电场2--电场的能的性质.ppt

（二）典型电场的电场线（二）典型电场的电场线要记住典型电场电场线的分布特征要记住典型电场电场线的分布特征.（三）静电场电场线的特点（三）静电场电场线的特点1.为形象地描述电场而引入的假想的线为形象地描述电场而引入的假想的线.2.起始于正电荷起始于正电荷(或无限远处或无限远处)，终止于负，终止于负电荷电荷(或无限远处或无限远处).3.疏密表示电场的强弱疏密表示电场的强弱(E大小大小).电场线的切线方向表示电场的方向电场线的切线方向表示电场的方向(E方方向向).4.电场线不相交、不闭合电场线不相交、不闭合.(为什么为什么?)练习练习.两个等量异种电荷，两个等量异种电荷，a、b为它们连为它们连线上的两点，线上的两点，c、d为连线中垂线上的两为连线中垂线上的两点，点，O为其垂足，为其垂足，a、b、c、d四点到四点到O点点的距离都相等的距离都相等.则则a、b、c、d四点的场强四点的场强的大小关系为的大小关系为 .Ea=Eb EOEOEc=Ed方向相同方向相同.专题专题2.电场的能的性质电场的能的性质问题问题1.电势能电势能1.举例说明：物体具有能量的标志是举例说明：物体具有能量的标志是什么？什么？2.定义势能的条件是什么？定义势能的条件是什么？+Q+q系统内物体间存在相互作用力，作用力做功系统内物体间存在相互作用力，作用力做功只与初、末位置有关，与具体路径无关。只与初、末位置有关，与具体路径无关。EpA=W电电A ,EpB=W电电B+Q+qABO问题问题2.怎样求电势能？怎样求电势能？1.怎样量度某一过程中物体（系统）怎样量度某一过程中物体（系统）能量转化了多少？能量转化了多少？电势能电势能 1.电荷在电场中具有的与电荷相对位置有关的能电荷在电场中具有的与电荷相对位置有关的能.2.静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量.WAB=-Ep=EpA-EpB （1）静电力做正功）静电力做正功,电势能减少电势能减少.（2）静电力做负功）静电力做负功,电势能增加电势能增加.3.电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功能位置时静电力所做的功.EpA=WA04.电势能属于由试探电荷与场源电荷组成的系统。电势能属于由试探电荷与场源电荷组成的系统。势能具有相对性势能具有相对性.即势能的多少与即势能的多少与零势能点的选取有关零势能点的选取有关.零势能点的选取原则：任意性、便零势能点的选取原则：任意性、便捷性、默认性捷性、默认性.通常选取无穷远处为电势能的零点通常选取无穷远处为电势能的零点.点电荷电场中试探电荷的电势能点电荷电场中试探电荷的电势能取无穷远处电势为零，则在距场源电荷取无穷远处电势为零，则在距场源电荷+Q为为r处，处，+q的电势能为的电势能为该点电势为该点电势为+Q+qABO取无穷远处为引力势能零点，推导引力势能的取无穷远处为引力势能零点，推导引力势能的表达式。表达式。问题问题3：怎样描述电场的能的性质：怎样描述电场的能的性质（1）在）在Q形成的电场中的形成的电场中的A点，分别将点，分别将q和和2q由静止释放，比较它们运动到无穷远处由静止释放，比较它们运动到无穷远处获得的动能的关系，你会受到什么启发？获得的动能的关系，你会受到什么启发？+Q+qABO（2）在在A点和点和B点，分别将点，分别将q由静止释放，比由静止释放，比较它们运动到无穷远处获得的动能的关系，你较它们运动到无穷远处获得的动能的关系，你会受到什么启发？会受到什么启发？a.电荷在电场中某点的电势能与电荷在电场中某点的电势能与试探电荷有关试探电荷有关.b.电荷的电势能与其电荷量的电荷的电势能与其电荷量的比比值跟试探电荷的电性、电量无关值跟试探电荷的电性、电量无关.c.比值比值Ep/q由场源电荷电量以及由场源电荷电量以及该点在电场中的位置决定该点在电场中的位置决定,即由电场即由电场决定，反映了电场的性质，定义为电决定，反映了电场的性质，定义为电势势.电势电势1.电荷在电场中某一点的电势能电荷在电场中某一点的电势能Ep与它的电与它的电荷量荷量q的比值的比值.=Ep/q2.国际单位：伏国际单位：伏(V)1V=1J/C3.量性：标量量性：标量4.电场中电场中某点某点的电势，在数值上等于单位电量的的电势，在数值上等于单位电量的正电荷在该点的电势能（单位电荷量的正电荷正电荷在该点的电势能（单位电荷量的正电荷由该点移动到零电势点时电场力所做的功）由该点移动到零电势点时电场力所做的功）.5.点电荷电场中距场源电荷点电荷电场中距场源电荷r处的电势处的电势练习：试比较练习：试比较a、b、c、d四点的电势的高低四点的电势的高低已知已知4个点到个点到O点的距离相等。点的距离相等。a c=d b对左图对左图,若规定规定无穷远处的电势为零若规定规定无穷远处的电势为零,a点的电势点的电势 a 0，b点的电势点的电势 b 0.c=d电势的相对性电势的相对性ABEC在静电场中在静电场中,若规定若规定C点电势为零点电势为零,则则 A=3V,B=1V；若规定；若规定B点电势为零点电势为零,则则 A=,C=,A-B=.电势的高低与零电势位置有关电势的高低与零电势位置有关.电势的差值与零电势位置无关电势的差值与零电势位置无关.问题问题4.如何求电势差如何求电势差在静电场中有在静电场中有A、B两点两点,电势分别为电势分别为 A和和 B.1.A、B两点的电势差两点的电势差UAB=.B、A两点的电势差两点的电势差UBA=.2.将电荷将电荷q从从A点移到点移到B点点,静电力所做的功为静电力所做的功为WAB=.A-BWAB=EpA-EpB=q(A-B)=qUABUAB=A-B=WAB/qAB B A B-A+q 1.电场中两点间电势的差值电场中两点间电势的差值.UAB=A-B2.在电场中在电场中,电荷从一点电荷从一点A移动到另一点移动到另一点B静电力做的功静电力做的功WAB与电量荷与电量荷q的比值的比值.UAB=WAB/q3.电场力做的功电场力做的功:WAB=EpA-EpB=qUAB=q(A-B)4.电势差是反映电场做功性质的物理量，电势差是反映电场做功性质的物理量，与零势点的选取无关，是个绝对的量与零势点的选取无关，是个绝对的量问题问题4.如何求电势差如何求电势差沿着电场线的方向电势降低沿着电场线的方向电势降低练习练习.图为某电场中的一条电场线图为某电场中的一条电场线,在在电场线上有电场线上有A、B两点两点.1.将将+q从从AB:EpAEpB,A B2.将将-q 从从AB:EpAEpB,A Bab+cE问题问题5.电势差跟电场强度的关系电势差跟电场强度的关系1:在匀强电场中，沿场强方向的两点间在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘的电势差等于场强和这两点间距离的乘积积.(1)U=Ed=El cos(2)E=U/d 2.非匀强电场非匀强电场U Ed.但两点间的场强越但两点间的场强越大、两点间的距离越大，则两点间的电大、两点间的距离越大，则两点间的电势差越大势差越大.问题问题5.电势差跟电场强度的关系电势差跟电场强度的关系思考：是否存在如图所思考：是否存在如图所示的电场线？示的电场线？问题问题5.电势差跟电场强度的关系电势差跟电场强度的关系E提示：将一个试探电荷沿提示：将一个试探电荷沿封闭矩形路径移动一周，封闭矩形路径移动一周，分析电场力做功情况。分析电场力做功情况。思考：点电荷电场中等差等势面之间的距离有何特点？匀强电场中的等差等势面之间的距离有何特点？判断：电场线越密的地方，等差等势面越密。判断：电场线越密的地方，等差等势面越密。练习练习1.静止的点电荷只在电场力作静止的点电荷只在电场力作 用下用下一定是一定是:A.从电势高处向电势低处运动从电势高处向电势低处运动 B.从电势低处向电势高处运动从电势低处向电势高处运动 C.从电势能大处向电势能小处运动从电势能大处向电势能小处运动 D.从电势能小处向电势能大处运动从电势能小处向电势能大处运动 静止的点电荷只在电场力作用下运动，静止的点电荷只在电场力作用下运动，其电势能是否一定越来越小？其电势能是否一定越来越小？+Q+O+q+Q思考：思考：试探电荷的运动是否简谐运动？试探电荷的运动是否简谐运动？+Q+O+q+Q当当x L时，试探电荷的运动可以看做简谐时，试探电荷的运动可以看做简谐运动。其周期为：运动。其周期为：练习练习2.关于场强和电势，下列说法正确的关于场强和电势，下列说法正确的有：有：A.场强相等的点电势一定相等场强相等的点电势一定相等B.电势相等的点场强一定相等电势相等的点场强一定相等C.场强大的点电势不一定高场强大的点电势不一定高D.场强为零的点电势一定为零场强为零的点电势一定为零【C】练习练习3.有一个电荷量有一个电荷量2.0 10-9C的正电荷的正电荷,从从电场中的电场中的A点移到点移到B点时点时,电场力做功电场力做功1.5 10-7J,从从B点移到点移到C点点,克服电场力做功克服电场力做功4.0 10-7 J.1.AB、BC、AC间电势差间电势差UAB、UBC、UAC分别为多少分别为多少?2.电势最高的点是电势最高的点是 ,电势最低的点是电势最低的点是 .3.把把-1.5 10-9C的负电荷的负电荷,从从B点移到点移到A点时点时,电场力做多少功电场力做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?1.UAB=75V,UBC=-200 V,UAC=UAB+UBC=-125V2.C,B3.1.125 10-7J,电势能减少电势能减少1.125 10-7J练习练习4.在研究微观粒子时常用电子在研究微观粒子时常用电子伏特（简称电子伏，符号是伏特（简称电子伏，符号是eV）作）作能量单位能量单位.在电压为在电压为1V的两点间，把的两点间，把一个电子由一点移到另一点，电场一个电子由一点移到另一点，电场力的功等于力的功等于1eV.1eV相当于多少相当于多少J？1eV=1.610-19J练习练习5.一个电子在电场中一个电子在电场中A点处具有点处具有80 eV的电势能，当它由的电势能，当它由A运动到运动到B时时克服电场力作功克服电场力作功30 eV。那么。那么A.电子在电子在B点处的电势能是点处的电势能是30eVB.电子在电子在B点处的电势能是点处的电势能是50eVC.B点的电势为点的电势为110VD.B点的电势为点的电势为-110V【D】练习练习6.平行金属板平行金属板B板接地，两板间的电板接地，两板间的电压压UAB=100V，两板距离，两板距离d=1.0cm，在两板，在两板之间有一点之间有一点C，到，到A板的距离板的距离AC=0.4cm，将电荷量将电荷量q=-1.0 10-12C的点电荷置于的点电荷置于C点点.1.求求C点与点与B板的电势差板的电势差UCB.2.求电荷求电荷q在在C点受到的电场力点受到的电场力F和具有的和具有的电势能电势能Ep.3.若将若将A板接地，结果怎样？板接地，结果怎样？【UCB=60V,1.0 10-8N,-6.0 10-11J 】练习练习7.在于在于x轴平行的匀强电场中，一电荷量为轴平行的匀强电场中，一电荷量为+1.010-8C、质量为、质量为2.510-3kg的物体，在光滑的物体，在光滑水平面上沿着水平面上沿着x轴做直线运动，其位移与时间轴做直线运动，其位移与时间的关系是的关系是x=0.16t-0.02t2,式中式中x以米做单位，以米做单位，t以以秒做单位。求从开始运动到秒做单位。求从开始运动到5s末：末：（1）匀强电场场强的大小和方向；）匀强电场场强的大小和方向；（2）物体经过的路程；）物体经过的路程；（3）电势能的变化量。）电势能的变化量。1.0104N/C沿沿x轴负方向轴负方向0.34m3.010-5J练习练习8.图甲是某电场中的一条电场线图甲是某电场中的一条电场线,将将一负电荷从一负电荷从A点自由释放点自由释放,负电荷沿电场负电荷沿电场线从线从A到到B运动过程中的速度图线如图乙运动过程中的速度图线如图乙所示所示.比较比较A、B两点电势的高低和场强两点电势的高低和场强的大小的大小,可得可得A.A BB.A EBD.EA=EB【BC】练习练习9.一带电粒子在如图所示的的电场一带电粒子在如图所示的的电场中，只在电场力作用下沿虚线所示轨迹中，只在电场力作用下沿虚线所示轨迹从从A点运动到点运动到B点，则可以判定点，则可以判定A.粒子一定带负电粒子一定带负电.B.粒子的加速度一定减小粒子的加速度一定减小.C.电势能一定减小电势能一定减小.D.粒子动能一定减小粒子动能一定减小.【ABC】AB练习练习10.虚线虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势是某静电场中的三个等势面面,电势分别电势分别 a b c,一带电的粒子射入电一带电的粒子射入电场中场中,运动轨迹如实线运动轨迹如实线KLMN所示所示A.从从K到到L,电场力做负功电场力做负功B.从从L到到M,电场力做负功电场力做负功 C.从从K到到L,电势能增加电势能增加D.从从L到到M,粒子动能减少粒子动能减少【AC】练习练习11.一个带正电的质点一个带正电的质点,电荷量电荷量q=2.0 10-9C,在静电场中由在静电场中由a点移到点移到b点，点，在这过程中，除电场力外在这过程中，除电场力外,其他力做的功其他力做的功为为6.0 10-5J，质点的动能增加了，质点的动能增加了8.0 10-5J,则则a、b两点间的电势差两点间的电势差 a-b为为 A.3 104 V B.1 104 V C.4 104 V D.7 104 V【B】练习练习12.（03全国）图中虚线所示为静电全国）图中虚线所示为静电场中的等势面场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面面之间的电势差相等，其中等势面3的电的电势为势为0.一带正电的点电荷在静电力的作一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过用下运动，经过a、b点时的动能分别为点时的动能分别为26eV和和5eV.当这一点电荷运动到某一位当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为置，其电势能变为-8eV时，它的动能应时，它的动能应为为 A.8eV B.13eVC.20eV D.34eV【C】练习练习13.空间有水平方向的匀强电场，一带负空间有水平方向的匀强电场，一带负电的微粒在电场中沿直线斜向上运动，在从电的微粒在电场中沿直线斜向上运动，在从A点运动到点运动到B点的过程中点的过程中A.电场的方向一定水平向右电场的方向一定水平向右B.电势能一定减小电势能一定减小C.微粒的动能一定减小微粒的动能一定减小D.系统的机械能不变系统的机械能不变【AC】分析思路：分析思路：1.运动和力的关系运动和力的关系2.功和能的关系功和能的关系3.能量守恒能量守恒.vAB练习练习14.（05上海）在场强大小为上海）在场强大小为E的匀强电的匀强电场中，一质量为场中，一质量为m、带电量为、带电量为+q的物体以某的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为加速度大小为0.8qE/m，物体运动，物体运动s距离时速距离时速度变为零则度变为零则A.物体克服电场力做功物体克服电场力做功qEsB.物体的电势能减少了物体的电势能减少了0.8qEsC.物体的电势能增加了物体的电势能增加了qEsD.物体的动能减少了物体的动能减少了0.8qEs【ACD】练习练习15.如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m、带电、带电量为量为+q的微粒，从的微粒，从a点以初速度点以初速度v0竖直向竖直向上射入图示的匀强电场中上射入图示的匀强电场中.粒子通过粒子通过b点点时的速度为时的速度为2v0，方向水平向右，方向水平向右.求电场求电场强度强度E和和a、b两点间的电势差两点间的电势差U.Eabv02v0练习练习16.如图所示，光滑绝缘水平轨道如图所示，光滑绝缘水平轨道AB与半径与半径为为R的光滑绝缘圆形轨道的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接，圆形轨平滑连接，圆形轨道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电场，道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电场，场强为场强为E，今有一质量为，今有一质量为m、带电量为、带电量为q=+的滑块，将滑块在的滑块，将滑块在A点由静止释放。点由静止释放。（1）物块从）物块从B到到C过程中能量转化情况？过程中能量转化情况？（2）为使滑块运动）为使滑块运动中不脱离轨道，中不脱离轨道，AB的长度应满足的长度应满足什么要求？什么要求？EBAOCD知识整理知识整理电电 荷荷电电 场场电场力电场力1.F=qE（任何电场）（任何电场）2.F=kQ1Q2r2(点电荷点电荷)电场的能的性质电场的能的性质()1.U=Ep/q（定义式）（定义式）2.UAB=A-B=WAB/q3.U=Ed（匀强电场）（匀强电场）3.标量标量4.等势面等势面电势能电势能1.Ep=q 2.WAB=EpA-EpB=qUAB电场的力的性质电场的力的性质(E)1.E=F/q（定义式）（定义式）2.E=kQ/r2（点电荷）（点电荷）3.E=U/d（匀强电场）（匀强电场）4.矢量矢量5.电场线电场线问题问题6.等势面等势面电场中电势相等的点构成的面电场中电势相等的点构成的面.1.在同一等势面上任意两点间移动电荷电在同一等势面上任意两点间移动电荷电场力做功有什么特点？场力做功有什么特点？2.等势面与电场线之间有什么关系？等势面与电场线之间有什么关系？3.两个等势面是否可以相交？两个等势面是否可以相交？典型电场的等势面典型电场的等势面练习练习1.某电场的等势面如图所示某电场的等势面如图所示.1.试画出电场线的大致分布试画出电场线的大致分布.2.将单位正电荷从将单位正电荷从A点移到点移到B点点,静电力做静电力做了多少功了多少功?3.将单位正电荷从将单位正电荷从C点移到点移到A点点和从和从C点移到点移到B点点,静电力做静电力做的功分别是多大的功分别是多大?10V8V6VABC练习练习2.将一个点电荷，从静电场中的将一个点电荷，从静电场中的a点移到点移到b点，电场力所做的功为零，点，电场力所做的功为零，则则A.a、b两点的场强一定相等两点的场强一定相等B.该点电荷一定沿等势面移动该点电荷一定沿等势面移动C.作用于该点电荷的电场力与其移作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的动方向总是垂直的D.a、b两点的电势一定相等两点的电势一定相等【D】练习练习3.如图所示，如图所示，B、C、D三点都在以三点都在以电荷电荷+Q为圆心的某同心圆弧上为圆心的某同心圆弧上,将一试将一试探电荷从探电荷从A点分别移到点分别移到B、C、D各点时各点时,比较电场力做功的大小比较电场力做功的大小A.WABWACB.WADWABC.WAC=WAD D.WAB=WAC【CD】练习练习4.A、B为两等量异号点电荷，为两等量异号点电荷，A带正电，带正电，B带负电，在带负电，在A、B连线上有连线上有a、b、c三点，其三点，其中中b为连线的中点，为连线的中点，abbc，则，则A.a点与点与c点的电场强度相同点的电场强度相同B.a点与点与c点的电势相同点的电势相同C.a、b间电势差与间电势差与b、c间电势差相等间电势差相等D.点电荷点电荷q沿沿A、B连线的中垂线移动，电场连线的中垂线移动，电场力不做功力不做功【ACD】ab+cB-A练习练习5.两个电荷量均为两个电荷量均为+Q的点电荷的点电荷,连线中点连线中点O和中垂线上某点和中垂线上某点P的电势分别为的电势分别为 O和和 P,场强分场强分别为别为EO和和EP.下列说法正确的是下列说法正确的是A.O P，EOEPB.O P，EOEPC.将正电荷从将正电荷从O点移到点移到P点，点，电场力做正功电场力做正功D.将正电荷从将正电荷从O点移到点移到P点，电场力做负功点，电场力做负功【BC】+Q+OP+Q练习练习1.下列关于下列关于U=Ed说法正确的是说法正确的是A.在电场中，在电场中，E跟跟U成正比，跟成正比，跟d成反比成反比B.对于任何电场，对于任何电场，U=Ed都适用都适用C.U=Ed只适应于匀强电场，只适应于匀强电场，d是电场中是电场中任意两点间距离任意两点间距离D.U=Ed只适应于匀强电场，只适应于匀强电场，d是沿着电是沿着电场方向两点间距离场方向两点间距离【D】练习练习2.图为某电场中的一条电场线图为某电场中的一条电场线,a、b、c三点的场强分别是三点的场强分别是Ea、Eb、Ec,电势分电势分别是别是 a、b、c.已知已知ab=bc,则则:A.Ea=Eb=EcB.EaEb EcC.a b cD.a-b=b-c【C】Eabc练习练习3.在匀强电场中有三点在匀强电场中有三点a、b、c，它们所在的平面与电场线平行，它们所在的平面与电场线平行，且且 abbc,ac=5cm,bc=3cm.将点电荷将点电荷q=-2 10-8C由由a点移到点移到b点和由点和由a点移点移到到c点，电场力所做功都是点，电场力所做功都是1.6 10-6J,求场强求场强E的大小和方向的大小和方向.【E=2 103N/C.方向由方向由b指向指向a】练习练习1.关于场强和电势，下列说法正关于场强和电势，下列说法正确的有：确的有：A.场强相等的点电势一定相等场强相等的点电势一定相等.B.电势相等的点场强一定相等电势相等的点场强一定相等.C.场强大的点电势一定高场强大的点电势一定高.D.场强为零的点电势不一定为零场强为零的点电势不一定为零.【D】练习练习3.A、B两点各放有电量为两点各放有电量为+Q和和+2Q的点电荷的点电荷,A、B、C、D四点在同一直线四点在同一直线上上,且且AC=CD=DB.将一正电荷从将一正电荷从C点沿直点沿直线移到线移到D点点,则电势能的变化是则电势能的变化是:A.一直减小一直减小B.先减小后增大先减小后增大 C.一直增大一直增大D.先增大后减小先增大后减小【B】1.场强的叠加场强的叠加,电场力的功与电势能电场力的功与电势能.2.若电荷量分别为若电荷量分别为+Q和和+4Q,结果怎样结果怎样?+Q+CA+2QBD