高考物理浙江人教總復(fù)習(xí)第1輪課件第6章第3講電場能的性質(zhì)

1、第3講 電場能的性質(zhì),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(yuǎn)處或大地為電勢能的零點(diǎn) 3電勢能大?。弘姾稍陔妶鲋心滁c(diǎn)的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)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(diǎn)的電勢，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到參考點(diǎn)(零電勢點(diǎn))時(shí)電場力所做的功電勢用字母表示,三、等勢面：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面 1意義：

2、等勢面表示電勢的高低 2典型電場的等勢面：(1)勻強(qiáng)電場；(2)點(diǎn)電荷電場；(3)等量的異種點(diǎn)電荷電場；(4)等量的同種點(diǎn)電荷電場 3等勢面的特點(diǎn)：(1)同一等勢面上的任意兩點(diǎn)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在電場中由一點(diǎn)A移動到另一點(diǎn)B時(shí)，電場力所做的功WAB與電荷量的q的比值,電勢差由電場的性質(zhì)決定，與零電勢點(diǎn)選擇無關(guān) 2電場力做功：在電場中AB兩點(diǎn)間移動電荷時(shí)，電場力做功等于電量與兩點(diǎn)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(guān)；(3)利用上述

3、結(jié)論計(jì)算時(shí)，均用絕對值代入，而功的正負(fù)，借助于力與移動方向間關(guān)系確定,五、電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系 1電場方向是電勢降低最快的方向在勻強(qiáng)電場中，電勢降低是均勻的 2勻強(qiáng)電場中，沿場強(qiáng)方向上的兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積 UEd 注意：(1)該式只適用于勻強(qiáng)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(diǎn)，一帶電粒子在a點(diǎn)由靜止釋放，沿電場線向上運(yùn)動，到b點(diǎn)時(shí)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(diǎn)所受 的電場力都是豎直向上的 Ba點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高 C帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的電勢能小 D

4、a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大,圖631,AD,解析：粒子從a點(diǎn)靜止釋放，到b點(diǎn)速度又變?yōu)榱?，運(yùn)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，因此電場力方向均豎直向上，故A正確在a點(diǎn)電場力大于重力，在b點(diǎn)電場力小于重力，說明a點(diǎn)的場強(qiáng)大于b點(diǎn)場強(qiáng)，D正確且電場力做正功，電勢能減小，所以帶電粒子在a點(diǎn)電勢能大，在b點(diǎn)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(diǎn)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(guān)系UABAB；若UAB0，AB

5、；若UAB0，則AB. (3)根據(jù)電勢同電勢能的關(guān)系，分別將電勢能和電荷帶符號代入，根據(jù)電勢的結(jié)果判斷.,變式訓(xùn)練1、將一個(gè)電荷量為q+31010C的點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，克服電場力做功6109J.已知A點(diǎn)的電勢為A4V，求B點(diǎn)的電勢,二、電場力做功與電勢能的改變 例2、為使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q(不計(jì)重力)在一勻強(qiáng)電場中沿直線勻速地由A運(yùn)動到B，必須對該電荷施加一個(gè)恒力F，如圖632所示，若AB0.4m，37，q3107C，F(xiàn)1.5104N， A點(diǎn)電勢A100V. (1)在圖中用實(shí)線畫出電場線， 用虛線畫出通過A、B兩點(diǎn)的 等勢線，并標(biāo)明它們的電勢值 (2)求q在由A到B的過程中電

6、勢能改變了多少？,圖632,點(diǎn)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(qiáng)電場)；(2)WABUABq計(jì)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(guān)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(guān)系可類比于重力做功與重力勢能變化的關(guān)系,變式訓(xùn)練2、(2010浙江寧波期末)如圖633所示的 勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A、B、 C、D作為頂點(diǎn) 構(gòu)成一正方體空間， 電場方向與面AB CD垂直，,圖633,下列說法正確的是() AAD兩點(diǎn)間電勢差UAD與AA兩點(diǎn)間電勢差UAA相等 B帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路

7、徑ADD移到D點(diǎn)電場力做正功 C帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)，電勢能減小 D同一帶電粒子從A點(diǎn)沿對角線移到C點(diǎn)與從A點(diǎn)沿路徑ABB移動到B電場力做功相同,BD,三、依據(jù)帶電粒子的軌跡和電場線來判斷有關(guān)問題 例3、如圖634所示，虛線a、b、c是電場中的三個(gè)等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實(shí)線為一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場 力作用下，通過該區(qū)域 的運(yùn)動軌跡，P、Q是軌 跡上的兩點(diǎn)下列說法,圖634,中正確的是() A三個(gè)等勢面中，等勢面a的電勢最高 B帶電質(zhì)點(diǎn)一定是從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動 C帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的加速度比通過Q點(diǎn)時(shí)小 D帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)的動能比通過Q點(diǎn)時(shí)小,D,解析：先畫出電場

8、線，再根據(jù)速度、合力和軌跡的關(guān)系，可以判定：質(zhì)點(diǎn)在各點(diǎn)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(diǎn)評：解決此類問題應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)，(1)帶電粒子運(yùn)動軌跡的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向；(2)帶電粒子所受合力(往往僅為電場力)應(yīng)指向軌跡曲線的凹側(cè)，再依據(jù)電場力與場強(qiáng)方向同向或反向，即可準(zhǔn)確的確定力的方向；(3)在運(yùn)動過程中，若合力與速度方向的夾角小于直角，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(fù)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(xùn)練3、如圖635所示，圓弧虛線表示正點(diǎn)電荷電場的等勢面，相鄰兩等勢面間的電勢

9、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(diǎn))，滑塊通 過絕緣輕彈簧與固定點(diǎn) O相連，并以某一初速 度從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)， OMON.若滑塊在M、N,圖635,時(shí)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(gè)位置 D在M、N之間可能存在只由電場力確定滑塊加速度大小的三個(gè)位置,C,解析：在N點(diǎn)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(diǎn)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(gè)

10、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(diǎn)和N點(diǎn)彈簧的長度不同但彈力大小相等，說明N點(diǎn)時(shí)彈簧是拉伸的，在彈簧與水平桿垂直和彈簧恢復(fù)原長的兩個(gè)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(guān)系的結(jié)合 例4、如圖636所示，一 條長為L的細(xì)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(qiáng) 電場中電場強(qiáng)度大小為 E，方向水平向右已知 當(dāng)細(xì)線離開豎直位置的偏角為時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)現(xiàn)使小球拉緊細(xì)線(細(xì)線的形變可忽略且小球,圖636,電荷量不變)，從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，然后將小球由靜止釋放，在小球從B點(diǎn)返回A點(diǎn)過程，小球動能的增量Ek與重力勢

11、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Ep CEk一定等于Ep DEk可能等于Ep,A,點(diǎn)評：要分析電荷在運(yùn)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(yùn)動過程中所受到的電場力方向與速度方向間夾角的關(guān)系，確定電場力做功情況解答此題除應(yīng)用功能關(guān)系之外，關(guān)鍵要靈活地運(yùn)用功的量度式計(jì)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(dǎo)軌現(xiàn)在底邊中點(diǎn)O處固定一正電荷Q，讓一個(gè)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(diǎn) 滑到斜邊底端C點(diǎn)時(shí)的 速度和加速度各為多少？,圖637,點(diǎn)評：此題能巧妙地將牛頓第二定律與電場力做功的特點(diǎn)結(jié)合在