高考物理一轮复习 第7章 静电场 第2节 电场的能的性质课件.pdf
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1、第2节电场的能的性质,教材知识籁合.4leV=1.6X10,9J 换算关系基础知识夯实 I1.电势能(1)电势能概念:电荷在电场中具有势能,叫电势 能.电荷在某点的电势能,等于把电荷从该点移动蓟 零势能位置时,静电力做的功,用E。表示,EM=q(p(2)单位:(宏观能量)(微观能量)F(3)特点:系统性:相对性:由 电荷和所在电场共有;与所选取的参考(零电势)位置;jSflLk U匚一关,通常取大地或无穷远处为电势能是零的位置;I标量性:只有大小,没有方向,其正 负的物理含义是:若E,0,则电势能比在参考位置时7 大,若E不0,则电势能比在参考位置时上3(4)静电力做功与电势能变化的关系:电场
2、力做 功等于电势能的变化量的负值.、十 静电力对电荷做正功,电荷的电势能 减小f静电力对电荷做负功,电荷的电势能 增加.关系式:W=一(E末一E,初).理解与注意:学习电势能时,可以通过与重力势 能类比来理解相关概念,上面列举的各项几乎是所有 势能都有的,只是具体环境不同而已.42.电势(1)定义:检验电荷在电场中某点A具有的电势有 E“与它所带的电荷量q成正比,其比值定义为电场-_E(|)A-中a点的电势,用以表示,则定义式为:q单位:伏,符号是人.9(2)物理意义:是描述电场 能 的性质的物理 量,只与电场本身 有关,与检验电荷的情况(带电,种类、节电多少以及受力大小)无 关,在数值上寸
3、于 单位正电荷 在场点具有的电势能.(3)特点:相对性:与 所选取的零点位置 有关,零电 势点的选取与零电势能点的选取是 一致 的;标量性:电势是标量,没有 方向,但存 正负之分,正负的物理含义是若乃0,则电势比参三 考位置高,若(pvO,则电势比参考位置低.一理解与注意:公式q)=T是定义式,不能据此认 为(P与E0成正比,与q成反比.实际上,p与E?、无关,它是由场源电荷的情况和场点的位置决定的.而 把(p=,变形得到的式子E?A=q(pA却是关系式,直 说明电荷在电场中具有的电势能由电荷的带电情2 所在场点的,电势共同决定.【理解巩固11(多选)如图所示,在x轴上相距 为L的两点固定两个
4、等量异种点电荷+Q、一Q,虚 线是以+Q所在点为圆心、g为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d 两点关于x轴对称.下列判断正确的是(b、Z、/、/%T_+0 7;-。x、-dA.b、d两点处的电势相同B.四个点中c点处的电势最低C.b d两点处的电场强度相同)D,将二试探电荷+q沿圆周由a点移至c点二4 一q的电势自输小。_ J J r J,Kr解析b、d两点关于x轴对称,b、d两点处的电势_二 I-:相同,4对;通过c点且垂直于x轴的直线上的电势加J-处处为零,把带正电的试探电荷分别从a、b、d三点4处移到c点处,+Q对其做功为零,-Q对其做正功,即它们的电
5、势能均减小,故四点中c点处的电势最低一B、刀对;由几何关系可知b、d两点处的电场强度大一小相等,方向不同,。错.答案4BO核心知识突破邀劭到1角度分析.角度tiJS:电势高低、电势能大小的判断_例1 如图所示,在真空中,ab、cd是g O的两条白彳仝,住a、b两 点分别固定仃山荷由为+Q和-Q 的点电荷,下列说法正确的是)A.B.C.c、d两点的电场强度相同,电势也相同c、d两点的电场强度不同,但电势相同 fl 将一个正试探电荷从c点沿直线移动到d点 注电场力做功为零.D.一个正试探电荷在c点的电势能大于它在d点的电势能t 解析等量异种电荷的电场线和等势线都是关于连,I线、中垂线对称的,且沿着
6、电场线,电势逐渐降低,/q 卜一由平行四边形定则和几何关系可知C点与d点的电场一1rJ J强度大小相等,方向相同,但电势大小不等,故力、bJl 错误;根据等量异种电荷的电场线和等势线分布,成一j1c到d电势在降低,则移动正电荷,电场力做正功,匚导致正电荷的电势能减少,故C错误,。正确.df r-答案”归纳总结提升上-1.电势与电势能比较电势巾电势能Ep意义反映电场的能的性质 的物理量电荷在电场中某点时所 具有的电势能决定 因素电场中某一点的电势 巾的大小,只跟电场本 身有关,跟点电荷q无 关电势能的大小是由点电 荷q和该点电势力共同决 定的变化 量电势差U是指电场中两 点间的电势之差,UAJ=
7、6a6b,取小b=0,则 6 A=Uab电势能差/E是指点电荷 在电场中两点间的电势 能之差/E=Epa E如Z1 E=W,取 E加=0,E=/E正负 含义电势沿电场线方向逐 渐降低,选定零电势点 后,某点的电势高于零 则为正值;某点的电势 低于零则为负值正电荷(+q):电势能的正 负跟电势的正负相同;负电 荷(-6:电势能的正负跟 电势的正负相反.正负表示 电势能比。值大、比0值小单位伏特焦耳联系=q 6 qU=/E2.比较电势高低的方法(1)顺着电场线方向,电势降低;逆着电场线方向,电 势升高.(2)判断出Uab的正负,再由Uab=Pa-Pb,比较0,贝lq)APB,若UabO,贝I(Pa
8、Pb.(3)取无穷远处为零电3点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负 电荷近处电势低.(4)正电荷电势能较大处电势高;负电荷电势能较小处 电势高.3.电势能大小的比较方法(1)做功判断法电场力做正功时电势能减小;电场力做负功时电势能 增大(对正、负电荷都适用).(2)电荷电势法正电荷在电势高处具有的电势能大,负电荷在电势低 处具有的电势能大.公式法羽1电荷量、电势连同正负号一起代入公式=q(p,正 E,的绝对值越大,电势能越大;负E,的绝对值越大,电势 能越小.(4)能量守恒法在电场中,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
9、,反之,动能减小,电势能增加.r2角度Q例)A.B.C.D.等势面的性质关于静电场的等势面,下列说法正确的是方两个电势不同的等势面可能相交 电场线与等势面处处相互垂直 同一等势面上各点电场强度一定相等将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功B解析静电场中的电场线不可能相交,等势面也,二 不可能相交,否则的话会出现一个点有两个电场强度 和两个电势值的矛盾,/错误;由Wab=qUab可知,当电荷在等势面上移动时,电荷的电势能不变,如果一 电场线不与等势面垂直,那么电荷将受到电场力,在 电荷运动时必然会做功并引起电势能变化,这就矛蹩 了,刀正确;同一等势面上各点电势相等,
10、但电场强心 度不一定相等,C错误;对于负电荷,q0,由电场力做功的二 公式Wab=qUab可知Wab0,电场力做负功,。错)误.今 i1网)一/-we*.;1 *0,则A点电势比B点电势高 若Uab0,则A点电势比B点电势低,;*电势差Uab由电场本身的性质决定._(4)电场力做功与电势差的关系:=如果只要考虑数值,则可简记为W=qU.2.匀强电场中电势差与电场强度的关系U(1)关系式:U=Ed或者E=.后者的物理意义:匀强电场中电场强度在数值上等 沿电场方向通过单位距离 的 电势差(电势降落).一适用条件:只有在 匀强 电场中才有这个关i系.(3)注意:式中d是指沿电场方向两点间的距j离.(
11、4)两个推论:-如图甲,匀强电场中任一线段AB的中点C%电势等于两端点电势之和的一半,即肥=股手.3.匀强电场的四个特点(1)电场线为平行等间距的直线;(2)沿任意方向每经过相同距离时电势变化相等;|r(3)沿电场线方向电势降落得最快;.(4)在同一直线上或相互平行的两条直线上距离 相等的两点间电势差相等.F3W【理解巩固2(多选)在匀强电场 中画一如图所示的圆,圆心为O,半 径为R,AABC是圆的内接三角形,ZBAC=60,现将一电荷量为一q 的点电荷从A点移到C时电场力做功 为W;再把该电荷由C点移到B点时需克服电场力 做功W,则下列说法正确的是()A.B.C.A点的电势高于B点电势A、B
12、两点间的电势差为?该点电荷由C到B电势能增加WD.匀强电场的电场强度大小为.R解析根据动能定理W=U q可得Uca=Ucb,又 因为 Uca=c-q)A=Ucb=q)C-J*T;二 一 F 一?二 J.T JI计算得Uod=2%所以D点电势为(小-2)匕该店-r-一 在圆周上电势最低,同理得P点电势为(小+2)匕选二 t t)r项。正确;该电场的电场强度为E=入3=$V/rn=2 Wm,选项与正确.?答案CD-I v L*/AKIS、,,d 春汁,卅寸A 那场-w-二 KL数L 量?以L归第总结提升-JE l.U=Ed关系的应用L 公式U=Ed中d是沿场强方向的两点间的距离或 J 两等势面间的
13、距离,而U是这两点间的电势差.这一定 F工 量关系只适用于匀强电场,变形后E 号 用它可求匀 L强电场的电场强度,也可定性分析非匀强电场.T J 2.等分法计算匀强电场中的电势1)在匀强电场中,沿不在同一等势面上的任意一个f 方向上,电势降落都是均匀的,故在同一直线上相同距 J离的两点间的电势差相等.如果把某两点间的距离等分 JL 为n段,则每段两端点间的电势差等于原电势差的1倍.r(2)已知电场中几点的电势,如果要求某点的电势 时,一般采用“等分法”在电场中找与待求点电势相同 的等势点,等分法也常用在画电场线的问题中.(3)在匀强电场中,相互平行的相等长度的线段两端 间的电势差相等,应用这一
14、点可求解电势.3.E=在非匀强电场中的三点妙用(1)判断电场强度大小:等差等势面越密,电场强度 越大.(2)判断电势差的大小及电势的高低:距离相等的两 点间的电势差,E越大,U越大,进而判断电势的高低.(3)利用(p-x图象的斜率判断电场强度随位置变化的规律:k=/=Ex,斜率的大小表示电场强度的 vl.大小,正负表示电场强度的方向.角度等势面与带电粒子的运动M M例4如图所示,实线表示某一电场一的等势面,在电场力作用下一带电粒 上-子(不计重力)经过A点飞向B点,径 X 金迹如图中虚线所示,则下列说法中正 匕一确的是()I _ A.A、B两点相比较,粒子在A1 点加速度较大|B.A、B两点相
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