XX鴨版高考物理總復(fù)習(xí)第八章靜電場第講電場能的性質(zhì)課件

第19講電場能的性質(zhì)-2--3-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三電勢能和電勢、電勢差核心知識整合1.電勢能(1)定義:電荷在電場中具有的與位置有關(guān)的能量。(2)特點(diǎn):系統(tǒng)性和相對性,前者指電勢能為電荷和

所共有,后者指電荷在某點(diǎn)的電勢能的大小隨零勢能面的不同而

。(3)計算方法:(4)矢標(biāo)性:電勢能是標(biāo)量,有正負(fù),表示大小。

電場

不同

A點(diǎn)

零勢能點(diǎn)

-4-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.電勢(1)定義:選好零電勢點(diǎn)后,①某點(diǎn)的電勢等于該點(diǎn)與零電勢點(diǎn)間的

;②電勢等于檢驗電荷在該點(diǎn)的

與

的比值。

(2)特點(diǎn):電勢具有相對性,即電場中某一點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān),零電勢點(diǎn)選的不同,該點(diǎn)的電勢會不同;但兩點(diǎn)的電勢差與零電勢點(diǎn)的選取

(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

3.電勢差(1)定義:電荷q在電場中一點(diǎn)A移動到另一點(diǎn)B時,電場力做的功WAB與電荷量q的

叫AB兩點(diǎn)的電勢差,

。電勢差等于電勢之差,即UAB=φA-φB。

(2)矢標(biāo)性:有正負(fù),但無方向,是

量。若UAB>0,則φA

φB,反之,UAB<0,則φA

φB。(后兩空均選填“>”或“<”)

電勢差

電勢能

電荷量

無關(guān)

比值

標(biāo)

><-5-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三關(guān)鍵能力提升命題點(diǎn)一

電場力做功的特點(diǎn)【例1】

如圖所示,在勻強(qiáng)電場中有A、B兩點(diǎn),將一電量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),第一次沿直線AB移動該電荷,電場力做功為W1;第二次沿路徑ACB移動該電荷,電場力做功W2;第三次沿曲線AB移動該電荷,電場力做功為W3,則(

)

A.W1>W2>W3 B.W1<W2<W3C.W1=W2=W3 D.W1=W2>W3答案解析解析關(guān)閉根據(jù)電場力做功只與初末位置的電勢差有關(guān),可知三種路徑電場力做功相等,選項C正確。答案解析關(guān)閉C-6-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三命題點(diǎn)二

電勢能和電勢【例2】

(2018浙江桐鄉(xiāng)鳳鳴高中期中)如圖,直線MN為某點(diǎn)電荷Q所產(chǎn)生的電場中的一條電場線,a、b為電場線上的兩點(diǎn)。已知正電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能。下列說法正確的是(

)A.點(diǎn)電荷Q一定在M端B.a點(diǎn)電勢一定高于b點(diǎn)電勢C.a點(diǎn)電場強(qiáng)度一定大于b點(diǎn)電場強(qiáng)度D.將正電荷從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)過程中,電場力一定做負(fù)功答案解析解析關(guān)閉正電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能,所以a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢,電場線的方向從a到b;若是正電荷的電場線,則電荷在M端,若是負(fù)電荷的電場線,則電荷在N端、故A錯誤,B正確;電場線越密的地方電場強(qiáng)度越大,由于只有一條電場線,無法看出電場線的疏密,故C錯誤;正電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能,所以將正電荷從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)過程中,電勢能減小,電場力一定做正功,故D錯誤。答案解析關(guān)閉B-7-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【例3】

將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近,所形成的電場線分布如圖所示,金屬球表面的電勢處處相等。a、b為電場中的兩點(diǎn),下列結(jié)論哪一個錯誤(

)A.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高C.檢驗電荷-q在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的大D.將檢驗電荷-q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過程中,電場力做負(fù)功答案解析解析關(guān)閉電場線密的地方電場強(qiáng)度大,A項正確;沿著電場線方向電勢逐漸降低,B項正確;由Ep=qφ可知,負(fù)電荷在高電勢處電勢能小,C項錯誤;負(fù)電荷從a到b電勢能增加,根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可知,這個過程中電場力做負(fù)功,D項正確。故選C。答案解析關(guān)閉C-8-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三方法技巧電勢高低判斷方法:沿電場線方向,電勢越來越低;電勢能高低判斷方法:電場力做正功,電勢能減小;電場力做負(fù)功,電勢能增加。-9-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三電場線、等勢面和運(yùn)動軌跡核心知識整合1.等勢面特點(diǎn)(1)等勢面一定與電場線

。

(2)同一等勢面上移動電荷電場力

。

(3)電場線的方向總是從

的等勢面指向

的等勢面。

(4)等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,反之越小。垂直

不做功

電勢高

電勢低

-10-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.幾種常見的典型電場的等勢面比較

-11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三-12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三命題點(diǎn)一

給出電場線【例4】

(2018年10月浙江紹興新昌中學(xué)高三適應(yīng)性考試)如圖所示,為某靜電除塵裝置的原理圖,廢氣先經(jīng)過機(jī)械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)、圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃(不計重力)僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡,A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場線的交點(diǎn),不考慮塵埃在遷移過程中的相作用和電荷量變化,則以下說法正確的是(

)

A.A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢B.塵埃在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的加速度C.塵埃在遷移過程中做勻變速運(yùn)動D.塵埃在遷移過程中電勢能始終在增大答案解析解析關(guān)閉沿電場線方向電勢降低,由圖可知,B點(diǎn)的電勢高于A點(diǎn)電勢,故A錯誤;由圖可知,A點(diǎn)電場線比B點(diǎn)密集,因此A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場強(qiáng)度,故A點(diǎn)的電場力大于B點(diǎn)的電場力,則A點(diǎn)的加速度大于B點(diǎn)的加速度,故B正確;放電極與集塵極間建立非勻強(qiáng)電場,塵埃所受的電場力是變化的,故粒子不可能做勻變速運(yùn)動,故C錯誤;由圖可知,開始時速度方向與電場力方向夾角為鈍角,電場力做負(fù)功,電勢能增大;后來變?yōu)殇J角,電場力做正功,電勢能減小;對于全過程而言,根據(jù)電勢的變化可知,塵埃電勢能減小,故D錯誤。答案解析關(guān)閉B-13-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三答案解析解析關(guān)閉由于不知道電子速度變化,由運(yùn)動軌跡圖不能判斷電子向哪個方向運(yùn)動,故A錯誤;若aA>aB,則A點(diǎn)離點(diǎn)電荷Q更近即Q靠近M端;又由運(yùn)動軌跡可知,電場力方向指向凹的一側(cè)即左側(cè),所以,在MN上電場方向向右,那么Q靠近M端且為正電荷,故B正確;由B項可知,電場線方向由M指向N,那么A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn),故D錯誤;由B項可知,電子所受電場力方向指向左側(cè),那么,若電子從A向B運(yùn)動,則電場力做負(fù)功,電勢能增加;若電子從B向A運(yùn)動,則電場力做正功,電勢能減小,所以,一定有EpA<EpB,求解過程與Q所帶電荷無關(guān),只與電場線方向相關(guān),故C正確。答案解析關(guān)閉BC-14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三易錯警示場強(qiáng),電勢,電勢能彼此之間都沒有必然聯(lián)系。思路點(diǎn)撥1.曲線運(yùn)動條件:受力方向指向軌跡凹的一側(cè)。力與速度成銳角,物體做加速曲線運(yùn)動,力與速度成鈍角,物體做減速曲線運(yùn)動。2.正電荷受力方向與電場強(qiáng)度方向相同,負(fù)電荷與電場強(qiáng)度方向相反。3.力F與速度v之間夾角是銳角,力做正功;力F與速度v之間夾角是鈍角,力做負(fù)功。-15-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【例6】

(多選)一粒子從A點(diǎn)射入電場,從B點(diǎn)射出,電場的等勢面和粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示,圖中左側(cè)前三個等勢面平行,不計粒子的重力。下列說法正確的有

(

)A.粒子帶負(fù)電荷B.粒子的加速度先不變,后變小C.粒子的速度不斷增大D.粒子的電勢能先減小,后增大易錯警示等勢線越密集的地方電場強(qiáng)度越大,電場線由高電勢指向低電勢,沿電場線方向電勢下降最快,且電場線與等勢線垂直。答案解析解析關(guān)閉電場線垂直等勢面,先向右再向上偏,而粒子運(yùn)動軌跡先向右再向下偏,故粒子帶負(fù)電荷,故A項正確;等勢面越密集,電場強(qiáng)度越大,故電場強(qiáng)度先不變再減小,加速度先不變再減小,故B項正確;電場力一直做負(fù)功,故粒子速度不斷減小,故C項錯誤;電場力一直做負(fù)功,故電勢能一直增大,故D項錯誤。答案解析關(guān)閉AB-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三命題點(diǎn)二

電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系

答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-17-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【例8】

如圖所示,AB、CD是一個圓的兩條直徑,該圓處于勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度方向平行該圓所在平面。在圓周所在的平面內(nèi)將一個帶正電的粒子從A點(diǎn)先后以相同的速率v沿不同方向射向圓形區(qū)域,粒子將經(jīng)過圓周上的不同點(diǎn),其中經(jīng)過C點(diǎn)時粒子的動能最小。若不計粒子所受的重力和空氣阻力,則下列判斷中正確的是(

)A.電場強(qiáng)度方向由A指向BB.電場強(qiáng)度方向由D指向CC.粒子到達(dá)B點(diǎn)時動能最大D.粒子到達(dá)D點(diǎn)時電勢能最小答案解析解析關(guān)閉僅在電場力作用下從A點(diǎn)進(jìn)入,離開C點(diǎn)的動能最小,電勢能最大,則C點(diǎn)是沿電場強(qiáng)度方向離A點(diǎn)最近,所以電場線與過C的切線相垂直,因為帶電微粒是帶正電,故勻強(qiáng)電場的方向沿CD方向,故A、B錯誤;由上可以知道,電場線方向從C到D,由沿著電場線方向,電勢降低,則有D點(diǎn)的電勢能最小,動能最大,故C錯誤,D正確。答案解析關(guān)閉D-18-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三電場力做功與功能關(guān)系核心知識整合-19-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三關(guān)鍵能力提升命題點(diǎn)一

電場力做功與能量變化【例9】

(2017~2018學(xué)年浙江寧波諾丁漢大學(xué)附屬中學(xué)高一下學(xué)期期末)一帶電小球從空中的a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中,重力做功為3J,電場力做功為1J,克服空氣阻力做功0.5J,則下列判斷錯誤的是(

)A.a點(diǎn)動能比b點(diǎn)小3.5J

B.a點(diǎn)重力勢能比b點(diǎn)大3JC.a點(diǎn)電勢能比b點(diǎn)小1J

D.a點(diǎn)機(jī)械能比b點(diǎn)小0.5J易錯警示功是能量轉(zhuǎn)化的量度,有多種表現(xiàn)形式:重力做功是重力勢能變化的量度;電場力做功是電勢能變化的量度;合力做功是動能變化的量度;重力外的各個力做的總功是機(jī)械能變化的量度。答案解析解析關(guān)閉合力做功等于動能的增加量,合力做功等于各個分力做的功,總功為3.5J,故動能增加3.5J,所以a點(diǎn)動能比b點(diǎn)小3.5J,故A正確;重力做功等于重力勢能的變化量,重力做功3J,重力勢能減小3J,所以a點(diǎn)重力勢能比b點(diǎn)大3J,故B正確;電場力做功等于電勢能的變化量,電場力做功1J,電勢能減小1J,所以a點(diǎn)電勢能比b點(diǎn)大1J,故C錯誤;除重力外的各個力做的總功等于機(jī)械能的增加量,除重力外,電場力做功為1J,克服空氣阻力做功0.5J,故機(jī)械能增加0.5J,所以a點(diǎn)機(jī)械能比b點(diǎn)小0.5J,故D正確。故選C。答案解析關(guān)閉C-20-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三命題點(diǎn)二

能量守恒【例10】

如圖所示,實線為電場線,虛線為等勢面,且相鄰兩等勢面的電勢差相等,一正電荷在等勢面φ3上具有動能為20J,當(dāng)它運(yùn)動到等勢面φ1上時速度恰好為零,令φ2=0,那么當(dāng)電荷的電勢能為4J時,其動能大小為(

)A.16J B.10JC.6J D.4J答案解析解析關(guān)閉正電荷在等勢面φ3上時動能20J,在等勢面φ1上時動能為零,動能的減小為20J。由于相鄰等勢面間的電勢差相等,電荷經(jīng)過相鄰等勢面時電場力做功相等,動能減小量相等,則電荷經(jīng)過φ2等勢面時的動能為10J,又φ2=0,所以電荷的動能與電勢能的總量為10J,根據(jù)能量守恒定律得電勢能為4J時,其動能為6J。故C項正確。答案解析關(guān)閉C-21-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三方法技巧有電場力做功的過程機(jī)械能不一定守恒,但機(jī)械能與電勢能的總和可以守恒。-22-12341.(多選)如果在某電場中將電荷量為5.0×10-4C的正電荷,僅在靜電力作用下由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功為2.0×10-3J,則(

)A.電荷在B點(diǎn)的動能比在A點(diǎn)的動能小2.0×10-3JB.電荷在B點(diǎn)的電勢能比在A點(diǎn)的電勢能小2.0×10-3JC.A、B兩點(diǎn)間電勢差為-4VD.若在A、B兩點(diǎn)間移動一個q=1.0×10-4C的負(fù)電荷,電荷將克服靜電力做4.0×10-4J的功答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-23-12342.(2018浙江嘉興高三基礎(chǔ)測試)微波技術(shù)中常用的磁控管可以用磁場將電子群控制在管內(nèi)。若電子群處于如圖所示位置時,其形成的電場在位置1處的電場強(qiáng)度和電勢分別為E1和φ1,在位置2處的電場強(qiáng)度和電勢分別為E2和φ2,則

(

)A.E1>E2,φ1>φ2

B.E1>E2,φ1<φ2C.E1<E2,φ1<φ2

D.E1<E2,φ1>φ2答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-24-12343.(2018浙江11月選考)等量異種電荷的電場線如圖