高中物理選修3-1第3講　.doc

第3講電勢能和電勢電勢差一、電勢能1電荷在電場中具有的與電荷位置有關(guān)的能量叫電荷的電勢能2單位： _.3矢標性： _.4電場力做功與電勢能的關(guān)系： 電場力對電荷做正功，電荷的電勢能_，做功量等于_；電場對電荷做負功，電荷的電勢能_，做功量等于_即WE，類比于WGEp.二、電勢1定義： 電勢實質(zhì)上是和標準位置的電勢差即電場中某點的電勢，在數(shù)值上等于把_從某點移到_(零電勢點)時電場力所做的功2定義式： AUA_.3單位： _.4矢標性： _，但有正負，電勢的正負表示該點電勢比零勢點高還是低三、電勢差UAB1定義： 電荷在電場中，由一點A移動到另一點B時，_所做的功與_電荷量的比值，叫做A、B兩點間的電勢差，用UAB表示2定義式： UAB_.3單位： _.4矢標性： _，但有正負，正負表示電勢的高低四、等勢面1定義： 電場中_的點構(gòu)成的面叫做等勢面2等勢面的特點(1)等勢面一定跟電場線_；(2)電場線總是從_的等勢面指向_的等勢面；(3)任意兩等勢面都不會相交；(4)電荷在同一等勢面上移動，電場力做的功為.(5)電場強度較大的地方，等差的等勢面較密電勢能電勢等勢面1電勢高低的判斷判斷角度判斷方法依據(jù)電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低依據(jù)電場力做功根據(jù)UAB，將WAB、q的正負號代入，由UAB的正負判斷A、B的高低2電勢能大小的判斷判斷角度判斷方法做功判斷法電場力做正功，電勢能減小電場力做負功，電勢能增加公式法將電荷量、電勢連同正負號一起代入公式Epq，正Ep的絕對值越大，電勢能越大；負Ep的絕對值越大，電勢能越小【典型例題1】 一正電荷處于電場中，在只受電場力作用下從A點沿直線運動到B點，其速度隨時間變化的圖象如圖所示，tA，tB分別對應(yīng)電荷在A、B兩點的時刻，則下列說法中正確的有() AA處的場強一定大于B處的場強 BA處的電勢一定低于B處的電勢 C正電荷在A處的電勢能一定大于B處的電勢能 D由A至B的過程中，電場力一定對正電荷做負功溫馨提示解答此題時，首先要根據(jù)vt圖象分析出電荷的加速度變化、動能變化，以此判斷電勢和場強變化；注意此電荷為正電荷記錄空間【變式訓(xùn)練1】如圖所示，a、b、c為某個電場中同一條電場線上的三個點，其中c為ab的中點已知a、b兩點的電勢分別為a2V, b8V，則下列敘述正確的是() A該電場在c點處的電勢一定為3V Ba點處的場強Ea一定小于b點處的場強Eb C正電荷從a點運動到b點的過程中電勢能一定增大 D如果正電荷只受電場力作用，則從a點運動到b點的過程中速度一定增大【典型例題2】 某電場的電場線分布如圖所示，以下說法正確的是() Aa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點靜止釋放，它將沿電場線運動到b點 D若在d點固定一點電荷Q，將一試探電荷q由a移至b的過程中，電勢能減少溫馨提示解答此題時，首先要知道沿電場線方向電勢降低記錄空間【變式訓(xùn)練2】空間存在甲、乙兩相鄰的金屬球，甲球帶正電，乙球原來不帶電，由于靜電感應(yīng)，兩球在空間形成了如圖所示穩(wěn)定的靜電場實線為其電場線，虛線為其等勢線，A、B兩點與兩球球心連線位于同一直線上，C、D兩點關(guān)于直線AB對稱，則() AA點和B點的電勢相同 BC點和D點的電場強度相同 C正電荷從A點移至B點，電場力做正功 D負電荷從C點沿直線CD移至D點，電勢能先增大后減小4依據(jù)帶電粒子的運動軌跡和電場線(或等勢面)來判斷有關(guān)問題此類問題應(yīng)掌握以下幾個要點：(1)帶電粒子的軌跡的切線方向為該點處的速度方向(2)帶點粒子所受合力(往往僅為電場力)應(yīng)指向軌跡曲線的凹側(cè)，再依電場線與等勢線處處垂直以及電場力與場強同向或反向，即可確定準確的力的方向(3)在一段運動過程中，若合力與速度方向的夾角小于90，則合力做正功，動能增加；若夾角大于90，則合力做負功，動能減??；若夾角總等于90，則動能不變電勢能變化與動能變化相反【典型例題3】 如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中三個等勢面，它們的電勢分別為a、b、c，abc，一帶正電的粒子射入電場中，其運動軌跡如實線KLMN所示，由圖可知() A粒子從K到L的過程中，電場力做負功 B粒子從L到M的過程中，電場力做負功 C粒子從K到L的過程中，電勢能增加 D粒子從L到M的過程中，動能減少溫馨提示解答此題時，首先根據(jù)軌跡判斷電場力大致指向，以此來判斷電場力做功問題記錄空間【變式訓(xùn)練3】如圖所示，一帶電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中，在電場力作用下形成圖中所示的運動軌跡M和N是軌跡上的兩點，其中M點是軌跡的最右點不計重力，下列表述正確的是() A粒子在M點的速率最大 B粒子所受電場力沿電場方向 C粒子在電場中的加速度不變 D粒子在電場中的電勢能始終在增加電勢差1勻強電場中電勢差和電場強度在方向上的關(guān)系：由圖可知，由A點沿AB、AC、AD、AF路徑電勢均降落，且UABUACUADUAF，其中AB路徑電勢降落最快(單位長度上的電勢差最大)由此可知：電勢降落最快的方向是電場強度的方向2勻強電場中電場強度和電勢差在數(shù)值上的關(guān)系：E或UEd說明：(1)上式只適用于勻強電場；(2)上式中U為電場中的兩點間的電勢差，d為兩點沿場強方向間的距離(即兩點所在等勢面間的距離)；(3)電場強度的單位：1 N/C1 V/m.【典型例題4】 如圖所示的勻強電場中，有a、b、c三點，ab5 cm，bc12 cm，其中ab沿電場方向，bc和電場方向成60角，一個電荷量為q4108 C的正電荷從a移到b電場力做功為W11.2107 J，求：(1)勻強電場的場強E；(2)電荷從b移到c，電場力做功W2；(3)a、c兩點的電勢差Uac.溫馨提示由于電場力做的功WqU與路徑無關(guān)，只與初末位置間的電勢差有關(guān)，故可據(jù)已知的電場力做功先求電勢差，再據(jù)勻強電場中場強與電勢差的關(guān)系確定場強E，反之亦然記錄空間【變式訓(xùn)練4】如圖所示，用長為l的絕緣細線拴一個質(zhì)量為m、帶電量為q的小球(可視為質(zhì)點)懸掛于O點，整個裝置處于水平向右的勻強電場E中將小球拉至使懸線呈水平的位置A后，由靜止開始將小球釋放，小球從A點開始向下擺動，當懸線轉(zhuǎn)過60角到達位置B時，速度恰好為零求：(1)B、A兩點的電勢差UBA；(2)電場強度E.隨堂 演練1關(guān)于電場強度、電勢和電勢能，下列說法中正確的是() A在電場中，電勢高的地方，電荷在該點具有的電勢能就大 B在電場中，電勢高的地方，放在該點的電荷的電荷量越大，它所具有的電勢能也越大 C在電場中電勢高的點，電場強度一定大 D在負的點電荷所產(chǎn)生的電場中的任何一點上，正電荷所具有的電勢能一定小于負電荷所具有的電勢能2如圖所示，在光滑絕緣的水平面上放置兩個帶正電、電量不同的小球Q1和Q2，則由靜止釋放后()第2題圖 A兩球的加速度逐漸增大 B兩小球的電勢能逐漸減少 C兩小球受到的庫侖力不做功 D兩小球受到的庫侖力大小不相等第3題圖3如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心，半徑R0.1m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軸負方向的勻強電場，場強大小E100V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為() AUOP10sin(V) BUOP10sin(V) CUOP10cos(V) DUOP10cos(V)4如圖所示，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，將一電荷q2.0106 C的電荷由A點沿AB線移到B點，電場力做功為1.6106 J.第4題圖試求：(1)板間電場強度；(2)MN兩板間電勢差；(3)電荷在B點的電勢能5如圖所示，正點電荷2Q、Q分別置于M、N兩點，O點為MN連線的中點點a、b在MN連線上，點c、d在MN垂線上，它們都關(guān)于O點對稱下列說法正確的是()第5題圖 AO點的電勢高于c點的電勢 Ba、b兩點的電場強度相同 C電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能 D將電子沿直線從c點移到d點，電場力對電子先做負功后做正功6a、 b、 c、 d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點電場線與矩形所在的平面平行已知a點的電勢為20 V, b點的電勢為24 V,