《《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第六章 静电场第2单元 电场能的性质(56张ppt).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第六章 静电场第2单元 电场能的性质(56张ppt).ppt（56页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电场力做功与电势能,想一想,如图621所示，电荷沿直线AB、折线 ACB、曲线AB运动，静电力做的功为多少？静电 力做功与路径是否有关？若B点为零势能点，则q在A点的电势能为多少？ 提示：静电力做功为WqEd，与路径无关，电势能为EpqEd。,图621,记一记,1静电力做功 (1)特点：静电力做功与 无关，只与 有关。 (2)计算方法 WqEd，只适用于匀强电场，其中d为沿 的距离。 WABqUAB，适用于 。,路径,初末位置,电场方向,任何电场,2电势能 (1)定义：电荷在 中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到 位置时静电力所做的功。 (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于
2、 ，即WABEpAEpBEp。,电场,零势能,电势能的减少量,1.如图622所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别 置于M、N两点。M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点。现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是 ( ) Aq的电势能逐渐减小 Bq的电势能逐渐增大 Cq的电势能先增大后减小 Dq的电势能先减小后增大 解析：负电荷从A到B的过程中，电场力一直做负功，电势能增大，所以A、C、D均错，B对。 答案：B,图622,试一试,电势和等势面,想一想,某静电场的电场线分布如图623所示，试比较图中P、Q两点的电场强度的大小，
3、及 电势的高低。 提示：根据电场线的疏密可判断P 点场强大于Q点场强；由于沿着电场线 的方向电势逐渐降低。P点电势高于Q点电势。,图623,记一记,1电势 (1)定义：试探电荷在电场中某点具有的 与它的 的比值。 (2)定义式： 。 (3)矢标性：电势是 ，有正负之分，其正(负)表示该点电势比 高(低)。 (4)相对性：电势具有 ，同一点的电势因选取 的不同而不同。,电势能Ep,电荷量q,Ep/q,标量,零电势,相对性,零电势点,2等势面 (1)定义：电场中 的各点组成的面。 (2)四个特点 等势面一定与 垂直。 在 上移动电荷时电场力不做功。 电场线方向总是从 的等势面指向 的等势面。 等差
4、等势面越密的地方电场强度 ，反之 。,电势相等,电场线,同一等势面,电势高,电势低,越大,越小,2如图624所示，虚线a、b、c表示电 场中的三个等势面与纸平面的交线，且 相邻等势面之间的电势差相等。实线 为一带正电荷粒子仅在电场力作用下 通过该区域时的运动轨迹，M、N是 这条轨迹上的两点，则下列说法中正确的是( ) A三个等势面中，a的电势最高 B对于M、N两点，带电粒子通过M点时电势能 较大 C对于M、N两点，带电粒子通过M点时动能较 大 D带电粒子由M运动到N时，加速度增大,图624,试一试,解析：由于带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向
5、是由c指向b再指向a。根据电场线的方向指向电势降低的方向，故cba，选项A错。正电荷在电势高处电势能大，M点的电势比N点电势低，故在M点电势能小，B错。根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和保持不变，故粒子在M点的动能较大，选项C正确。由于相邻等势面之间电势差相等，因N点等势面较密，则ENEM，即qENqEM。由牛顿第二定律知，带电粒子从M点运动到N点时，加速度增大，选项D正确。 答案：CD,电势差，匀强电场中电势差与电场强度的关系,想一想,如图625所示，在xOy平面内 有一个以O为圆心、半径R0.1 m的圆， P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴 正方向的夹角为。若空间存在沿y轴负 方
6、向的匀强电场，场强大小E100 V/m， 则如何表示O、P两点的电势差？,图625,记一记,1电势差 (1)定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时， 与移动的电荷的 的比值。 (2)定义式：UAB 。 (3)电势差与电势的关系：UAB ，UABUBA。 (4)影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB ，与零电势点的选取 。,电场力做的功WAB,电荷量q,WAB/q,AB,无关,无关,2匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与场强的关系式：UABEd，其中d为电场中两点间 的距离。 (2)电场强度的方向和大小：电场中，场强方向是指 最快的方向。在
7、匀强电场中，场强在数值上等于沿 方向每单位距离上降低的电势。,沿电场方向,电势降低,电场,试一试 3如图626所示，一电场的电场线分布 关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是 y轴上的三个点，且OMMN，P点在y 轴的右侧，MPON，则 ( ) AM点的电势比P点的电势高 B将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功 CM、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势 差 D在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴 做直线运动,图626,答案：AD,电势高低及电势能大小的判断方法,1.电势高低的判断,依据电场 力做功,沿电场线方向电势逐渐降低,依据电场 线方向,判断方法,判断角度,正电荷在电势较高处
8、电势能大，负电荷在电势较低处电势能大,依据电势 能的高低,取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低,依据场源电 荷的正负,判断方法,判断角度,2电势能大小的判断,在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加,能量守恒法,由Epqp将q、p的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值越小，电势能越大,公式法,正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大,电荷电势法,电场力做正功，电势能减小； 电场力做负功，电势能增加,做功判断法,判断方法,判断角度
9、,例1 (2012福建高考)如图627所示， 在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试 探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势 线。取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动 到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是 ( ) AA点电势大于B点电势 BA、B两点的电场强度相等 Cq1的电荷量小于q2的电荷量 Dq1在A点的电势能小于q2在B点的电势能,图627,审题指导 第一步：抓关键点,由此可知电势的正负，及A、B两点电势能与外力做功的关系,无穷远处为零势点,由此可判断电势能的增量相等,克服电场力做功相等,由电荷带正电结合外力做功可判定场源电荷的电性,正试探电荷,获
10、取信息,关键点,第二步：找突破口 (1)由正试探电荷移到无穷远克服电场力做功可知电源的电性，由孤立点电荷电场线的分布情况，可比较A、B两点电势高低，场强大小。 (2)由克服电场力做功相等且无穷远处为零势点知q1、q2在A、B两点的电势能相等，由Epq及A与B的关系可确定q1与q2的大小关系。,答案 C,电场中的功能关系的应用,(1)电场力做功的特点：电场力做功取决于初、末位置的电势差，与路径无关。在等势面上移动电荷，电场力不做功。 (2)如果只有电场力做功，则动能和电势能相互转化，动能(Ek)和电势能(Ep)的总和守恒，即：EpEk；电场力做正功，电势能减小，动能增加；电场力做负功，电势能增加
11、，动能减小。 (3)除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大；除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和变小 (4)如果只有电场力和重力做功，则电势能和机械能之和保持不变。,例2 如图628所示，在O点放置 一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点， 自由释放一个带正电的小球，小球的质 量为m、电荷量为q。小球落下的轨迹如图 中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，BOC30，A距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v，试求： (1)小球通过C点的速度大小。 (2)小球由A到C的过程中电势能的增加量。,图628,所谓图图转换，
12、就是把题目所给的物理情景图转化成便于分析、理解、解决问题的物理图形的方法。此方法常用于电场线、等势面及粒子轨迹综合问题的分析和判断。,超链接,典例(2012天津高考)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图629中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中 ( ) A做直线运动，电势能先变小后变大 B做直线运动，电势能先变大后变小 C做曲线运动，电势能先变小后变大 D做曲线运动，电势能先变大后变小,图629,将等势面转化为电场线后，可以较容易地判断出带电粒子的受力方向，确定电场力做功情况，进而确定电势能的变
13、化,思路立现,等势面电场线,转换对象,解析 由题图等势面可知两固定的 等量异号点电荷的电场分布如图6210 所示。带负电的粒子在等量异号点电荷所 产生电场中的偏转运动轨迹如图所示，则 粒子在电场中做曲线运动。电场力对带负电的粒子先做正功 后做负功，电势能先变小后变大，故C正确。,图6210,答案 C,题后悟道 分析该类问题要注意以下三点： (1)所画的电场线应与等势面垂直。 (2)根据带电粒子运动轨迹，确定电场力方向。 (3)结合粒子电性确定电场线方向。,如图6211所示 ，虚线a、b、c代表 电场中的三个等势面，相邻等势面之间的 电势差相等，即UabUbc，实线为一带负 电的质点仅在电场力作
14、用下通过该区域时 的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，据此可知 ( ),图6211,A三个等势面中，c的电势最低 B带电质点在P点的电势能比在Q点的小 C带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小 D带电质点在R点的加速度方向垂直于等势面b 解析：根据题意画出电场线，粒子在P处的受力方向如图所示，可知电场线应垂直等势线由c经b至a，所以a点电势最低，选项A错误；粒子由P经R至Q的过程中，电场力对其做正功，带电质点的电势能降低，B选项,错误；由于质点运动过程中只有电场力做功，所以质点的电势能与动能之和保持不变，C选项错误；根据电场线与电场强度的几何关系可知，D选项正确
15、。,答案：D,随堂巩固落实 1(2011上海高考)电场线分布如图6212所 示，电场中a，b两点的电场强度大小分别为 Ea和Eb，电势分别为a和b，则 ( ) AEaEb，ab BEaEb，ab DEab，选项C正确。 答案：C,图6212,2(2011海南高考)关于静电场，下列说法正确的是( ) A电势等于零的物体一定不带电 B电场强度为零的点，电势一定为零 C同一电场线上的各点，电势一定相等 D负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 解析：零电势的选取是任意的，一般选取大地或无穷远处的电势为零，如一个接地的带电体其电势就为零，选项A错误；处于静电平衡状态的导体，内部场强为零，但整个导体为
16、等势体，电势也不一定为零，选项B错误；沿电场线方向电势降低，选项C错误；负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，选项D正确。 答案：D,3.(2013银川模拟)如图6213所示，水平面的上方有 竖直向上的匀强电场，平面上静止着质量为M的绝缘物块，一质量是m的带正电弹性小球，以水平速度v与物块发生碰撞，并以原速率返回，弹回后仅在电场力和重力的作用下沿着虚线运动，则下列说法正确的是 ( ) A弹回后球的机械能守恒 B弹回后轨迹是抛物线 C弹回后机械能与电势能的总和守恒 D弹回后动能增加,图6213,解析：小球弹回后沿虚线运动的过程中，电场力对小球做正功，小球机械能增加，但小球的机械能与
17、电势能之和守恒，A错误，C正确；因电场力大于重力，合力对小球做正功，小球动能增加，D正确；小球在水平方向不受力，小球的轨迹为抛物线，B正确。 答案：BCD,4(2012广东高考)图6214是某种静电矿料分选器的原理 示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有 ( ) A带正电的矿粉落在右侧 B电场力对矿粉做正功 C带负电的矿粉电势能变大 D带正电的矿粉电势能变小 解析：带正电的矿粉受到向左的电场力作用，落在左侧，电场力对矿粉做正功，矿粉电势能变小，选项BD正确。,图6214,答案：BD,5(2012山西四校联考)如图6215所示， 有四
18、个等量异种电荷，放在正方形的四个 顶点处。A、B、C、D为正方形四个边的 中点，O为正方形的中心，下列说法中正 确的是 ( ) AA、B、C、D四个点的电场强度相同 BO点电场强度等于零 C将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D 点，电场力做功为零 D将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C 点，试探电荷具有的电势能增大,图6215,解析：由点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知，A、B、C、D四个点的电场强度不相同，O点电场强度不等于零，选项A、B错误；由于B、D两点等电势，将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点，电场力做功为零，选项C正确；由于A点电势高于C点，将一带正电的
19、试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点，试探电荷具有的电势能减小，选项D错误。 答案：C,6(2012宿迁模拟)如图6216所示，在 竖直平面内一个带正电的小球质量为m， 所带的电荷量为q，用一根长为L不可伸 长的绝缘细线系在一匀强电场中的O点，匀强电场方向水平向右，分布的区域足够大，现将带正电小球从O点右方由水平位置A点无初速度释放，小球到达最低点B时速度恰好为零。 (1)求匀强电场的电场强度E的大小； (2)若小球从O点的左方由水平位置C点无初速度释放，则小球到达最低点B所用的时间t是多少？,图6216,课时跟踪检测 见“课时跟踪检测 （二十四）”,（给有能力的学生加餐）,1(2012德州一模
20、)在光滑的绝缘水平面上， 有一个正三角形abc，顶点a、b处分别固 定一个正点电荷，c处固定一个负点电荷， 它们的电荷量都相等，如图1所示，D 点为正三角形外接圆的圆心，E、G、H 分别为ab、ac、bc的中点，E、F两点关于c点对称。下列说法中正确的是 ( ) AD点的场强为零，电势也为零 BE、F两点的电场强度大小相等、方向相反 CG、H两点的场强相同 D将一带正电的试探电荷由E点移动到D点的过程中， 该电荷的电势能减小,图1,解析：由场强的叠加及对称性知，a、b电荷在D处产生的场强方向水平向右，故D点的场强不为零，选项A错误；由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可知，E、F两点的电场强度大
21、小不相等、方向相反，选项B错误；G、H两点的场强大小相等，方向不相同，选项C错误；将一带正电的试探电荷由E点移动到D点的过程中，电场力做正功，该电荷的电势能减小，选项D正确。 答案：D,2(2012北京东城期末)如图2所示，真空中有 两个等量异种点电荷A和B，一带负电的试 探电荷仅受电场力作用，在电场中运动的 部分轨迹如图中实线所示。M、N是轨迹 上的两点，MN连线与AB连线垂直，O为 垂足，且AOOB。设M、N两点的场强大小分别为EM、EN，电势分别为M、N。下列判断中正确的是( ) AEM大于EN BM大于N CB点电荷一定带正电 D此试探电荷在M处的电势能小于N处的电势能,图2,解析：根
22、据两个等量异种点电荷A和B电场特点，EM小于EN，选项A错误；根据带负电的试探电荷仅受电场力作用的运动轨迹可知，B点电荷一定带正电，M点电势小于N点电势，此试探电荷在M处的电势能大于N处的电势能，选项BD错误，C正确。 答案：C,3(2012济南检测)如图3所示，在等量 异种电荷形成的电场中，画一正方形 ABCD，对角线AC与两点电荷连线重 合；两对角线交点O恰为电荷连线的中 点。下列说法中正确的是 ( ) AA点的电场强度等于B点的电场强度 BB、D两点的电场强度及电势均相同 C一电子由B点沿BCD路径移至D点，电势能先 增大后减小 D一电子由C点沿COA路径移至A点，电场力对 其先做负功后
23、做正功,图3,解析：根据点电荷电场强度公式和电场叠加原理，A点的电场强度大于B点的电场强度，选项A错误；B、D两点的电场强度及电势均相同，选项B正确；一电子由B点沿BCD路径移至D点，电势能先增大后减小，选项C正确；一电子由C点沿COA路径移至A点，电场力一直做正功，选项D错误。 答案：BC,4(2013浙江省六校联考)一对等量正点电荷电场的电场 线(实线)和等势线(虚线)如图4所示，图中A、B两点电场强度分别是EA、EB，电势分别是A、B，负电荷q在A、B时的电势能分别是EpA、EpB，下列判断正确的是 ( ) AEAEB，AB，EpAEB，AB，EpAEpB DEAEpB,图4,解析：由电
24、场线疏密表示电场强度大小可知，EAEB，由顺着电场线方向电势逐渐降低，AB，负电荷在电势较低处电势能大，EpAEpB，选项A正确。 答案：A,5(2012潍坊模拟)如图5所示，在 足够大的光滑绝缘水平面内有 一带正电的点电荷a(图中未画 出)。与a带同种电荷的质点b仅在a的库仑力作用下。以初速度v0(沿MP方向)由M点运动到N点，到N点时速度大小为v，且vv0，则 ( ) Aa电荷一定在虚线MP下方 Bb电荷在M点N点的加速度大小可能相等 Cb电荷在M点的电势能小于在N点的电势能 Db电荷从M点到N点的过程中，a电荷对其做的总 功为负值,图5,解析：由于与a带同种电荷的质点b仅在a的库仑力作用
25、下运动轨迹可知，a电荷一定在虚线MP下方，选项A正确；根据vv0可知，N点距离点电荷a比M点近，b电荷在M点的加速度大小比N点小，选项B错误；由电荷b的电势能和动能之和保持不变可知，b电荷在M点的电势能小于在N点的电势能，选项C正确；b电荷从M点到N点的过程中，动能减小，由动能定理可知，a电荷对其做的总功为负值，选项D正确。 答案：ACD,图6,6(2012重庆高考)空间中P、Q两点 处各固定一个点电荷，其中P点处 为正电荷，P、Q两点附近电场的 等势面分布如题图6所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则 ( ) AP、Q两点处的电荷等量同种 Ba点和b点的电场强度相同 Cc点的电势低于d点的
26、电势 D负电荷从a到c，电势能减少,解析：根据电场线与等势线垂直得：必有一条电场线与P、Q连线重合，P为正电荷，故该电场线必从P沿直线指向Q，因电场线总是由正电荷指向负电荷，故P、Q电荷为等量异种电荷，A选项错误；电场强度是矢量，a、b两处电场强度方向不同，B选项错误；因越靠近正电荷，电势越高，故c点电势高于d点电势，C选项错误；根据等势线的分布及P、Q的电性，c所在的等势线电势高于a所在等势线的电势，负电荷从a到c，电场力做正功，电势能减少，D选项正确。 答案：D,7(2012淄博一模)如图7所示，竖直向上 的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立 于水平地面上，上面放一质量为m的带 正电小球，小球与弹簧不连接，施加 外力F将小球向下压至某位置静止。现撤去F，使小球沿竖直方向运动，在小球由静止到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时的速度为v，不计空气阻力，则上述过程中 ( ),图7,解析：由功能关系可知，在小球由静止到离开弹簧的过程中，小球的重力势能增加W1，小球的电势能减少W2，选项AB正确；小球的机械能增加W2，小球与弹簧组成的系统机械能和电势能之和保持不变，选项CD错误。 答案：AB,