物理第七章 静电场 2 电场能的性质.ppt

第第2讲电场能的性质讲电场能的性质1.了解静电力做功的特点，知道静电力做功与电势能改变的关系2.了解电势的概念3.了解等势面，知道几种典型静电场的等势面的形状与特点 4.理解电势差的概念及其定义式，能进行相关计算5.了解电势差、电势、电势能之间的区别和联系6.认识匀强电场中电势差与电场强度的关系，能进行相关计算7.对非匀强电场中电势差与电场强度的关系能定性分析有关有关无关无关 电荷电荷零势能零势能减少减少增加增加1.61019 J 电势能电势能电荷量电荷量 电势电势垂直垂直高高低低大小大小电势电势电压电压AB 电场方向电场方向乘积乘积Ed电势差电势差快快1.比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(2)判断出UAB的正负，再由UABAB，比较A、B的大小若UAB0，则AB；若UAB0，则AB.(3)取无限远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势越高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势越低电势高低及电势能大小的比较方法电势高低及电势能大小的比较方法2.电势能大小的比较方法(1)场源电荷判断法 离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小 离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大(2)电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小(3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方典题演示1(多选)(2016新课标全国卷)如图所示，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称忽略空气阻力由此可知()A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小AB【解析】油滴做类斜抛运动，加速度恒定，选项D错误；合力竖直向上，且电场力Eq竖直向上，Eqmg，电场方向竖直向下，P点电势最低，负电荷在P点电势能最大，选项A正确，选项C错误；若粒子从Q点运动到P点，则合力做负功，动能减小，P点的动能最小，选项B正确典题演示2(多选)(2016南通一模)四个点电荷位于正方形四个角上，电荷量及其附近的电场线分布如图所示ab、cd分别是正方形两组对边的中垂线，O为中垂线的交点，P、Q分别为ab、cd上的两点，OPOQ，则()A.P点的电场强度比Q点的小B.P点的电势比M点的低C.OP两点间的电势差小于OQ间的电势差D.一带正电的试探电荷在Q点的电势能比在M点大 AD【解析】根据电场的对称性，P点电场线比Q点稀疏，A项正确；根据电场与等势面处处垂直，P点所在ab为等势面，所以P点电势比M点高，B项错误；P、Q两点电势相等，C项错误；正试探电荷从Q点到M点，电场力做正功，电势能减小，D项正确1.电场力做功的特点电场力做的功和路径无关，只和初、末位置的电势差有关电场力做功及电场中的功能关系电场力做功及电场中的功能关系2.功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化(4)所有力对物体做的总功，等于物体动能的变化3.电场力做功的计算方法(1)由公式WFlcos 计算，此公式只适合于匀强电场中，可变形为WqElcos.(2)由WqU来计算，此公式适用于任何形式的静电场(3)由动能定理来计算，W电场力W其他力Ek.(4)由电势能的变化来计算，WABEpAEpB.BC【解析】由能量守恒可知，物体减少的电势能与重力势能的总和等于物体增加的动能与克服摩擦力所做的功，故A错误；由功能关系可知，物体减少的机械能等于物体增加的电势能与系统产生的热量总和，故B正确；由能量守恒定律可知，物体机械能的增量、电势能的增量与系统产生的热量的代数和为零，故C正确；由动能定理可知，物体受到的合力所做的功等于物体增加的动能，故D错误AB【解析】物块与弹簧组成的系统机械能的增加量等于电场力与摩擦力所做功的代数和，A项正确；弹簧压缩至最短时物块的速度为零，所以减少的电势能等于弹簧弹性势能的增加量和系统产生的内能之和，B项正确；物块速度最大的位置不是刚和弹簧接触的位置，而是在合力为零的地方，C项错误；物块向左运动速度最大处是电场力等于摩擦力加弹簧弹力之和的地方，返回时速度最大处是弹力等于摩擦力加电场力之和处，所以返回时速度最大处在A点左边，D项错误1.带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力的情况以及初速度的情况共同决定的运动轨迹上各点的切线方向表示粒子在该点的速度方向电场线只能够描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，它决定了带电粒子在电场中各点所受电场力的方向和加速度的方向2.等势线总是和电场线垂直已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线电场线、等势线与运动轨迹的综合分析电场线、等势线与运动轨迹的综合分析3.在利用电场线、等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时，基本方法是：(1)根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向，带电粒子所受的合力(往往只受电场力)指向运动轨迹曲线的凹侧，再结合电场线确定带电粒子的带电种类或电场线的方向(2)根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做正功还是做负功，电势能的变化情况或是等势面的电势高低ABC【解析】从粒子的轨迹可以看出，O点的正电荷与粒子M相互吸引，与粒子N相互排斥，故M带负电荷，N带正电荷，A项正确；Uab0，所以从a点运动到b点，M所受的电场力做负功，动能减小，故B项正确；d、e两点电势相等，N在d、e两点的电势能相等，故C项正确；Ucd0，N从c点运动到d点，电场力做正功，故D项错误 AD【解析】电场线与等势面处处垂直，根据b点速度和电场力把轨迹夹在中间，A项正确，B项错误；等差等势面，电场线和等势面同密同疏，C项错误；根据电场线判定，D项正确B【解析】a点和d点的电场强度方向不同，A错；由沿着电场线方向电势降低，可知B正确；负电荷从c点移到d点，电场力不做功，C错；正电荷从c点沿虚线移到e点，电势能先增大后减小，D错C【解析】电场线的疏密程度表示场强大小，A点场强小于B点场强，A项错误；沿着电场线电势降低，小球表面的电势比容器内表面的电势高，B项错误；电场线与等势面垂直，C项正确；电场力做功与电荷的运动路径无关，只与这两点的电势差有关，D项错误B【解析】c、d两点场强方向不同，A项错误；b、e电势相等，c、d电势相等，B项正确；a点的电势比d点的低，C项错误；c点电势高于b点电势，负电荷在b点的电势能更大，D项错误B【解析】根据电场线与等势线垂直，沿着电场线方向电势降低得出场强方向向左，再由曲线运动时所受合外力指向曲线弯曲的内侧，得出粒子所受电场力向左，粒子带正电，A项错误；等势线密的地方场强大，B项正确；粒子从A到C，电场力做负功，电势能变大，C项错误；根据WUq得出从A到B和从B到C，电场力做功相同，D项错误BCD【解析】若电场力方向向上，大小等于重力，B项正确；若电场力和重力都竖直向下，从底边飞出，C项正确；若电场力向上重力向下，从上边飞出，D项正确；小球的动能不可能为零，A项错误【解析】小球从A运动到B的过程中，小球受重力、电场力、杆的弹力三个力的作用重力做正功，由于小球在该过程中是靠近Q，所以它们之间的电场力(引力)做正功，小球受到杆的弹力一直与速度方向垂直不做功，由动能定理可求电场力做功根据题意及图形可以看出，B、C在同一个等势面上，所以A、B之间与A、C之间的电势差相等