCmmvmglvvglamvDmgFcosmaCgmgFma庫庫由幾何知識知，表明 、 兩點為 產(chǎn)生的電場中一個等勢面上的兩點，即質(zhì)點從點運動到 點電場力做的總功為零，這是解決此題的突破口過程 的機械能守恒，則有得在 點時對質(zhì)點受力分析有在 點時對質(zhì)點受力分析有聯(lián)立兩式，：得解析a點評：此題能巧妙地將牛頓第二定律與電場力做功的特點結合在一起，初看是一道純粹用牛頓第二定律解題的問題，但實質(zhì)上分析點電荷+Q產(chǎn)生的電場的特點是解題關鍵變式訓練4、如圖638所示，光滑絕緣豎直桿與以正點電荷Q為圓心的圓弧交于B、C兩點，一質(zhì)量為m，電荷量為q的空心小球從桿上A點無初速下落，設ABBCh，小球滑到B點的速度為，試求：(1)小球滑到C點的速度；(2)A、C兩點的電勢差圖638 222511223 12021 1222 CBBACACCACACCACvghBCBCmghmvmvvghACWmgWhmg hmvWWmghqqU 因 、 兩點為等勢點，小球從 滑到 點過程中電場力做功為零由動能定理得：所以、 過程電場力做功為由動能定理得：所以析解：