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第二课时电场能的性质第1页，本讲稿共24页电场的基本性质力的性质电场力F=Eq方向能的性质：电势能电场的描述物理量线、图电场强度、电场力电势、电势能、电势差电场线等势面第2页，本讲稿共24页一.电势能 例1 例2 二.电势三.电势差和等势面 等势面图四.电势与电场强度 例3 例4 例5 96年高考 97年高考 例6五.匀强电场中场强和电势差的关系 99年高考 2000年高考 03年江苏高考5 04年天津14 04年上海6 04年湖南20第3页，本讲稿共24页一.电势能：1.不仅由电荷不仅由电荷,而且由电荷在电场中的相对位而且由电荷在电场中的相对位 置决定的能量叫电势能置决定的能量叫电势能.2.电势能的变化和电场力做功的关系电势能的变化和电场力做功的关系:电场力做功的过程就是电势能和其它形式的能电场力做功的过程就是电势能和其它形式的能 相互转化的过程相互转化的过程电场力对电荷做正功电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小电荷的电势能减小电场力对电荷做负功电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加电荷的电势能增加3.电场力做功的特点：电场力做功的特点：W=qUAB （W=FS）只只跟电荷的电量及起点和终点的电势差有关，跟电荷的电量及起点和终点的电势差有关，跟跟电荷移动的路径无关电荷移动的路径无关。返回第4页，本讲稿共24页 例1.如图示，在匀强电场E中，一个负电荷在外力作用下由A点运动到B点，则 （）A.外力与电场力对电荷做功之和等于电荷电势能的增 量与动能增量之和B.外力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量与动能 增量之和C.外力和电场力对电荷做功之和等于电荷动能的增量D.电荷克服电场力所做的功等于电荷动能的增量E.电荷克服电场力所做的功等于电荷电势能的增量B C EEBA返回第5页，本讲稿共24页若规定无穷远处电势为零若规定无穷远处电势为零,则正点电荷形成的电场中各点的电势均为正值则正点电荷形成的电场中各点的电势均为正值,负点电荷形成的电场中各点的电势均为负值负点电荷形成的电场中各点的电势均为负值.二.电势1.电势是反映电场的能的性质的物理量。电势是反映电场的能的性质的物理量。2.电势电势的定义的定义:UA=UAO(O点电势为点电势为0)电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功由该点移到零电势点时电场力所做的功.3.电势的单位电势的单位-伏特伏特.4.电势电势是标量是标量.5.电势的相对性电势的相对性:6.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势越来越低电势越来越低.返回第6页，本讲稿共24页c.电场中两个等势面不相交电场中两个等势面不相交.三.电势差和等势面:1.电场中两点的电势之差叫电势差电场中两点的电势之差叫电势差.2.电荷在电场中由一点电荷在电场中由一点A移动到另一点移动到另一点B时时,电场力所做的功电场力所做的功WAB跟移送电量跟移送电量q之比叫做之比叫做两点的电势差两点的电势差 UAB=WAB/q 3.等势面等势面:电场中电势相等的点组成的面叫等势面电场中电势相等的点组成的面叫等势面.4.等势面的特点等势面的特点:a.在等势面上移动电荷时电场力不做功在等势面上移动电荷时电场力不做功b.等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由而且电场线总是由 电电 势较高的等势面指向电势较低的等势面势较高的等势面指向电势较低的等势面返回第7页，本讲稿共24页四四.电势与电场强度电势与电场强度从两个不同角度描述电场从两个不同角度描述电场电势电场强度描述电场能的性质的物理量描述电场力的性质的物理量标量矢量大小具有相对性大小具有确定性数值上等于单位正电荷在该处具有的电势能数值上等于单位正电荷在该处受到的电场力返回第8页，本讲稿共24页 例例2：在图示的电场中，已知在图示的电场中，已知A、B两点间的电势差两点间的电势差UAB=-10V a.电荷电荷q=+410-9 C由由A点移动到点移动到B点，电场力所做的功是多点，电场力所做的功是多 少？电势能是增加还是减少？少？电势能是增加还是减少？b.电荷电荷q=210-9 C由由A点移动到点移动到B点，电场力所做的功是点，电场力所做的功是 多少？电势能是增加还是减少？多少？电势能是增加还是减少？EBA解：解：a电荷电荷q=+410-9 C由由 A点移动到点移动到 B点，电场力所做的功为点，电场力所做的功为 WAB=qUAB=410-9(-10)=-410-8J正电荷由正电荷由A点移动到点移动到B点，电场力的方向与位移的方向相反；电点，电场力的方向与位移的方向相反；电场力做负功，即克服电场力做功这时其他形式的能量转化为电场力做负功，即克服电场力做功这时其他形式的能量转化为电势能，电势能增加势能，电势能增加 b电荷电荷q=2109 C由由A点移动到点移动到B点，电场力所做的功为点，电场力所做的功为WAB=qUAB=-210-9(-10)=210-8J负电荷由负电荷由A点移动到点移动到B点，电场力的方向与位点，电场力的方向与位移的方向相同，电场力做正功这时电势能转移的方向相同，电场力做正功这时电势能转化为其他形式的能量，电势能减少化为其他形式的能量，电势能减少返回第9页，本讲稿共24页 例3.在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是 A电场强度大的地方电势一定高B电势为零的地方场强也一定为零C场强为零的地方电势也一定为零D场强大小相同的点电势不一定相同D返回第10页，本讲稿共24页例4.若带正电的小球只受电场力的作用，则它在任意一段时间内 A一定沿着电场线由高电势向低电势运动B一定沿着电场线由低电势向高电势运动C不一定沿电场线运动，但一定由高电势向低电势运动D不一定沿电场线运动，也不一定由高电势向低电势运动D返回第11页，本讲稿共24页 例5.下述说法正确的是 A在同一等势面上移动电荷，电场力不作功B等势面上各点场强大小一定相等C电场中电势高处，电荷的电势能就大D电场强度大处，电荷的电势能就大A返回第12页，本讲稿共24页五.匀强电场中场强和电势差的关系1.在匀强电场中，在匀强电场中，沿场强方向沿场强方向的两点间的电势的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积差等于场强与这两点的距离的乘积 U=Ed上式可以改写成上式可以改写成2.在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差向每单位距离上的电势差 3.场强的另一个单位场强的另一个单位V/m这个单位与前面这个单位与前面讲过的场强的单位讲过的场强的单位N/C是相等的是相等的返回4、与电场相关的几个公式及其使用范围？、与电场相关的几个公式及其使用范围？第13页，本讲稿共24页两个等量同种电荷的等势面返回两个等量异种电荷的等势面第14页，本讲稿共24页 如图a,b,c是一条电力线上的三个点，电力线的方向由a到c,a、b间的距离等于b、c间的距离。用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,可以断定 ().(A)UaUbUc (B)EaEbEc(C)Ua-Ub=Ub-Uc (D)Ea=Eb=EcA返回96年高考年高考cabE第15页，本讲稿共24页1997年高考年高考.质量为质量为m、电量为、电量为q的质点的质点,在静在静电力作用下以恒定速率电力作用下以恒定速率v沿圆弧从沿圆弧从A点运动到点运动到B点点,其速度方向改变的角度为其速度方向改变的角度为(弧度弧度),AB弧长为弧长为s.则则A,B两点间的电势差两点间的电势差 UA -UB=_,AB弧弧中点的场强大小中点的场强大小E=_.BVVA解解：因为质点动能不变，所以电场力不做功，：因为质点动能不变，所以电场力不做功，AB圆弧为点电荷的等势线，圆弧为点电荷的等势线，UA -UB=0电场力提供向心力电场力提供向心力mv2/r=qEr=s/E=mv2/qr=mv2 /qs0mv2/qs 返回第16页，本讲稿共24页 例6.带电粒子在电场中由A点运动到B点，图中实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，则可以判定（）A.粒子带负电B.粒子的电势能不断减少C.粒子的动能不断减少D.粒子的在A 点的加速度小于在B 点的加速度Av0B解解：在：在A点，电场力必须沿图示方向，否则，点，电场力必须沿图示方向，否则，粒子将向另一侧运动。粒子将向另一侧运动。qEA C D返回第17页，本讲稿共24页 图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点已知A、B、C三点的电势分别为UA15V，UB3V，UC-3V由此可得D点电势UD_V99年高考年高考.15V3V-3VDABC解解:UAC=18V,连接连接AC并且将并且将AC三等分三等分,则则,EFUFC=6VUF=3V=UB连接连接BF,则则BF为等势线为等势线作作 DE BF,可以证明可以证明 BCF DAE AE=FCUD=UE=9V9V返回第18页，本讲稿共24页20002000江苏高考江苏高考 倾角倾角3030的直角三角形，底边长的直角三角形，底边长2L2L，底边处，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨，现在底边中点在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨，现在底边中点O O固定一个正电固定一个正电荷荷Q Q，让一个质量为，让一个质量为m m 的带正电的电荷的带正电的电荷q q 从斜面顶端从斜面顶端 A A 沿斜面下沿斜面下滑，（不脱离斜面），已测得它滑到仍在斜边上的垂足滑，（不脱离斜面），已测得它滑到仍在斜边上的垂足D D处的速度处的速度为为v v，加速度为，加速度为a a，方向沿斜面向下，问该质点滑到底端时的速度和，方向沿斜面向下，问该质点滑到底端时的速度和加速度各为多少？加速度各为多少？3030ABCDLL+QO解：解：连接连接OD,OD,分析受力。分析受力。F电NmgC、D在+Q的等势面上，D C 电场力不做功，由机械能守恒定律由机械能守恒定律在在D D点点mgsin 30-Fmgsin 30-F电电 cos 30=ma cos 30=ma在在C C点点mgsin 30+Fmgsin 30+F电电 cos 30=ma cos 30=mac c a ac c=g-a=g-a返回第19页，本讲稿共24页5两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电.（）A保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电 场的电场强度减小B保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的 电量增大C断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势 差减小D断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大B CKRE+-03年江苏高考年江苏高考5返回第20页，本讲稿共24页14在静电场中，将一电子从A点移到B点，电场力做了正功，则 （）A 电场强度的方向一定是由A点指向B点B 电场强度的方向一定是由B点指向A点C 电子在A点的电势能一定比在B点高D 电子在B点的电势能一定比在A点高 04年天津年天津14 C返回第21页，本讲稿共24页6某静电场沿某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则（方向的电势分布如图所示，则（）A在在0 x1之间不存在沿之间不存在沿x方向的电场。方向的电场。B在在0 x1之间存在着沿之间存在着沿x方向的匀强电场。方向的匀强电场。C在在x1x2之间存在着沿之间存在着沿x方向的匀强电场。方向的匀强电场。D在在x1x2之间存在着沿之间存在着沿x方向的非匀强电场。方向的非匀强电场。04年上海年上海60 x1x2xU0UA C返回第22页，本讲稿共24页 如图，一绝缘细杆的两端各固定着一个小球，如图，一绝缘细杆的两端各固定着一个小球，两小球带有等量异号的电荷，处于匀强电场中，电场方向如两小球带有等量异号的电荷，处于匀强电场中，电场方向如图中箭头所示。开始时，细杆与电场方向垂直，即在图中图中箭头所示。开始时，细杆与电场方向垂直，即在图中所所示的位置；接着使细杆绕其中心转过示的位置；接着使细杆绕其中心转过90”，到达图中，到达图中所示的所示的位置；最后，使细杆移到图中位置；最后，使细杆移到图中所示的位置。以所示的位置。以W1表示细杆表示细杆由位置由位置到位置到位置过程中电场力对两小球所做的功，过程中电场力对两小球所做的功，W2表示表示细杆由位置细杆由位置到位置到位置过程中电场力对两小球所做的功，则有过程中电场力对两小球所做的功，则有 ()AW10，W20 BW10，W20 CW10，W20 DW10，W20 04年湖南年湖南20.+q-q+q-q+q-qC返回第23页，本讲稿共24页 如图所示匀强电场方向竖直向下，场强大小为E，三个质量分别为m、2m、3 m的小球A、B、C，(其中B球带正电Q，A、C两球不带电）用绝缘线连接悬于O点，问(1)当三球均处于静止状态时,A、B之间的细线的张力等于多少?(2)当把OA段细线剪断的瞬间,A、B之间的细线的张力又等于多少?OA mB 2mC 3mE解解:(1)对对BC整体整体,受力如图受力如图:BC2mg3mgQET1T 1=5mg+QE(2)剪断剪断OA,AB球一起下落球一起下落 (C自由下落自由下落)对对AB整体受力如图整体受力如图:m2mA Bmg2mgQE3mg+QE=3maa=g+QE/3m对对B 2mg+QE-T 2=2maT 2=QE/3返回第24页，本讲稿共24页