高考物理一輪 6.2電場(chǎng)的能的性質(zhì)課件.ppt

第2節(jié)電場(chǎng)的能的性質(zhì) 1 電勢(shì)差 電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí) 的比值 叫做這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 表達(dá)式 是標(biāo)量 由電場(chǎng)本身決定 2 電勢(shì) 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于 是標(biāo)量 描述的性質(zhì) 由電場(chǎng)本身決定 電場(chǎng)力所 做的功與它的電荷量 單位正電荷 由該點(diǎn)移到電勢(shì)零點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功 電場(chǎng)的能 一 電勢(shì)差 電勢(shì) 等勢(shì)面 電勢(shì)能等概念 3 電勢(shì)能 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能等于 它是由電荷和電場(chǎng)共同具有的 4 電勢(shì)能 電勢(shì)具有性 與零電勢(shì)點(diǎn)的選取關(guān) 電勢(shì)能的改變 電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取關(guān) 5 等勢(shì)面 電場(chǎng)中點(diǎn)構(gòu)成的面叫等勢(shì)面 它的電荷量與該點(diǎn)電勢(shì)的乘積 相對(duì) 有 無(wú) 電勢(shì)相等的 電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功 電勢(shì)能減少 電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功 電勢(shì)能增加 且電勢(shì)能的改變量等于電場(chǎng)力做功的多少 即w電 e 三 勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系沿勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方向 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積 即u e d 四 常見(jiàn)電場(chǎng)等勢(shì)面分布圖 二 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系 1 在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等 所以在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷 電場(chǎng)力不做功 2 電場(chǎng)線跟等勢(shì)面一定垂直 并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 3 等勢(shì)面越密 電場(chǎng)強(qiáng)度越大 4 等勢(shì)面不相交 不相切 5 電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向 6 沿勻強(qiáng)電場(chǎng)中任何一條直線 等勢(shì)面除外 電勢(shì)都是均勻變化的 五 等勢(shì)面的性質(zhì) 題型一 電勢(shì)高低與電勢(shì)能大小的比較 例1某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示 下列說(shuō)法正確的是 a a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)b c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度c 若將正試探電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn) 電場(chǎng)力做正功d 若將一負(fù)試探電荷由c點(diǎn)移到d點(diǎn) 電勢(shì)能減少 解析 沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低 a b a錯(cuò) 電場(chǎng)線的疏密程度反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的小大關(guān)系 ec ed b錯(cuò) 正電荷從低電勢(shì)處移向高電勢(shì)處 電場(chǎng)力做負(fù)功 c錯(cuò) 因?yàn)?c d 將負(fù)電荷從c移到d 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 d對(duì) 答案 d 方法與知識(shí)感悟 1 比較電勢(shì)高低的方法 1 沿電場(chǎng)線方向 電勢(shì)越來(lái)越低 2 判斷出uab的正負(fù) 再由uab a b 比較 a b的大小 若uab 0 則 a b 若uab 0 則 a b 3 取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn) 正電荷周?chē)妱?shì)為正值 且離正電荷近處電勢(shì)高 負(fù)電荷周?chē)妱?shì)為負(fù)值 且離負(fù)電荷近處電勢(shì)低 2 電勢(shì)能大小的比較方法 1 做功判斷法電場(chǎng)力做正功時(shí)電勢(shì)能減小 電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)電勢(shì)能增大 對(duì)正 負(fù)電荷都適用 2 依據(jù)電勢(shì)高低判斷正電荷在電勢(shì)高處具有的電勢(shì)能大 負(fù)電荷在電勢(shì)低處具有的電勢(shì)能大 3 電勢(shì)與電勢(shì)能比較 題型二 勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系 答案 a 2 已知電場(chǎng)中幾點(diǎn)的電勢(shì) 如果要求某點(diǎn)的電勢(shì)時(shí) 一般采用 等分法 在電場(chǎng)中找與待求點(diǎn)電勢(shì)相同的等勢(shì)點(diǎn) 等分法也常用在畫(huà)電場(chǎng)線的問(wèn)題中 3 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 相互平行的相等長(zhǎng)度的線段兩端間的電勢(shì)差相等 應(yīng)用這一點(diǎn)可求解電勢(shì) 例3如圖所示 虛線表示等勢(shì)面 相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等 有一帶正電的小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 實(shí)線表示該小球的運(yùn)動(dòng)軌跡 小球在a點(diǎn)的動(dòng)能等于20ev 運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于2ev 若取c點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn) 則當(dāng)這個(gè)帶電小球的電勢(shì)能等于 6ev時(shí) 不計(jì)重力和空氣阻力 它的動(dòng)能等于 a 16evb 14evc 6evd 4ev 思路點(diǎn)撥 正確理解電場(chǎng)力與路徑無(wú)關(guān)及其與電勢(shì)能的變化關(guān)系 運(yùn)用能量守恒定律是解題的關(guān)鍵 題型三 電場(chǎng)力做功的計(jì)算及電場(chǎng)中的功能關(guān)系問(wèn)題 解析 由動(dòng)能定理可知 小球由a到b的過(guò)程中 動(dòng)能減少20ev 2ev 18ev 故電場(chǎng)力做功wab 18ev 小球電勢(shì)能增加量 epab 18ev 選c點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn) 則a點(diǎn)電勢(shì)能epa 12ev 又因小球重力不計(jì) 只有電場(chǎng)力做功 故小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 電勢(shì)能與動(dòng)能的和不變 由epa eka 12ev 20ev 8ev可知 當(dāng)小球電勢(shì)能為 6ev時(shí) 它的動(dòng)能為14ev b正確 答案 b 方法與知識(shí)感悟 1 電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法 1 由公式w flcos 計(jì)算 此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 可變形為w qelcos 2 由w qu來(lái)計(jì)算 此公式適用于任何形式的靜電場(chǎng) 3 由動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算 w電場(chǎng)力 w其他力 ek 4 由電勢(shì)能的變化計(jì)算 w電場(chǎng)力 ep1 ep2 2 電場(chǎng)中的功能關(guān)系 1 若只有電場(chǎng)力做功 電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 2 若只有電場(chǎng)力和重力做功 電勢(shì)能 重力勢(shì)能 動(dòng)能之和保持不變 3 除重力之外 其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化 4 所有力對(duì)物體所做的功 等于物體動(dòng)能的變化 題型四 e x圖象和 x圖象問(wèn)題 例4空間有一沿x軸對(duì)稱(chēng)分布的電場(chǎng) 其電場(chǎng)強(qiáng)度e隨x變化的圖象如圖所示 下列說(shuō)法正確的是 a o點(diǎn)的電勢(shì)最低b x2點(diǎn)的電勢(shì)最高c x1和 x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等d x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等 思路點(diǎn)撥 場(chǎng)源電荷如圖分布 以x軸正方向的場(chǎng)強(qiáng)為正 即可得到題中的e x圖象 在e x圖象上取一微元 由u ed可知電場(chǎng)強(qiáng)度e隨x變化的一小段圖象與x軸所圍的面積表示對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 據(jù)此可比較兩點(diǎn)之間電勢(shì)的高低 解析 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系為u ed 此表達(dá)式適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 圖中為非勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e與坐標(biāo)x的關(guān)系圖象 當(dāng)取一段極短長(zhǎng)度 x時(shí) 可認(rèn)為 x長(zhǎng)度內(nèi)的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng) 因此圖像所包圍的面積表示電勢(shì)差 圖中從o點(diǎn)沿 x軸方向 場(chǎng)強(qiáng)為正值 所以圖線與x軸包圍的面積表示的電勢(shì)差為正 表示沿 x軸方向的電勢(shì)逐漸降低 即o點(diǎn)電勢(shì)依次大于x1點(diǎn) x2點(diǎn) x3點(diǎn)的電勢(shì) 選項(xiàng)a b d錯(cuò)誤 而圖中沿 x軸方向 場(chǎng)強(qiáng)為負(fù)值 所以圖線與x軸包圍的面積表示的電勢(shì)差為正 即沿 x軸方向的電勢(shì)也逐漸降低 因從 x1點(diǎn)到x1點(diǎn) e x圖線在o點(diǎn)兩側(cè)所包圍的面積相等 表示這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零 所以 x1和x1兩點(diǎn)電勢(shì)相等 選項(xiàng)c正確 答案 c 方法與知識(shí)感悟 在x軸上 位于x o處的點(diǎn)電荷的e x圖象是由最大值迅速減小的曲線 圖象關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱(chēng) 等量同種點(diǎn)電荷連線上的e x圖象關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱(chēng) 兩電荷連線的中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為o 兩等量異種點(diǎn)電荷連線上的e x圖象關(guān)于連線中垂線對(duì)稱(chēng) 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)較小 但不為0 例5 2011上海 兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷位于x軸上 相對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布 正確描述電勢(shì)隨位置變化規(guī)律的是圖 思路點(diǎn)拔 x圖象的斜率大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸方向分量的大小 或電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 若圖象某段平行于x軸 表明電勢(shì) 在該段不隨x變化 電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸方向的分量為0 空間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與x軸垂直 解析 在兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上各點(diǎn)的電勢(shì)都是零 所以坐標(biāo)原點(diǎn)的電勢(shì)為零 在x軸負(fù)方向上 各點(diǎn)的合電勢(shì)為正值 在x軸正方向上 各點(diǎn)的合電勢(shì)為負(fù)值 所以 只有a是對(duì)的 答案 a 方法與知識(shí)感悟 兩等量異種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處電勢(shì)為零 靠近正電荷處電勢(shì)大于0 離正電荷越近 電勢(shì)越高 靠近負(fù)電荷處電勢(shì)小于0 離負(fù)電荷越近 電勢(shì)越低 離正 負(fù)電荷無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)都為0 1 關(guān)于靜電場(chǎng) 下列結(jié)論普遍成立的是 a 電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)高 電場(chǎng)強(qiáng)度小的地方電勢(shì)低b 電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差只與這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)c 在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中 場(chǎng)強(qiáng)方向都指向電勢(shì)降低最快的方向d 將正點(diǎn)電荷從場(chǎng)強(qiáng)為零的一點(diǎn)移動(dòng)到場(chǎng)強(qiáng)為零的另一點(diǎn) 電場(chǎng)力做功為零 c 解析 電勢(shì)的高低與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小無(wú)關(guān) a錯(cuò) 電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差不僅與這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有關(guān) 還與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離有關(guān) b錯(cuò) 在d項(xiàng)中 初 末位置場(chǎng)強(qiáng)為零 中間某段場(chǎng)強(qiáng)可能不為零 電場(chǎng)力做功不一定為零 d錯(cuò) 只有c項(xiàng)正確 2 如圖所示 帶電質(zhì)點(diǎn)p1固定在光滑的水平絕緣的桌面上 在桌面上距p1一定距離處有另一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)p2 p2在桌面上運(yùn)動(dòng) 某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)p2的速度沿垂直于p1 p2的連線方向 則 a 若p1 p2為同種電荷 以后p2一定做速度變大的曲線運(yùn)動(dòng)b 若p1 p2為同種電荷 以后p2一定做加速度變大的曲線運(yùn)動(dòng)c 若p1 p2為異種電荷 以后p2的速度大小和加速度大小可能不變d 若p1 p2為異種電荷 以后p2可能做加速度 速度都變小的曲線運(yùn)動(dòng) acd 3 如圖為一勻強(qiáng)電場(chǎng) 某帶電小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服重力做的功為4 0j 電場(chǎng)力做的功為2 5j 則下列說(shuō)法正確的是 a 小球帶正電b 小球在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)多1 5jc 小球在a點(diǎn)的動(dòng)能比在b點(diǎn)多1 5jd 小球在a點(diǎn)的機(jī)械能比在b點(diǎn)多1 5j ac 解析 電場(chǎng)力做正功 小球帶正電 a對(duì) 在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能2 5j b錯(cuò) 由能量守恒知道c正確 機(jī)械能a點(diǎn)處小于b點(diǎn)處2 5j d錯(cuò) 4 電荷量q 2 0 10 5c的電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由a點(diǎn)移動(dòng)至b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功為6 0 10 4j 若把它從a點(diǎn)移至電場(chǎng)中的c點(diǎn) 電場(chǎng)力做的功為 3 0 10 4j 已知a b連線與a c連線夾角為120 ab 9 0cm ac 4 5cm 求a b兩點(diǎn)的電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度 鞏固基礎(chǔ) 1 兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷位于x軸上 關(guān)于原點(diǎn)o呈對(duì)稱(chēng)分布 下列能正確描述x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度e隨位置x變化規(guī)律的圖像是 a 2 如圖所示 在粗糙絕緣水平面上固定一點(diǎn)電荷q 從m點(diǎn)無(wú)初速度釋放一帶有恒定負(fù)電荷的小物塊 小物塊在q形成的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)靜止 則小物塊從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)的過(guò)程中 下列說(shuō)法中正確的是 a 小物塊所受電場(chǎng)力逐漸增大b 小物塊具有的電勢(shì)能逐漸增大c q形成的電場(chǎng)中m點(diǎn)的電勢(shì)高于n點(diǎn)的電勢(shì)d 小物塊電勢(shì)能變化量的大小等于克服摩擦力做的功 d a 4 如圖所示 兩個(gè)固定的相同細(xì)環(huán)相距一定的距離 同軸放置 o1 o2分別為兩環(huán)的圓心 兩環(huán)分別帶有均勻分布的等量異種電荷 一帶正電的粒子從很遠(yuǎn)處沿軸線飛來(lái)并穿過(guò)兩環(huán) 則在帶電粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 a 在o1點(diǎn)粒子加速度方向向右b 從o1到o2過(guò)程粒子電勢(shì)能一直增加c 軸線上o1點(diǎn)左側(cè)存在一點(diǎn) 粒子在該點(diǎn)動(dòng)能最小d 軸線上o1點(diǎn)右側(cè) o2點(diǎn)左側(cè)都存在場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn) 它們關(guān)于o1 o2連線中點(diǎn)對(duì)稱(chēng) d 5 如圖所示 為某一點(diǎn)電荷所形成的一族電場(chǎng)線 a b c三條虛線為三個(gè)帶電粒子以相同的速度從o點(diǎn)射入電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 其中b虛線為一圓弧 ab的長(zhǎng)度等于bc的長(zhǎng)度 且三個(gè)粒子的電荷量大小相等 不計(jì)粒子重力 則以下說(shuō)法正確的是 a a一定是正粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 b和c一定是負(fù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡b 由于ab的長(zhǎng)度等于bc的長(zhǎng)度 故uab ubcc a虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越小 c虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越大 b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度大小不變d b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量大于c虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量 cd 提升能力 6 如圖所示為一帶正電粒子 重力不計(jì) 繞負(fù)電荷q旋轉(zhuǎn) 假設(shè)該粒子運(yùn)動(dòng)軌道為橢圓 a點(diǎn)為離電荷q最近的點(diǎn) b點(diǎn)為離電荷q最遠(yuǎn)的點(diǎn) 則在粒子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 a 所受庫(kù)侖力逐漸減小b 速度逐漸減小c 電勢(shì)能逐漸減少d 電勢(shì)逐漸升高 abd b 8 如圖所示 在y軸上關(guān)于o點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的a b兩點(diǎn)有等量同種電荷 q 在x軸上c點(diǎn)有點(diǎn)電荷 q 且co od ado 60 下列說(shuō)法中正確的是 a o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零b d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零c 若將點(diǎn)電荷 q從o移向c 電勢(shì)能增大d 若將點(diǎn)電荷 q從o移向c 電勢(shì)能增大 bd 9 假設(shè)空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì) 隨x變化情況如圖所示 根據(jù)圖中信息可以確定下列說(shuō)法中正確的是 a 空間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向均與x軸垂直b 電荷沿x軸從o移到x1的過(guò)程中 一定不受電場(chǎng)力的作用c 正電荷沿x軸從x2移到x3的過(guò)程中 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少d 負(fù)電荷沿x軸從x4移到x5的過(guò)程中 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 d 解析 只有電勢(shì) 隨x變化圖線為平行x軸部分 場(chǎng)強(qiáng)方向才與x軸垂直 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 電荷沿x軸從0移到x1的過(guò)程中 所受電場(chǎng)力與等勢(shì)面垂直 電場(chǎng)力不做功 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 正電荷沿x軸從x2移到x3的過(guò)程中 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 負(fù)電荷沿x軸從x4移到x5的過(guò)程中 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 選項(xiàng)d正確 10 2012廣東 右圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖 帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后 分落在收集板中央的兩側(cè) 對(duì)礦粉分離的過(guò)程 下列表述正確的有 a 帶正電的礦粉落在右側(cè)b 電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功c 帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大d 帶正電的礦粉電勢(shì)能變小 bd 解析 不管帶正電還是負(fù)電 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減小 正電荷受的電場(chǎng)力向左故在左邊 負(fù)電荷在右邊 選bd 11 如圖所示 a b c d是某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn) 它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)ab cd l ad bc 2l 電場(chǎng)線與矩形所在平面平行 已知a b d點(diǎn)的電勢(shì)分別為20v 24v和12v 一個(gè)質(zhì)子以速度v0經(jīng)過(guò)b點(diǎn) 速度方向與bc成45 角 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間質(zhì)子經(jīng)過(guò)c點(diǎn) 不計(jì)質(zhì)子的重力 則 a a點(diǎn)的電勢(shì)低于c點(diǎn)電勢(shì)b 電場(chǎng)強(qiáng)度方向由b指向dc 質(zhì)子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn) 電場(chǎng)力做功8evd 質(zhì)子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn) 電場(chǎng)力做功10ev c 再上臺(tái)階 12 在光滑絕緣的水平面上 用長(zhǎng)為2l的絕緣輕桿連接兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球a和b a球的帶電量為 2q b球的帶電量為 3q 組成一帶電系統(tǒng) 如圖所示 虛線mp為ab兩球