新教科版第8章第2講電場能的性質(zhì)課件（33張）

第2講電場能的性質(zhì)第八章內(nèi)容索引0102強基礎(chǔ)固本增分研考點精準突破強基礎(chǔ)固本增分一、電勢能1.電勢能(1)靜電力做功的特點:靜電力做功與電荷經(jīng)過的

路徑

無關(guān),只與電荷的初、末位置有關(guān)。

(2)電勢能:電荷在

電場

中具有的勢能,數(shù)值上等于將電荷從該點移到

零勢能

位置時靜電力所做的功。

2.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系類比重力做功靜電力做的功等于電勢能的

減少量

,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。

易錯辨析·判一判(1)電荷從電場中的A點運動到B點,路徑不同,靜電力做功的大小就可能不同。(

×

)(2)電荷從電場中的某點出發(fā),運動一段時間后,又回到了該點,則靜電力做功為零。(

√

)二、電勢

等勢面1.電勢(1)定義:試探電荷在電場中某點具有的

電勢能

與它的電荷量的比值。(3)矢標性:電勢是

標量

,有正、負之分,其正(負)表示該點電勢比零電勢

高(低)。

(4)相對性:電勢具有相對性,同一點的電勢因選取

零電勢點

的不同而不同。

2.等勢面(1)定義:電場中

電勢

相等的各點組成的面。

(2)四個特點①等勢面一定與

電場線

垂直。

②在同一等勢面上移動電荷時靜電力不做功。③電場線方向總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。沿著電場線的方向,電勢降低最快④等差等勢面越密的地方電場強度

越大

,反之

越小

。易錯辨析·判一判(3)電場中電場強度為零的地方電勢一定為零。(

×

)(4)沿電場線方向電勢逐漸降低。(

√

)(5)電場中電勢降低的方向,就是電場強度的方向。(

×

)

三、電勢差1.定義:電荷在電場中由一點A移到另一點B時,

靜電力做功

與移動電荷的電荷量的比值。

四、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系1.電勢差與電場強度的關(guān)系:勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿

電場線

方向的距離的乘積。即U=Ed,也可以寫作E=。

2.公式U=Ed的適用范圍:勻強電場。易錯辨析·判一判(6)A、B兩點間的電勢差等于將正電荷從A點移到B點時靜電力所做的功。(

×

)(7)A、B兩點的電勢差是恒定的,所以UAB=UBA。(

×

)(8)等差等勢線越密的地方,電場線越密,電場強度越大。(

√

)教材情境·想一想閱讀人教版必修第三冊P34“思考與討論”,請你類比電勢的定義方法,在重力場中建立“重力勢”φG的概念,并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點。答案

見解析研考點精準突破考點一電勢高低與電勢能大小的判斷(自主探究)1.電勢高低的判斷

判斷依據(jù)判斷方法電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低場源電荷的正負取無窮遠處電勢為零,正電荷周圍電勢為正值,負電荷周圍電勢為負值;靠近正電荷處電勢高,靠近負電荷處電勢低電勢能的高低正電荷在電勢較高處電勢能大,負電荷在電勢較低處電勢能大2.電勢能大小的判斷

判斷方法方法解讀公式法將電荷量、電勢連同正負號一起代入公式Ep=qφ,正Ep的絕對值越大,電勢能越大;負Ep的絕對值越大,電勢能越小電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大負電荷在電勢低的地方電勢能大做功法靜電力做正功,電勢能減少靜電力做負功,電勢能增加3.電場中的功能關(guān)系(1)若只有靜電力做功,電勢能與動能之和保持不變。(2)若只有靜電力和重力做功,電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。(3)除重力、彈簧彈力之外,其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化。(4)所有外力對物體所做的功等于物體動能的變化。對點演練1.(2023江蘇常州模擬)四個點電荷位于正方形四個角上,電荷量及其附近的電場線分布如圖所示。ab、cd分別是正方形兩組對邊的中垂線,O為中垂線的交點,P、Q為ab上的兩點且關(guān)于O點對稱,M點為cd上一點,OP>OM,

N點為Q左下方的點。則(

)A.P點的電場強度比N點的大B.P點的電勢比N點的低C.OP兩點間的電勢差小于OM兩點間的電勢差D.一帶正電的試探電荷在M點的電勢能比在N點大答案

D解析

由電場的對稱性,P點的電場強度大小與Q點相等,由電場線的疏密程度可知,Q點的電場強度小于N點的電場強度,所以P點的電場強度小于N點,故A錯誤;根據(jù)電場疊加原理,由圖像可知ab上各點的電勢都相等,N點比ab上各點的電勢低,則N點的電勢比P點的低,故B錯誤;OP間電勢差等于零,OM間電勢差等于零,則OP兩點間的電勢差等于OM間的電勢差,故C錯誤;M、Q兩點電勢相等,而Q點的電勢高于N點的電勢,則M點的電勢高于N點的電勢,正電荷在電勢高處電勢能大,所以帶正電的試探電荷在M點的電勢能比在N點大,故D正確。2.(多選)(2022廣東廣州月考)如圖所示,兩個固定的等量異種電荷相距為4L,其連線中點為O,以O(shè)為圓心、L為半徑的圓與兩點電荷間的連線及連線的中垂線分別交于a、b和c、d,則(

)A.a、b兩點的電場強度相同B.c、d兩點的電場強度相同C.將一帶正電的試探電荷從a點沿直線移到b點,其電勢能先減小后增大D.將一帶正電的試探電荷從c點沿直線移到d點,其電勢能先增大后減小答案

AB解析

兩個等量異種電荷的電場線分布圖如圖所示,對比題圖可知,a、b兩點的電場強度相同,c、d兩點的電場強度相同,故A、B正確;將一帶正電的試探電荷從a點沿直線移到b點,其電勢能一直減小,故C錯誤;將一帶正電的試探電荷從c點沿直線移到d點,其電勢能不變,故D錯誤?？键c二電勢差與電場強度的關(guān)系(師生共研)1.兩個推論

(2)如圖乙所示,AB∥CD,且AB=CD,則UAB=UCD。

2.三點妙用(1)解釋等差等勢面的疏密與電場強度大小的關(guān)系。當電勢差U一定時,電場強度E越大,則沿電場強度方向的距離d越小,即電場強度越大,等差等勢面越密。(2)定性判斷非勻強電場電勢差的大小關(guān)系。如判斷距離相等的兩點間的電勢差,電場強度E越大,電勢差U越大;E越小,U越小。(3)利用φ-x圖像的斜率判斷沿x軸方向電場強度Ex隨位置的變化規(guī)律。在φ-x圖像中斜率k=

=Ex,斜率的大小表示電場強度的大小,正負表示電場強度的方向。3.巧用“等分法”解答勻強電場性質(zhì)的解題思路

典例1.(2022云南昆明模擬)如圖所示,在勻強電場中有一直角三角形ABC,

∠C=90°,∠A=30°,AC邊長1m,電場強度的方向與三角形ABC在同一平面內(nèi)。一電子從A點移到B點克服靜電力做功為10eV,從A點移到C點克服靜電力做功為5eV。則(

)A.B、C兩點間的電勢差UBC為-10VB.電場強度的方向由A點指向B點C.電場強度的大小為10V/mD.一電子從B點移到C點,電勢能增加5eV答案

C因為UBC=φB-φC=φB-φA+φA-φC=-5

V,故A錯誤;D為AB的中點,△CDB為等邊三角形,所以φC=φD,BE⊥CD,則電場方向由E指向B,如圖所示。一電子從B點移到C點,靜電力做功WBC=UBC(-e)=

5

eV,所以電勢能降低5

eV,故D錯誤。對點演練3.(2023河南安陽模擬)如圖所示,a、b、c、d為一矩形的四個頂點,一勻強電場的電場強度方向與該矩形平行。已知a、b、c三點的電勢分別為0.1V、0.4V、0.7V。ab的長為6cm,bc的長為8cm。下列說法正確的是(

)A.該勻強電場的電場強度大小為6.25V/mB.把一電荷量為0.1C的正點電荷從d點移動到矩形中心處的過程中,靜電力做的功為0.03JC.矩形abcd上電勢最高的點的電勢為1VD.矩形abcd上電勢最低的點的電勢為0.2V答案

A故A正確;把一電荷量為0.1

C的正點電荷從d點移動到矩形中心處的過程中,電勢不變,靜電力做的功為0,故B錯誤;根據(jù)電場線垂直于等勢線,且由電勢高處指向電勢低處,可知矩形上電勢最高的點的電勢為0.7

V,電勢最低的點的電勢為0.1

V,故C、D錯誤。4.(多選)如圖所示,在勻強電場中,有一邊長為10

cm的正六邊形ABCDEF,它的六個頂點均位于同一個圓上,正六邊形所在的平面與勻強電場的電場線平行,O點為該正六邊形的中心。A、B、F三點的電勢分別為10V、15V、5V,下列說法正確的是(

)A.O點的電勢為10VB.將一質(zhì)子由B點移到A點,靜電力對質(zhì)子做了5eV的負功C.電子在A點的電勢能大于在F點的電勢能答案

AD解析

根據(jù)題意,連接FB、AO交于點G,如圖所示由幾何關(guān)系可知,G為FB的中點,則G點的電勢為為等勢線,則O點的電勢為10

V,故A正確;根據(jù)題意可知UBA=φB-φA=5

V,質(zhì)子的電荷量為e,則將一質(zhì)子由B點移到A點,靜電力對質(zhì)子做功為WBA=eUBA=5

eV,做正功,故B錯誤;根據(jù)負電荷在電勢較低處電勢能大可知,電子在A點的電勢能小于在F點的電勢能,故C錯誤;由A分析可知,FB為電場線,由幾何關(guān)系得dFB=30

cm=0.3

m,考點三電場線、等勢面及運動軌跡問題(師生共研)1.帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場方向或電荷的正負。(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功的正負,從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等。(3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況。2.帶電粒子運動軌跡的分析(1)判斷速度方向:帶電粒子運動軌跡上某點的切線方向為粒子在該點處的速度方向。(2)判斷靜電力(或電場強度)的方向:僅受靜電力作用時,帶電粒子所受靜電力方向指向軌跡的凹側(cè),再根據(jù)粒子的正、負判斷電場強度的方向。(3)判斷靜電力做功的正、負及電勢能的增減:若靜電力與速度方向成銳角,則靜電力做正功,電勢能減少;若靜電力與速度方向成鈍角,則靜電力做負功,電勢能增加。典例2.一種電子透鏡的電場分布如圖所示,虛線為等差等勢面,一電子在其中運動的軌跡如圖中實線所示,a、b是軌跡上的兩點,則(

)A.a點的電場強度大于b點的電場強度B.b點電場強度的方向水平向右C.a點的電勢高于b點的電勢D.電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能思維點撥

根據(jù)等勢線的疏密判斷電場強度的大小,根據(jù)帶電粒子軌跡的彎曲方向和曲線運動的條件確定靜電力的方向,然后運用物體做功及功能關(guān)系進行相關(guān)的判斷。答案

C解析

a點等差等勢面比b點稀疏,則a點的電場強度小于b點的電場強度,故A錯誤;由于電場線垂直于等勢面,則b點電場強度垂直等勢面沿水平方向,又因為電子軌跡為曲線,所受靜電力指向軌跡凹側(cè),即水平向右,電子帶負電,則b點電