2012版高三物理一轮复习课件：92电场能的性质的描述(大纲版)(教育精品).ppt

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1、第二课时第二课时 电场能的性质的描述电场能的性质的描述1共 59 页第一关:基础关 展望高考基础知识2共 59 页一电势能知识讲解(1)定义电荷在电场中具有的势能叫电势能.类似于物体在重力场中具有重力势能.用Ep表示.3共 59 页(2)静电力做功与电势能变化的关系电荷在电场中A点具有的电势能为A,在B点具有的电势能为B,电荷从A到B静电力做的功就等于电势能的减少量,即WAB=A-B.即静电力做正功,电荷电势能一定减少,静电力做负功,电荷电势能一定增加.4共 59 页(3)电势能的大小若规定电荷在B点的电势能为零,EpB=0,则EpA=WAB即电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势

2、能位置时所做的功.说明:上述关系既适应于匀强电场,也适应于非匀强电场;既适应于正电荷,也适应于负电荷.5共 59 页电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关,但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能的选取无关.通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.6共 59 页活学活用7共 59 页1.如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有MN两点,已知下列叙述正确的是()8共 59 页A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加C.若把一负的

3、点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能减少D.若把一负的点电荷从M点移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变9共 59 页解析:由点电荷产生的电场的特点可知:M点电势高于N点电势,即UMN0,由W=qU知:移动电荷由M到N,若为正电荷,电场力做正功;若移动的是负电荷,电场力做负功,电势能的判断可以用以下三种方法:方法一 据Ep=q判断.若为正电荷,则EpMEpN,从M到N电势能降低;若为负电荷,则EpMN,故EpMEpN;对负电荷,EpM0,故ab.方法三 利用电势能判断.正电荷q为正值,在电势越高的地方电势能越大

4、,而对负电荷q为负值,在电势越高的地方电势能越小,而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小,故a点电势高.16共 59 页三电势差等势面知识讲解1.电势差(1)定义:电荷q在电场中AB两点间移动时,电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值,叫做AB两点间的电势差,也叫电压.(2)公式:UAB=WAB/q 单位:V,是标量.17共 59 页2.等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面,叫做等势面.(2)等势面和电场线的关系:电场线总是与等势面垂直,且由高等势面指向低等势面;电场线越密的地方,等势面越密;沿等势面移动电荷,电场力不做功,沿电场线移动电荷,电场力一定做功.18共 59 页活学活用

5、3.a、b、c、d是匀强电场中的四个点.它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如图所示.由此可知c点的电势为()A.4 VB.8 VC.12 V D.24 V19共 59 页解析:方法一 在匀强电场中,沿任何方向电势都是均匀降落的,所以Uba=Ucd,即b-a=c-d,故c点的电势c=8 V,故B项正确.方法二 利用等势面法.利用等分法在电场中找等势点,是解决此类问题的有效方法:Ubd=b-d=20 V,连接bd并将bd五等分,如图所示.则e点电势为20 V,h点电势为8 V,由于ae在同一等势面上,又aec

6、h,故过c的等势面过h点,故c=8 V.答案答案:B20共 59 页第二关:技法关 解读高考解题技法21共 59 页一电势高低的判定方法技法讲解1.电势顺着电场线的方向逐渐降低,“顺”的含义是初末位置连线与电场线方向间的夹角小于90,所以电场线方向是电势降低最快的方向.2.通过计算电势差UAB=WAB/q,结合UAB=A-B来判断,若UAB0,则AB;若UAB=0,则A=B,若UAB0,则AB.22共 59 页3.由公式A=WAO/q来判断.具体步骤是把电荷q从将要比较的AB两点分别移到零参考点,做的功分别为WAOWBO.再由公式A=WAO/q直接判断,这种方法很麻烦,实际操作中运用得较少.4

7、.根据场源电荷的电场来判断.在正电荷产生的电场中,离它越近电势越高;在负电荷产生的电场中,情况恰好相反.23共 59 页5.根据电场力做功来判断.正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处.对于负电荷,情况恰好相反.24共 59 页典例剖析25共 59 页【例1】将一正点电荷从无穷远处移向M点,电场力做功为6.010-9 J,若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处,电场力做功7.010-9 J,设无穷远处电势为零,则MN两点的电势MN有下列关系()A.MNM0C.NMN026共 59 页 答案 C27共 59 页

8、二比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法技法讲解1.公式法由公式EA=qA判断,严格按电荷量q的正负电势A的正负代入求解.则对正电荷,电势越高,电荷量越大,电势能越大;对负电荷,电势越高,电荷量越大,电势能越小.28共 59 页2.电场线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.29共 59 页3.做功判断法无论正负电荷,电场力做正功,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.4.场

9、源电荷法若场源电荷为正电荷,则离场源电荷越近,正电荷的电势能越大,负电荷电势能越小;若场源电荷为负电荷,则离场源电荷越近,正电荷电势能越小,负电荷电势能越大.30共 59 页典例剖析31共 59 页【例2】一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则AB两点电场强度EAEB及该电荷在AB两点的电势能AB之间的关系为()A.EA=EB B.EAB32共 59 页 解析 负电荷在电场中只受电场力作用而做匀加速直线运动,可知电场是匀强电场,故A对.由于电场力对负电荷做正功,动能增加,则电势能减小,故D对.答案 D33共 59 页三带电粒子在电场

10、中运动的综合分析技法讲解1.根据电场线的性质分析(1)电场线的疏密表示场强的大小,切线方向表示场强方向.(2)正电荷受到的电场力方向与场强方向一致,负电荷则相反.(3)顺着电场线方向电势降低.34共 59 页(4)正电荷顺着电场线移动电场力做正功,电势能降低;负电荷顺着电场线移动电场力做负功,电势能升高,逆着电场线移动则相反.35共 59 页2.结合电荷的运动轨迹分析物体的运动轨迹由初速度与受力决定,所以根据带电粒子的运动轨迹可判定其运动方向和受力方向,运动方向沿轨迹的切线方向,轨迹为直线时,电场力与其他力的合力与轨迹共线,轨迹为曲线时,所受合力指向轨迹曲率圆心方向,若运动方向与受力方向间夹角

11、小于90,则此力做正功,若粒子只受电场力作用,则根据运动方向与电场力方向间夹角可判定电场力做功的正负,进而判定电势能的高低变化等.36共 59 页3.结合等势面分析同一等势面上各点电势处处相等,电荷在等势面上移动时,电场力不做功,电势能不变化;电场线垂直于等势面,由电势高的等势面指向电势低的等势面;等势面的疏密反映了场强的大小,结合等势面的这些特点,也可分析电荷在电场中运动时,各量的变化.37共 59 页典例剖析38共 59 页【例3】图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,ab是轨迹上的两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作

12、出正确判断的是()39共 59 页A.带电粒子所带电荷的符号B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大40共 59 页 解析 尽管本题不涉及计算,但对同学们的分析能力要求很高.由于本题中的带电粒子没有告诉你是正还是负,似乎给分析带来一定的难度,但从电场线分布看,场源电荷在左侧,从轨迹看受力指向左侧,即带电粒子与点电荷电性相反,但不能具体判断出带电粒子的电性,A错.粒子受力指向左侧,且此力为电场力与电场线共线,可判出粒子在ab两点的受力方向沿电场线向左方,B正确.若粒子从a点运动到b点,则电场力与运动方向间夹角大于90,电场力

13、做负功,电势能升高ba,动能减少vavb,所以CD都正确.答案 CD41共 59 页【例4】如图中虚线所示为静电场中的等势面1234,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV,它的动能应为()A.8 eV B.13 eVC.20 eV D.34 eV42共 59 页解析 等势面3的电势为零,则电势能也为零.由于两相邻等势面的电势差相等,又知EkaEkb,则a点的电势能可表示为-2qU(U为相邻两等势面的电势差),b点的电势能可表示为qU.由于总的

14、能量守恒,则有:Eka+(-2qU)=Ekb+qU,即26-2qU=5+qU,解得qU=7 eV,43共 59 页则总能量为7 eV+5 eV=12 eV当电势能为-8 eV的,动能Ek=12-(-8)eV=20 eV.答案 C 44共 59 页第三关:训练关 笑对高考随堂训练45共 59 页1.如图所示,在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N各放一个点电荷,它们分别带等量的正负电荷.EF是AB边和CD边的中点,PQ两点在MN的连线上,MP=QN.对于EFPQ四点,其中电场强度相同电势相等的两点是()A.E和F B.P和QC.A和B D.C和D46共 59 页解析:电场强度用电场线叠加分析

15、可知EF两点的电场强度相同.沿电场线方向,电势降低,逆电场线方向电势增加,由等量异种电荷电场线等势线分布情况可知EF两点电势相等.答案:A47共 59 页2.一个带正电的质点,电荷量q=2.010-9 C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力做的功为6.010-5 J,质点的动能增加了8.010-5 J,则ab两点间的电势差Uab为()A.3.0104 V B.1.0104 VC.4.0104 V D.7.0104 V48共 59 页解析:由动能定理有:Wab+W外=Ek.Wab=Ek-W外=8.010-5 J-6.010-5 J=2.010-5 J.又Wab=qUab,故

16、Uab=答案答案:B49共 59 页3.如图所示,矩形金属片AB放在电荷+Q的左侧,O为金属片的中点,点电荷Q和O点的连线恰与金属片垂直,此时AOB三点的电势分别为AOB;若把金属片取走,原来AOB三点所在处的电势分别为AOB.则下列说法中正确的是()A.A=O=B B.A=BOC.A=O=B D.A=BO50共 59 页解析:放入金属片时,由于静电感应感应电荷的出现,使原电场发生了变化,使金属片内电荷重新分布,达到静电平衡时,金属片是一个等势体,因此有A=O=B;而取走金属片后,AOB处在一个孤立的点电荷产生的电场中,点电荷电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇同心球面.由几何知识可知:在同一个

17、等势面上,电势相等,O点电场源电荷+Q较AB近,电势比AB要高,故有A=BbcD.电子从位置1到2和从位置3到4的过程中电场力做功的大小关系W12=2W3454共 59 页解析:由电子射入电场后的运动轨迹可知场源点电荷为负点电荷,沿着电场线方向电势降低,即abc.在点电荷的电场中,虽然ab=bc,但UabUbc,故电子从位置1到2和从位置3到4的过程中电场力做功W122W34,故正确答案选A.答案:A55共 59 页5.如图所示,在方向水平向右的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点,当小球静止在B点时,细线与竖直方向夹角=30,问:56共 59 页(1)小球带电荷量多少?(2)若将小球拉到A点使细线呈水平状态,当小球由静止释放后,从A到B的过程,电场力对小球做功多少?(3)小球过最低点C时,细线对小球拉力多大?57共 59 页解析:(1)小球在B点受重力拉力电场力三个力作用,三力平衡,则小球所受电场力方向向右,小球带正电.对小球B进行受力分析如图所示Fcos=mg Fsin=qE,58共 59 页59共 59 页