電場的能的性質(zhì)

PAGEPAGE2PAGE1電場的能的性質(zhì)

課前預(yù)習(xí)案

【考綱考點(diǎn)】電勢能電勢等勢面（Ⅰ）、電勢差（Ⅱ）、勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系（Ⅰ）【知識梳理】1.靜電力做功的特點(diǎn):靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置,但與電荷經(jīng)過的路徑.2.電勢能:電荷在電場中所具有的勢能.電荷在某點(diǎn)的電勢能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到位置時(shí)所做的功.靜電力做正功,電勢能;靜電力做負(fù)功,電勢能.1eV=J.

3.電勢:電荷在電場中某點(diǎn)的與它的的比值,一般用符號表示.公式為=.4.等勢面:電場中相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面.電場線跟等勢面,并由電勢的等勢面指向電勢的等勢面.等勢面的疏密程度反映場強(qiáng)的.5.電勢差:電場中兩點(diǎn)間的的差值,也叫.公式表示為UAB=,UAB=-UBA,還可以推導(dǎo)出靜電力做功與電勢差的關(guān)系UAB=.6.勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿的距離的,即U=.7.E=:在勻強(qiáng)電場中,場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上的,場強(qiáng)的方向就是電場中電勢降落最的方向.【基礎(chǔ)檢測】（）單選1、AB連線是某電場中的一條電場線，一正電荷從A點(diǎn)處自由釋放，電荷僅在電場力作用下沿電場線從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動過程中的速度圖象如圖所示，比較A、B兩點(diǎn)電勢φ的高低和場強(qiáng)E的大小，下列說法中正確的是A.φA＞φB，EA＞EBB.φA＞φB，EA＜EBC.φA＜φB，EA＞EBD.φA＜φB，EA＜EB（）單選2、如圖甲所示，A、B為某電場中一條直線上的兩個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)將正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)靜止釋放，僅在電場力作用下運(yùn)動一段距離到達(dá)B點(diǎn)，其電勢能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖乙所示.從A到B過程中，下列說法正確的是A．電場力對電荷一直做正功B．電勢一直升高C．電荷所受電場力先減小后增大D．電荷所受電場力先增大后減小3、如圖所示,光滑絕緣的細(xì)桿豎直放置,它與以正電荷Q所在位置為圓心的某圓交于B、C兩點(diǎn),質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的有孔小球穿在桿上從A點(diǎn)無初速度滑下,已知q《Q,AB=h,小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為.求:(1)小球從A滑到B的過程中電場力做的功.(2)A、C兩點(diǎn)間的電勢差..

課堂導(dǎo)學(xué)案

要點(diǎn)提示一、電勢高低及電勢能大小的比較方法1.比較電勢高低的幾種方法(1)沿電場線方向,電勢越來越低,電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面.(2)判斷出UAB的正負(fù),再由UAB=φA-φB,比較φA、φB的大小.若UAB>0,則φA>φB;若UAB<0,則φA<φB.(3)取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn),正電荷周圍電勢為正值,且離正電荷近處電勢越高;負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值,且離負(fù)電荷近處電勢越低.2.電勢能大小的比較方法(1)場源電荷判斷法①離場源正電荷越近,試探正電荷的電勢能越大,試探負(fù)電荷的電勢能越小.②離場源負(fù)電荷越近,試探正電荷的電勢能越小,試探負(fù)電荷的電勢能越大.(2)電場線判斷法①正電荷順著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸減小;逆著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸增大.②負(fù)電荷順著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸增大;逆著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸減小.(3)做功判斷法電場力做正功,電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方.反之,如果電荷克服電場力做功,那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方.二、電場線、等勢線與運(yùn)動軌跡的綜合分析1.帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡是由帶電粒子受到的合外力的情況以及初速度的情況共同決定的.運(yùn)動軌跡上各點(diǎn)的切線方向表示粒子在該點(diǎn)的速度方向.電場線只能夠描述電場的方向和定性地描述電場的強(qiáng)弱,它決定了帶電粒子在電場中各點(diǎn)所受電場力的方向和加速度的方向.2.等勢線總是和電場線垂直.已知電場線可以畫出等勢線,已知等勢線也可以畫出電場線.3.在利用電場線、等勢面和帶電粒子的運(yùn)動軌跡解決帶電粒子的運(yùn)動問題時(shí),基本方法是:(1)根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動軌跡確定帶電粒子受到的電場力的方向,帶電粒子所受的合力(往往只受電場力)指向運(yùn)動軌跡曲線的凹側(cè),再結(jié)合電場線確定帶電粒子的帶電種類或電場線的方向.(2)根據(jù)帶電粒子在不同的等勢面之間移動,結(jié)合題意確定電場力做正功還是做負(fù)功,電勢能的變化情況或是等勢面的電勢高低.三、電場力做功及電場中的功能關(guān)系1.電場力做功的特點(diǎn)電場力做的功和路徑無關(guān),只和初、末位置的電勢差有關(guān).2.功能關(guān)系(1)若只有電場力做功,電勢能與動能之和保持不變.(2)若只有電場力和重力做功,電勢能、重力勢能、動能之和保持不變.(3)除重力之外,其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化.(4)所有力對物體做的總功,等于物體動能的變化.3.電場力做功的計(jì)算方法(1)由公式W=FLcosθ計(jì)算,此公式只適合于勻強(qiáng)電場中,可變形為W=qELcosθ.(2)由W=qU來計(jì)算,此公式適用于任何形式的靜電場.(3)由動能定理來計(jì)算,W電場力+W其他力=ΔEk.(4)由電勢能的變化來計(jì)算,WAB=.@考點(diǎn)突破問題1電勢高低及電勢能大小的比較【典型例題1】(多選)如圖為兩個(gè)不等量異種電荷電場的電場線，O點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，P點(diǎn)為連線中垂線上的一點(diǎn)，下列判斷正確的是()A.P點(diǎn)場強(qiáng)大于O點(diǎn)場強(qiáng)B.P點(diǎn)電勢高于O點(diǎn)電勢C.從負(fù)電荷向右到無限遠(yuǎn)電勢逐漸升高D.從P到O移動一正試探電荷其電勢能增加變式：(單選)如圖所示,一圓環(huán)上均勻分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過圓心O.下列關(guān)于x軸上的電場強(qiáng)度和電勢的說法中,正確的是()A.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最低B.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度減小,電勢升高D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度增大,電勢降低問題2電場線、等勢線與運(yùn)動軌跡的綜合分析【典型例題2】(多選)如圖所示，虛線a、b、c表示電場中的三個(gè)等勢面與紙平面的交線，且相鄰等勢面之間的電勢差相等．實(shí)線為一帶正電荷粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，M、N是這條軌跡上的兩點(diǎn)，則下列說法中正確的是()A．三個(gè)等勢面中，a的電勢最高B．對于M、N兩點(diǎn)，帶電粒子通過M點(diǎn)時(shí)電勢能較大C．對于M、N兩點(diǎn)，帶電粒子通過M點(diǎn)時(shí)動能較大D．帶電粒子由M運(yùn)動到N時(shí)，加速度增大變式：(多選)如圖所示,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn),兩虛線圓均以O(shè)為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子，M和N先后在電場中運(yùn)動的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)，不計(jì)重力．下列說法正確的是()A.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷B.M在b點(diǎn)的動能小于它在a點(diǎn)的動能C.N在d點(diǎn)的電勢能等于它在e點(diǎn)的電勢能D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中克服電場力做功問題3靜電場中圖像的分析【典型例題3】(多選)某靜電場的電勢沿x方向的分布如圖所示,則()A.在0～x1之間一定不存在電場B.在0～x1之間可能存在勻強(qiáng)電場C.在x1～x2之間一定不存在勻強(qiáng)電場D.在x1～x2之間可能存在勻強(qiáng)電場變式：(多選)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2，其靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖所示．下列說法正確有()A.q1和q2帶有異種電荷B.x1處的電場強(qiáng)度為零C.負(fù)電荷從x1移到x2，電勢能減小D.負(fù)電荷從x1移到x2，受到的電場力增大問題4電場力做功及電場中的功能關(guān)系【典型例題4】(多選)在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形abcd，O點(diǎn)是a、c連線的中點(diǎn)，a、c處分別固定一個(gè)等量正點(diǎn)電荷，如圖所示，若將一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷P置于b點(diǎn)，自由釋放后，電荷P將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)電荷P從b點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中，電荷P()A.經(jīng)過O點(diǎn)的電勢能最大B.所受電場力先增大后減小C.電勢能和機(jī)械能之和保持不變D.電勢能先減小后增大變式1：(多選)如圖所示,絕緣彈簧的下端固定在光滑斜面底端,彈簧與斜面平行,帶電小球Q(可視為質(zhì)點(diǎn))固定在絕緣斜面上的M點(diǎn),且在通過彈簧中心的直線ab上.現(xiàn)將與Q大小相同、帶電性也相同的小球P,從直線ab上的N點(diǎn)由靜止釋放,兩小球均可視為點(diǎn)電荷.在小球P與彈簧接觸到速度變?yōu)榱愕倪^程中,下列說法中正確的是()A.小球P的速度一定先增大后減小B.小球P的機(jī)械能一定在減少C.小球P與彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能一定增加D.小球P速度最大時(shí),所受彈簧彈力和靜電力的合力為零變式2：如圖所示,在方向水平的勻強(qiáng)電場中,一不可伸長的、長為L的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為q小球,另一端固定于O點(diǎn),把小球拉起直至細(xì)線與場強(qiáng)平行,然后無初速由A點(diǎn)釋放,已知細(xì)線轉(zhuǎn)過600角,小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度恰為零.求：（1）A、B兩點(diǎn)的電勢差；（2）電場強(qiáng)度E；（3）小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線的拉力.第3課時(shí)電場的能的性質(zhì)參考答案【知識梳理】1．有關(guān)、無關(guān)2.零勢能、減少、增加、1.6×10-193.電勢能、電荷量、4.電勢、垂直、高、低、強(qiáng)弱5.電勢、電壓、、6.電場方向、乘積、7.電勢差、快【基礎(chǔ)檢測】1．A2．ABC3．@考點(diǎn)突破【典型例題1】CD[解析]電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的相對大小，據(jù)圖可知，P點(diǎn)場強(qiáng)小于O點(diǎn)場強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；作出過O點(diǎn)的等勢面，因?yàn)檠刂妶鼍€方向電勢降低，可得P點(diǎn)電勢低于O點(diǎn)電勢，故B錯(cuò)誤；沿著電場線方向電勢降低，從負(fù)電荷向右到無限遠(yuǎn)電勢逐漸升高，故C正確；從P到O電勢升高，移動一正試探電荷其電勢能增加，故D正確．變式：B[解析]根據(jù)對稱性,圓環(huán)上均勻分布的正電荷在圓心O點(diǎn)產(chǎn)生的電場的合場強(qiáng)為零.以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn),若將一正點(diǎn)電荷輕放于x軸正半軸上,它將受到沿x軸正方向的電場力作用而向右運(yùn)動,電勢能減少,故沿x軸正方向電勢降低,同理可以得到沿x軸負(fù)方向電勢也降低,故O點(diǎn)的電勢最高.均勻分布著正電荷的圓環(huán)可看成由無數(shù)組關(guān)于圓心O點(diǎn)對稱的帶正電的點(diǎn)電荷組成,由等量正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的特點(diǎn)和場強(qiáng)疊加原理可知,從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度先變大后變小.綜上所述,只有B正確.【典型例題2】B[解析]根據(jù)電場力與等勢面垂直,又要指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),電場線垂直于等勢面由高電勢指向低電勢,故可判斷電場力與電場方向相反,即該粒子帶負(fù)電.由圖知UAB=5V,粒子從A運(yùn)動到B的過程中,電場力做功W=qUAB,做負(fù)功,故動能減小,電勢能增大,所以vA>vB,EpA<EpB,故B正確,ACD錯(cuò)誤.變式：ABC【解析】由圖中帶電粒子M和N先后在電場中運(yùn)動的軌跡可知,粒子M受到引力作用所以帶負(fù)電,粒子N受到斥力作用所以帶正電,選項(xiàng)A正確;由于a點(diǎn)比b點(diǎn)更靠近帶正電的點(diǎn)電荷,所以粒子M由a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中粒子要克服電場力做功,動能減小,選項(xiàng)B正確;d點(diǎn)和e點(diǎn)在同一個(gè)等勢面上,所以N在d點(diǎn)的電勢能等于它在e點(diǎn)的電勢能,選項(xiàng)C正確;粒子N帶正電,從c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中電場力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.【典型例題3】BC[解析]由電勢沿x方向的分布可知,在0x1之間電勢不變,可能在此區(qū)域不存在電場,也可能是勻強(qiáng)電場,故A錯(cuò)誤,B正確;在x1x2之間電勢不是均勻減小,而是減小得越來越慢,所以不可能是勻強(qiáng)電場,故C正確,D錯(cuò)誤.變式：AC【解析】由圖知x1處的電勢等于零，所以q1和q2帶有異種電荷，A正確，圖象的斜率描述該處的電場強(qiáng)度，故x1處場強(qiáng)不為零，B錯(cuò)誤；負(fù)電荷從x1移到x2，由低電勢向高電勢移動，電場力做正功，電勢能減小，故C正確；由圖知，負(fù)電荷從x1移到x2，電場強(qiáng)度越來越小，故電荷受到的電場力減小，所以D錯(cuò)誤．【典型例題4】CD[解析]由等量正點(diǎn)電荷連線的中垂線上電場分布可知：od間電場強(qiáng)度方向由，ob間電場強(qiáng)度方向由，而負(fù)電荷所受的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相反，所以負(fù)電荷自由釋放后，所受電場力先由，后由，電場力先做正功后做負(fù)功，電勢能先減小后增大，到達(dá)O點(diǎn)電勢能最小，故A錯(cuò)誤．O點(diǎn)的場強(qiáng)為零，電荷所受的電場力為零，但bo間和o