高中物理6.2電磁場(chǎng)的性質(zhì)基礎(chǔ)課件.ppt

1、考點(diǎn)1 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)和電勢(shì)能,電場(chǎng)能的性質(zhì),1.電勢(shì)能大小的比較方法 (1)場(chǎng)源電荷判斷法 離場(chǎng)源正電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越大，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越小。 離場(chǎng)源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢(shì)能越小，試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越大。 (2)電場(chǎng)線判斷法 正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減??；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大。 負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸增大；逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能逐漸減小。 (3)做功判斷法 電場(chǎng)力做正功，電荷(無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢(shì)能較大的地方移向電勢(shì)能較小的地方。反之，如果電荷克服電場(chǎng)力做功，那么電荷從電勢(shì)能較小的地方移向電勢(shì)能較大

2、的地方。,(1)電勢(shì)、電勢(shì)能的正、負(fù)表示大小，正的電勢(shì)、電勢(shì)能比負(fù)的電勢(shì)、電勢(shì)能高，而電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)高低。 (2)電場(chǎng)線或等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大，但電勢(shì)不一定越高。,2.電場(chǎng)中的功能關(guān)系及電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法 (1)功能關(guān)系 若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變； 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； 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。 所有力對(duì)物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化。 (2)電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法 由公式W=Flcos計(jì)算，此公式只適合于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，可變形為： W=qElcos。 由W=qU來(lái)計(jì)算，此公式適用

3、于任何形式的靜電場(chǎng)。 由動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算：W電場(chǎng)力+W其他力=Ek。 由電勢(shì)能的變化計(jì)算：W=Ep1-Ep2。,【例1】如圖所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn) 固定放置等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q，x軸上的P 點(diǎn)位于-Q的右側(cè)。下列判斷正確的是( ) A.在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能增大 D.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能減小,【解析】本題考查電場(chǎng)強(qiáng)度的合成、電勢(shì)的高低判斷、電勢(shì)能，考查學(xué)生的理解能力和抽象思維能力，中等難度。判斷P點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)方向及O、P點(diǎn)電勢(shì)高低，是解答本題的關(guān)鍵。 P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向沿x

4、軸的負(fù)方向，在x軸上+Q的左側(cè)，還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，該點(diǎn)與P點(diǎn)以O(shè)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由于O點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì)，將試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能增大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,A C,典例一,電勢(shì)能大小的比較,電勢(shì)能的變化情況僅與電場(chǎng)力做功有關(guān)，與有無(wú)其他外力做功無(wú)關(guān)。,一帶電粒子在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下， 從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度隨時(shí)間變化的圖 象如圖所示，tA、tB分別是帶電粒子 到達(dá)A、B兩點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，則下列說(shuō) 法中正確的有( ) A.A處的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B處的場(chǎng)強(qiáng) B.A處的電勢(shì)一定高于B處的電勢(shì) C.電荷在A處的電勢(shì)能一定小于在B處的電勢(shì)能 D.電荷在

5、A到B過(guò)程中，電場(chǎng)力一定對(duì)電荷做正功,A D,【例2】如圖所示，在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷，在過(guò)O點(diǎn)的豎 直平面內(nèi)的A點(diǎn)，自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球的質(zhì)量 為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與 以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn)， O、C在同一水平線上，BOC=30，A距離OC的豎直高 度為h。若小球通過(guò)B點(diǎn)的速度為v，則下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.小球通過(guò)C點(diǎn)的速度大小是 B.小球通過(guò)C點(diǎn)的速度大小是 C.小球由A到C的電場(chǎng)力做功是(1/2)mv2-mgh D.小球由A到C機(jī)械能的損失是mg(h-R/2)-(1/2)mv2,典例二,電場(chǎng)中的功能關(guān)系,【解

6、析】小球從A到B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，設(shè)電場(chǎng)力做功為WF，則由動(dòng)能定理可得 從A到B：mg(h-Rsin30)+WF=(1/2)mv2-0 從A到C：mgh+WF=(1/2)mvC2 聯(lián)立以上兩式可得：vC= ，A錯(cuò)，B對(duì)；小球由A到C電場(chǎng)力做功(1/2)mvC2-mgh，C錯(cuò)；小球由A到C機(jī)械能的損失等于除重力以外其他的力(電場(chǎng)力)所做的功，由B到C電場(chǎng)力做功為0，則E=-WF=mg(h-R/2)-(1/2)mv2，D正確。,BD,由B=C得WBC=0則WAB=WAC，由動(dòng)能定理分析可得結(jié)論。,質(zhì)量為m的帶電小球射入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，以方向豎直向上、大小為2g的加速度向下運(yùn)動(dòng)。在小球下落h的過(guò)程中( )

7、A.小球的重勢(shì)能減少了2mgh B.小球的動(dòng)能減少了2mgh C.電場(chǎng)力做負(fù)功2mgh D.小球的電勢(shì)能增加了3mgh,B D,考點(diǎn)2 電勢(shì),電勢(shì)高低的判斷方法 (1)依據(jù)電場(chǎng)線方向:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。 (2)依據(jù)電場(chǎng)力做功：因UAB=WAB/q，若WAB0且q是正電荷，則AB；若UAB0，則AB。 (3)依據(jù)電勢(shì)能判斷：正電荷在電勢(shì)較高處電勢(shì)能較大，負(fù)電荷在電勢(shì)較低處電勢(shì)能較大。 (4)依據(jù)點(diǎn)電荷位置判斷：取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周?chē)妱?shì)為正值，負(fù)電荷周?chē)妱?shì)為負(fù)值，靠近正電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低。,電勢(shì)是反映電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，只由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與是否放入電荷及電荷的電

8、量、電性無(wú)關(guān)。,典例三,場(chǎng)強(qiáng)的大小及電勢(shì)高低的判斷,【解析】因沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低，所以M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì)，故A選項(xiàng)正確。 電場(chǎng)線的疏密程度反映了場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線越密集的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)；反之則越弱，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。 正電荷沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能將減少，而負(fù)電荷則相反，故C選項(xiàng)正確，而D選項(xiàng)錯(cuò)誤。,電勢(shì)高低由電場(chǎng)線方向判斷；電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)線疏密判斷；電勢(shì)能的大小關(guān)系由電場(chǎng)力做功的正、負(fù)判斷。,【例3】如圖所示，某區(qū)域電場(chǎng)線左右對(duì)稱(chēng)分布， M、N為對(duì)稱(chēng)線上的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì) B.M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) C.正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)

9、能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能 D.將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功,A C,某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，圖 中P、Q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別為 EP和 EQ，電勢(shì)分別為P 和Q，則( ) A.EPEQ,PQ B.EPEQ,PQ D.EPEQ,PQ,A,考點(diǎn)3 等勢(shì)面,對(duì)等勢(shì)面的理解 (1)在同一等勢(shì)面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功。 (2)在空間沒(méi)有電荷的地方，兩等勢(shì)面不相交。 (3)等勢(shì)面和電場(chǎng)線的關(guān)系：電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面；在電場(chǎng)線密集的地方，等差等勢(shì)面也密集;在電場(chǎng)線稀疏的地方，等差等勢(shì)面也稀疏。 (4)等勢(shì)面和電場(chǎng)線一樣，也是人們虛擬出來(lái)形象描

10、述電場(chǎng)的。,典例四,等勢(shì)面特點(diǎn)的應(yīng)用,【例4】2010年高考四川理綜卷如圖所示， 圓弧虛線表示正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面，相鄰 兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。光滑絕緣直桿沿 電場(chǎng)方向水平放置并固定不動(dòng)，桿上套有一 帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，滑塊通過(guò)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(dòng)到N點(diǎn)，OMON。若滑塊在M、 N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(guò)程中，速度可能一直增大 B.滑塊從位置1到2的過(guò)程中，電場(chǎng)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(chǎng)力確定滑塊加速度大小

11、的三個(gè)位置,【解析】由于滑塊在M、N時(shí)彈簧的彈力大小相等，所以滑塊在M點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮，滑塊在N點(diǎn)時(shí)彈簧被拉伸。在導(dǎo)軌MN之間靠近左半部分，滑塊一直加速，在靠近N點(diǎn)附近若電場(chǎng)力大于彈力沿MN方向的分力時(shí)，加速度向右，滑塊繼續(xù)加速，所以選項(xiàng)A正確。位置1、2間電勢(shì)差等于3、4間電勢(shì)差，所以滑塊從位置1到2的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功等于從位置3到4做的功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤?；瑝K從M運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中，只有彈力和電場(chǎng)力做功，當(dāng)合力做功為零時(shí)，滑塊的動(dòng)能變化為零，即可能存在滑塊速度相同的兩個(gè)位置，選項(xiàng)C正確。在整個(gè)過(guò)程中，只有一個(gè)彈簧處于原長(zhǎng)的位置，此時(shí)合外力等于電場(chǎng)力；當(dāng)滑塊處于O點(diǎn)正下方時(shí)，彈簧彈力沿MN方向分力

12、為零，所以合外力也等于電場(chǎng)力；所以，在M、N之間可能存在只由電場(chǎng)力確定滑塊加速度大小的位置有兩個(gè)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直的特點(diǎn)，作出電場(chǎng)線是處理這類(lèi)問(wèn)題的的切入點(diǎn)。,如圖所示，一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于 y軸(沿豎直方向)對(duì)稱(chēng)，O、M、N是y軸上 的三個(gè)點(diǎn)，且 OM=MN。P點(diǎn)在y軸右側(cè)， MPON。則 ( ) A.M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高 B.將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功 C.M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 D.在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線運(yùn) 動(dòng),A D,考點(diǎn)4 電勢(shì)差,1.電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差及電勢(shì)能的比較,場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)間無(wú)必然聯(lián)系，不

13、能認(rèn)為場(chǎng)強(qiáng)為零，則電勢(shì)一定為零；反之，也是不正確的。,2.對(duì)U=Ed(或E=U/d)的理解 (1)公式：UAB=Ed或E=UAB/d只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。,(2)公式中的d表示電勢(shì)差為U的兩點(diǎn)在電場(chǎng)方向上的距 離，如圖所示。,【例5】電荷量q=-2.010-5 C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6.010-4 J， 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-3.010-4 J，已知A、B連線與A、C連線夾 角為120，AB=9.0 cm，AC=4.5 cm，求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度。,公式E=U/d只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，非勻強(qiáng)電場(chǎng)不能使用。d是沿電場(chǎng)線兩點(diǎn)間的距離，如果不沿著電場(chǎng)線的方向，應(yīng)投影在電場(chǎng)方向上，看投影距離。,【解析】據(jù)題意作出圖， 由WAB=qUAB， 得UAB=WAB/q=6.010-4/(-2.010-5 )V=-30 V 又由WAC=qUAC， 得UAC=WAC/q=-3.010-4/(-2.010-5) V=15 V 延長(zhǎng)BA至D，使AD=AB/2=(9.0/2) cm=4.5 cm。 由E=U/d知UBA/UAD=2 得UAD=UBA/2=-UAB/2=15 V 故UAC=UAD,即A-C=A-D，C=D。 連接C和D,CD即為此電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線，過(guò)A作CD的垂線與CD交于P。根據(jù)電場(chǎng)線和等勢(shì)面(