二电场(二)

1二、电场（二）一、电势能与电势1.电势能在电场中，移动电荷时，静电力做功（电势能变化），与电荷的初始位置有关，与电荷经过的路径无关；电荷在电场中受到电场力，所具有的与电荷的位置有关的能量，称电势能，用Ep表示；A点到B点，静电力做功等于电势能的变化，即：WAB=EPA-EPB。电荷在某点具有的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功；电势能的相对性：一般选择零势能面，一般选择大地或无穷远为零势能面；无论电荷的正负，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，做功和电势能的变化量在数值上是相等的；电势能大小判断方法判断角度判断方法电场力做功电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大公式法由EpM＝qφM，将q、φM的大小、正负号一起代入公式，EpM的正值越大，电势能越大；EpM的负值越小，电势能越大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；反之，动能减小，电势能增加2.电势电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。电势用字母φ表示qEφP电量电势能电势单位：1J/C＝1V电场中某一点的电势在数值上等于单位电荷在那一点所具有的电势能；电势与力学中的高度相当，只有大小没有方向（标量）；相对性：选取大地或无穷远处为零电势点；沿电场线方向，电势降低（与电性无关）；电势由电场本身性质决定；电势是描述电场中能量性质的物理量；电势高低判断方法判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据电场力做功根据UAB＝WABq，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低电荷的正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠2近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低3等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫等势面。闭合、等势面不相交，在等势面上移动电荷，电场力不做功电场线（或E）⊥等势面，电场线由高的等势面指向低的等势面沿电场线方向电势降低最快（场强方向是电势降落最快的地方）静电平衡导体是等势体，表面是等势面等势面越密的地方，电场越强，场强越大匀强电场中，平行等长的线段两个端点间的电势差相等，即匀强电场中的电势均匀变化。4.电势差UAB=φA-φB，WAB=qUAB注意下标前后关系;匀强电场：UAB=Ed，d为A、B两点在电场方向上的距离二、静电平衡（了解）1.金属导体的特征整块金属＝正离子（热振动）＋自由电子（自由移动）2.静电感应现象：放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。3.静电平衡状态导体(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。4.处于静电平衡状态导体的性质(1)导体内部的场强处处为零。+－－＋＋＋－3(2)导体表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。(3)导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。(4)处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面。图是孤立导体周围的等势面和电场线形状。(5)地球是个大导体，静电平衡状态的地球以及跟它相连的导体都是等势体。(6)孤立导体表面的电荷分布特点：在孤立导体表面，向外突出的地方电荷较密，比较平坦的地方电荷较疏，向里凹进的地方电荷最疏。因而导体尖端电荷面密度较大致使该处场强较大，从而可能使得空气被电离成导体而发生尖端放电现象。夜间看到的高压电线周围笼罩着的一层绿色光晕(电晕)就是一种微弱的尖端放电形式。尖端放电致使高压线及高压电极上电荷的丢失，因此，凡对地有高压的导体(或两个相互有高压的导体)，其表面都应尽量光滑。避雷针即利用尖端放电的道理制成的。5.静电屏蔽导体网（壳）在静电平衡时，内部场强处处为零，这样就可以保护它所包围的区域，使区域内不受外界电场的影响。叫做静电屏蔽。净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。外部电场对内部仪器没有影响若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响6.静电的防止和利用(1)危害：静电由于吸附尘埃会给印刷、制药、合成纤维等工业生产中带来危害。静电对高精密仪器有干扰甚至毁坏作用。静电的最大危害是有可能因静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。(2)防止：最简单而又最可靠的办法是用导线把设备接地，这样可以把电荷引入大地，避免静电积累。油罐车尾部拖的铁链就是一根接地线。调节空气的温度也是防止静电危害的有效方法。(3)利用：静电利用依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力的作用下，奔向并吸附到电极上。牛刀小试：1.关于静电场，下列结论普遍成立的是（）A.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关B.电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低C.在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零2.下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是（）A.电场强度为零的地方，电势一定为零B.电势为零的地方，电场强度一定为零C.电场强度较大的地方，电势一定较高D.沿着电场强度的方向，电势逐渐降低3.下列说法正确的是（）A.电荷放在电势高的地方，电势能就大B.无论正电荷还是负电荷，克服电场力做功它的电势能都增大C.电荷在只受电场力作用下，一定是从电势高的地方向电势低的地方运动+＿＿＿＋＋＋看看+4D.电场强度为零的点，电势一定为零4.某同学在研究电子在电场中的运动时，得到了电子由a点运动到b点的轨迹（图中实线所示），图中未标明方向的一组虚线可能是电场线，也可能是等势面，则下列说法正确的判断是（）A.如果图中虚线是电场线，电子由a点运动到b点，动能减小，电势能增大B.如果图中虚线是等势面，电子由a点运动到b点，动能增大，电势能减小C.不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的场强都大于b点的场强D.不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的电势都高于b点的电势5.某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示，可以判定()A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B.粒子在A点的动能小于它在B点的动能C.粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D.A点的电势低于B点的电势6.带负电的粒子在某电场中仅受静电力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动，②在等势面上做匀速圆周运动．该电场可能由()A.一个带正电的点电荷形成B.一个带负电的点电荷形成C.两个分立的带等量负电的点电荷形成D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成7.一个半径为r，带正电的实心金属球球心在x轴上的O点，金属球在周围空间产生静电场，则其电势φ在x轴上的分布情况正确的是（）8.如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（）A.三个等势面中，a的电势最高B.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大C.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大D.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大9.如图所示，A、B是两个等量异种点电荷，C、D是A、B连线的中垂线上且与连线距离相等的两点，则（）A．在A、B连线中垂线上，从C到D，各点电势都相等，场强都相同B．在A、B连线中垂线上，从C到D，场强先增大后减小，电势先升高后降低C．在A、B连线中垂线上，从C到D，场强先增大后减小，各点的电势都相等D．在A、B连线上，从A到B，场强先减小后增大，电势逐渐升高10.如图是两个等量异种电荷的电场分布情况，虚线为两点电荷连线的中垂线，以下说法正确的是（）A.沿电场线方向从A′到A场强先变小再变大5B.两点电荷连线上，关于O点对称的两点A与A′的场强等大同向，电势也相同C.两点电荷连线的中垂线上，关于O点对称的两点B和B′的场强相同，电势也相同D.将电子沿电场线从A点移动到A′点，电场力始终做正功11.（2013天津卷）两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A点为MN上的一点。一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动．取无限远处的电势为零，则（）A.q由A向O的运动是匀加速直线运动B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小C.q运动到O点时的动能最大D.q运动到O点时电势能为零12.如图所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量同种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法中正确的是（）A．A、B两处电势、场强均相同B．C、D两处电势、场强均不同C．在虚线AB上O点的场强最小D．带负电的试探电荷在O处的电势能大于在C处的电势能13.如图所示，六个点电荷分布在边长为a的正六边形的六个顶点处，除一处的电荷量为-q外，其余各处的电荷量均为+q，MN为其正六边形的一条中线，M、N为中线与正六边形边长相交的两点，则下列说法正确的是（）A．M、N两点场强相同B．在中心Ｏ处，场强大小为2kq/a2，方向沿O指向-q方向C．M、N两点电势相等D．沿直线从Ｍ到N移动负电荷，电势能先增大后减小14.有一对带有等量异种电荷+Q和-Q的小球在两者连线中垂面上有a、O、b三点，O为两球连线的中点，b点离O点比a远些，则下列不正确的是（）A.a、O、b三点电势等高，电场强度方向相同B.O点场强大于a、b两点的场强C.一个电子从a点经O移到b点，电场力做负功D.将这两个带电小球从静止同时自由释放后，两球的动能将增加，电势能将减少15.如图，a、b、c为同一直线上的三点，其中c为ab的中点，已知a、b两点的电势分别为φa=1V，φb=9V，则下列说法正确的是（）A.该电场在c点的电势一定为5VB.a点处的场强一定小于b点的场强C.正电荷从a点运动到b点过程中电势能一定增大D.正电荷上只受电场力作用，从a点运动到b点过程中动能一定增大16.（2013上海卷）两异种点电荷电场中的部分等势面如图所示，已知A点电势高于B点电势。若位于a、b处点电荷的电荷量大小分别为qa和qb，则（）A.a处为正电荷，qa＜qbB.a处为正电荷，qa＞qbC.a处为负电荷，qa＜qbD.a处为负电荷，qa＞qb17.电场中等势面如图所示，下列关于该电场描述正确的（）A．A点的电场强度比C点的小abc-q+qO+q+q+q+qMN6B．负电荷在A点电势能比C点电势能大C．电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功D．正电荷由A移到C，电场力做负功18.（2013山东卷）如图所示，在x轴相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q，虚线是以+Q所在点为圆心、L/2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（）A．b、d两点处的电势相同B．.四点中c点处的电势最低C．b、d两点处的电场强度相同D．将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，+q的电势能减小19.(2013江苏卷)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等。a、b为电场中的两点，则（）A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中，电场力做负功20.在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定一个电荷量为+Q的点电荷，在水平面上的N点，由静止释放质量为m，电荷量为-q的负检验电荷，该检验电荷经过P点时速度为v，图中θ=60º，规定电场中P点的电势为零。则在+Q形成的电场中()A.N点电势高于P点电势B.N点电势为-mv2/2qC.P点电场强度大小是N点的4倍D.检验电荷在N点具有的电势能为--mv2/221.A、B、C三点在匀强电场中，AC⊥BC，∠ABC=60°，BC=20cm，把一个电量q=