（浙江选考）2020版高考物理总复习 第六章 3 第3节 电场能的性质课件

第3节电场能的性质第六章静电场一、电场力做功与电势能1．静电力做功(1)特点：静电力做功与___________无关，只与______________有关．(2)计算方法①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿______________的距离．②WAB＝qUAB，适用于______________．实际路径初末位置电场方向任何电场2．电势能(1)定义：电荷在_______中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到_______位置时静电力所做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于_____________________，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.电场零势能电势能的减少量二、电势和等势面1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的_______与它的_______的比值．(2)定义式：φ＝Epq.(3)矢标性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因______________选取的不同而不同．电势能电荷量零电势点2．等势面(1)定义：电场中______________的各点构成的面．(2)四个特点①等势面一定与_______垂直．②在______________上移动电荷时电场力不做功．③电场线方向总是从_______的等势面指向_______的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度_______，反之_______．电势相同电场线同一等势面电势高电势低越大越小三、电势差、匀强电场中电势差与场强的关系1．电势差(1)定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力所做的功WAB与移动电荷的电量q的比值．(2)定义式：UAB＝_______．(3)电势差与电势的关系：UAB＝_______，UAB＝－UBA.(4)影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB_______，与零电势点的选取_______．无关WABq无关φA－φB2．匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)电势差与场强的关系式：UAB＝Ed，其中d为电场中两点间______________的距离．(2)电场强度的方向和大小：电场中，场强方向是指__________最快的方向．在匀强电场中，场强在数值上等于沿_______方向每单位距离上降低的电势．沿电场方向电势降低电场电势高低及电势能大小的判断【题组过关】1.(2016·10月浙江选考)如图为某一电场的电场线，M、N、P为电场线上的三个点，M、N是同一电场线上两点．下列判断正确的是()A．M、N、P三点中N点的场强最大B．M、N、P三点中N点的电势最高C．负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．正电荷从M点自由释放，电荷将沿电场线运动到N点解析：选A.电场线的疏密反应了场的强弱，所以N点场强最大，选项A正确．顺着电场线的方向，电势降低，M点的电势最高，所以选项B错误．根据Ep＝qφ，φMφPφN可知，负电荷在M点电势能小于在N点的电势能，所以选项C错误．在M点静止释放，正电荷在电场力的作用下运动，但是运动轨迹并不是电场线，选项D错误．2．一个电荷只在静电力作用下从电场中的A点移动到B点时，静电力做了5×10－6J的功，那么()A．电荷在B点将具有5×10－6J的电势能B．电荷在B点将具有5×10－6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的电势能增加了5×10－6J解析：选C.电荷只在静电力作用下从电场中的A点移动到B点时，静电力做正功，电势能减少，静电力做了多少正功，电荷的电势能就减少多少．因为电荷在A点的动能和电势能不知道，所以不能确定电荷在B点的动能和电势能，故选项C正确．3．(多选)(2019·温州高三月考)如图所示，三条平行等距的直虚线表示电场中的三个等势面，电势分别为10V、20V、30V，实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，对于这条轨迹上的a、b、c三点来说，下列选项说法正确的是()A．粒子必先过a，再到b，然后到cB．粒子在三点所受的合力关系为Fa＝Fb＝FcC．粒子在三点的动能大小关系为EkbEkaEkcD．粒子在三点的电势能大小关系为EpbEpaEpc解析：选BD.因等势面为等间距的平面，所以该电场为匀强电场，场强方向与等势面垂直，故Fa＝Fb＝Fc，选项B正确；由做曲线运动的条件可知，电场力方向向下，又因粒子带负电，所以电场方向向上，a、b、c三点的电势关系为φcφaφb，粒子在三点的电势能关系为EpbEpaEpc，又因在只有电场力做功的条件下电势能和动能之和守恒，所以EkbEkaEkc，选项C错误，D正确；关于粒子的运动轨迹，可能沿abc方向，也可能沿cba方向，所以选项A错误．1．电势高低的判断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的高低依据场源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；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电势能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大2.电势能大小的判断判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，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Ep＝qφp将q、φp的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep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，电势能增加电势差与电场强度的关系【题组过关】1．(多选)(2019·浙江9＋1联盟考试)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是()A．电场强度的方向处处与等电势面垂直B．电场强度为零的地方，电势也为零C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向解析：选AD.电场线(电场强度)的方向总是与等电势面垂直，选项A正确．电场强度和电势是两个不同的物理量，电场强度等于零的地方，电势不一定等于零，选项B错误．沿着电场线方向，电势不断降落，电势的高低与电场强度的大小无必然关系，选项C错误．电场线(电场强度)的方向总是从高的等电势面指向低的等电势面，而且是电势降落最快的方向，选项D正确．2．(2018·11月浙江选考)等量异种电荷的电场线如图所示，下列表述正确的是()A．a点的电势低于b点的电势B．a点的场强大于b点的场强，方向相同C．将一负电荷从a点移到b点电场力做负功D．负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能答案：C3．如图所示，匀强电场的场强E＝1.2×102N/C，方向水平向右，一点电荷q＝4×10－8C沿半径为R＝20cm的圆周，从A点移动到B点，已知∠AOB＝90°，求：(1)这一过程中电场力做多少功？是正功还是负功？(2)A、B两点间的电势差UAB为多大？解析：(1)电场力F＝qE＝4.8×10－6N，方向向右．由A到B的过程中，电场力做功WAB＝－FR＝－9.6×10－7J，即电场力做负功．(2)UAB＝WABq＝－9.6×10－74×10－8V＝－24V.答案：(1)9.6×10－7J负功(2)－24V(1)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．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．(2)在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d.(3)推论①如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝φA＋φB2.②如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD.(4)在非匀强电场中，U＝Ed虽不能直接应用，但可以用作定性判断．静电场的图象问题【题组过关】1.(多选)a、b是x轴上两个点电荷，电荷量分别为q1和q2，沿x轴a、b之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，a、p间距离大于p、b间距离．从图中可以判断以下说法正确的是()A．a和b均为负电荷且q1一定大于q2B．电势最低的p点的电场强度为零C．将一负的检验电荷从b处移到p处，电荷电势能增加D．a、p间的电场方向都指向a点解析：选BC.由于从a到b，电势φ先减小再增加，所以a、b应均为正电荷；从b处φ－x图象的斜率大于a处的φ－x图象斜率，可确定Eb＞Ea，即qb＞qa，所以A错误；由φ－x图象的斜率表示电场强度E知，B正确；由Ep＝qφ，知C正确；a、p间的电场方向应都指向p点，D错误．2．(2019·杭州调研)如图甲所示，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v－t图线如图乙所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有()A．φaφbB．EaEbC．EaEbD．WaWb解析：选B.由v－t图象的斜率渐小可知由a到b的过程中，粒子的加速度逐渐减小，所以场强逐渐减小，EaEb；根据动能定理，速度增大，可知势能减小，WaWb，可得选项B正确．3．如图甲所示，A、B为某电场中一条直线上的两个点，现将正点电荷从A点静止释放，仅在电场力作用下运动一段距离到达B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图乙所示．从A到B过程中，下列说法正确的是()A．电场力对电荷一直做正功B．电势一直升高C．电荷所受电场力先减小后增大D．电荷所受电场力先增大后减小解析：选C.电势能先减小后增大，则电场力先做正功后做负功，故A错误；正电荷从A到B电场力先做正功，后做负功，则说明电场力方向变化，即电场线方向先向右，后向左，所以电势先降低后升高，故B错误；电势能Ep随位移x的变化关系图象的斜率表示电场力的大小，因此电场力先减小后增大，故C正确，D错误．静电场中图象问题的三种主要命题形式(1)v－t图象根据v－t图象中的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化．(2)φ－x图象①电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零．②在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向．③在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断．(3)E－x图象①图象反映了电场强度随位置变化的规律．②图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定．