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文檔簡介
第2講電場能的性質(zhì)
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理?
教材知識萃取
意義定義式矢標(biāo)性決定因素單位關(guān)系
電描述電荷標(biāo)量,王電荷在正電勢位置有正由且荷量和該點電勢決
勢
在電場中Ep=49電勢能,簡化為:正正得正,同理定,與參考點的選取有關(guān),J
能
的能量負正得負,負負得正有相對性
由電場本身決定,與試探
電描述電場標(biāo)量,但有正負,正負只表示W(wǎng)an=-AE
中電荷無關(guān),其大小與參考N/C
勢能的性質(zhì)q大小UAn=4A-4B
點的選取有關(guān),有相對性
電描述電場由弓場本身的兩點間差異
標(biāo)量,但有正負,正負只表示電
afW.In
勢的做功的”<JI=1B決定,與試探電荷無關(guān),與V
q勢的高低
差本領(lǐng)參考點選取無關(guān)
如圖所示,實線為某電場的電場線虛線表示該電場的等勢面,A、B、C是電場中的三點,下列說法正確的是
A.三點中,B點的場強最大
B.三點中,A點的電勢最高
C.將一帶負電的檢驗電荷從A移動到B,電勢能增大
D.將一帶正電的檢驗電荷從A移動到B和從A移動到C,電勢能的變化相同
答案
1.D電場線的疏密表示電場強度的大小,所以三點中,驚場強最大,選項A錯誤;沿電場線方向,電勢逐漸闡氐,A點
電勢最低,選項陳甑吳;將一帶負電的檢驗電荷從A移動到B,電場力做正功,電勢能減小,選項優(yōu)荀吳;因為B、C兩點
在同一等勢面上,所以將一帶正電的檢驗電荷從A移動到B和從A移動到C,電場力做的功相同,電勢能變化相同,選
項D正確。
規(guī)律總結(jié)
沿電場線方向電勢降低,正電荷在電勢高的地方電勢能大。電場力做正功,電勢能減小,電場力做負功,電勢能增加。
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理量
3.[多選]紙面內(nèi)固定有兩個等量異種點電荷,a、b兩點的位置如圖所示,。既是兩點電做毆的中點,也是a、b連
線的中點。下列說法正確的是
點的電勢等于點的電勢
A.ab?..............2.........e
B.a點的電場強度等于b點的電場強度
C.電子在a點的電勢能小于電子在b點的電勢能k
D.電子在a點受到的電場力大于電子在b點受到的電場力
答案
3.BC離正點電荷越近的點電勢越高,離負點電荷越近的點電勢越低,易知a點的電勢高于b點的電勢,又電子帶負
電,根據(jù)負電荷在電勢較高的地方電勢能較低,可知電子在a點的電勢能小于電子在b點的電勢能,A錯誤,C正確。
根據(jù)對稱性可知,正點電荷在a處的電場強度與負點電荷在b處的電場強度相同,而正點電荷在b處的電場強度與負
點電荷在a處的電場強度也相同,根據(jù)場強疊加原理可知a點的電場強度等于b點的電場強度,B正確。根據(jù)FeE
可知電子在a點受到的電場力等于電子在b點受到的電場力,D錯誤。
識點55描述電場的《:質(zhì)的物理:
方法歸納
判斷電勢高低的三種方法
判斷依據(jù)判斷方法
電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低
場源電荷取無窮遠處電勢為零,正電荷周圍電勢為正值.負電荷周圍電勢為負值:靠近正電荷處電勢
的正負高,靠近負電荷處電勢低
電場力做功根據(jù)UWAB將、q的正負號代入,由的正負判斷、。的高低
q
只點55描述電場能質(zhì)的物理1
4.如圖,P為圓錐的頂點,A、B、C為圓錐底面上的三個點,P、A、B、0(壬意兩點間的距離均相等,P0為圓錐的高。
電荷量為何的點電荷Q固定于B點,現(xiàn)將一電荷量為f的點電荷0,從無窮遠處移到C點并固定,此過程電場力對0
做的功為W,再^一電荷量為舊的點電荷。從無窮遠處移至IJA點,取無窮遠處電勢為零,下列說法正確的是
A移入Q之前,P點的電勢為
B.移入Q之前(Q.之后),P點的電勢高于A點的電勢
C.移入Q的過程,電場力對02做的功為2W
D.若再|(zhì)初2沿AP連線從A點移到P點,比過程中,。的電勢能一直保持不變
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理量
答案
4.由題意知值正電,Q帶負電,二者靠近的過程中電場力做正功,帆,移入Q之前,點電荷0在?點生
大于零,4頁錯;移入。之前(Q之后),P、A在現(xiàn)簸的中垂面上,而該中垂面為電勢為零的等勢面,故兩點電勢相
等,印頁錯;無窮遠處電勢為零,所以4鉞從無窮遠處移到JA點,電場力做的功為零,?:浦輕戔在零等勢面內(nèi),所以
移動過程中,Q的電勢能不變,6頁正確。
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理量
5.一空心金屬球殼內(nèi)球心右側(cè)放一正點電荷,在球內(nèi)外形成如圖所示電場,其中a在球心,睡球殼內(nèi)壁,襤球殼
內(nèi),d在球外,若以無窮遠處電勢為Q91脫法1E確的是
A.b點和c點電勢均為0
B.c點的電場強度大于a點的電場強度
C.若一電子從a點運動到b點,電子電勢能減少
D.a、b兩點電勢差小于a、d兩點的電勢差
答案
5.D靜電平衡時,金屬球殼是等勢體則b點和c點電勢相等,靜電平衡時金屬球殼內(nèi)電場強度為零,但電勢不為0,A
錯誤;c點場勤零,a點場強不為零,c點的頓強度小于a點的電硼踱,嘴誤;沿司泥戔方向電勢圉氐,若一電子從
a點運動到b點,電場力對其做負功,電子電勢能增加,漏誤;分析可知d點電勢小于b點電勢,所以a、b兩點電勢差小
于a、d兩點的電勢差,D正確。
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理量
如圖所示,絕緣輕桿的兩端固定帶有等量異號電荷的小球不計重力)。開始時,兩小球分別靜止在A、B位
置?,F(xiàn)外加一勻強電場E,在靜電力作用下,小球繞輕桿中點薜專到水平位置。取0點的電勢為0。下列說法正確的
有
A.電場E中A點電勢低于B點
B.轉(zhuǎn)動中兩小球的電勢能始終相等
C.該過程靜電力對兩小球均做負功
D.該過程兩小球的總電勢能增加
答案
6.AB3蕤場線方向電勢降1氐,則B點的電勢比A點的電勢高,證確;由對稱性可知,兩小球所處位fi的電勢的絕對
值始終相等,則由時?可知兩小球的觸能始終相等,B正確;該過程中,帶正電荷的小球所受的物力方向向右,
帶負電荷的小球所受的電場力方向向左,則電場力對兩小球均做正功,湍誤;電場力做正功,電勢能減少,所以該過
程中兩小球的總電勢能減少,DIS誤。
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理?
7.多選圖中虛線a、b、c、d、代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面,已知平面上的電勢為2V。一電子經(jīng)過
a時的動能為10eV.從西Jd的過程中克^領(lǐng)力所做的功為&V。下脫法1E確的是
A.平面c上的電勢為零
abcdf
B.該電子可能到達不了平面f
C.該電子經(jīng)過平面d時,其電勢能為他
D.該電子經(jīng)過平面b時6勺速率是經(jīng)過d時除倍
7.AB電子在等勢面b0寸的電勢能為Ep0>2eV,電子由涯Ijd的過程電場力做負功,電勢能增加6eV.由于相鄰兩等
勢面之間的距離相等,故相^兩等勢面之間的電勢差相等,則電子由連此、由唯心、由c至陽、由(?]/電勢能均增
加2eV,則電子在等勢面c的電勢能為零,等勢面c的電勢為零,A正確c由以上分析可知,電子在等勢面d的電勢能應(yīng)
為2eV,涌吳。電子在等勢面b的動能為8W電子在等勢面d的動能為4eV,由公式,=|加阿知,該電子經(jīng)過平面b
時的速率為經(jīng)過平面d時速率的J2倍,餅笥吳。如果電子的速度與等勢面不垂直,則電子在該勻強電場中做曲線運
動,所以電子可解肱不了平面僦返回平面a,B正確。
【易錯】由于定勢思維認為電子速度一定水平向右,則電子運動到平面70寸的動能為2eV,則電子一定能
運動到平面f。
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理?
規(guī)律總結(jié)
電場中的功能關(guān)系
⑴若只有電場力做功,電勢能與動能之和保持不變。
⑵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。
⑶除重力外,其他各力對物體做的功等于物體機械能的增量。
⑷所有外力對物體做的總功,等于物體動能的變化量。
點55描述電場能的性質(zhì)的物理量
8.如圖所示,勻強電場中有a、b、c三點,ab=5cm,ac=20cm,其中ab水平且與電場方向平行,ab與ao的夾角為0=120。,
將一電子從a移到c電場力做的功為3.2X10-18J,已知元電荷的電荷量e=1.6X10-19C。則:
⑴求勻強電場的場強大小及方向。
⑵若把電子從b移到c,電場力對它做的功為多少?!……?
,
⑶設(shè)a點電勢<Da=0,則c點電勢為多少?電子在b點的電勢能為多少?\
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理*
8.⑴200V/m,方向水平向左(2)4.8X10-18J(3)20V1.6X10-18J
【解析】⑴電子從a移到c電場力做正功,所以場強方向水平向左
5!lJWa=Ee?acsin30°
解得E=200V/m
⑵電子從b移到a電場力做正功,W=Ee-ab=1.6X1O-18J
電子從b移到c電場力做的功Wbe=Woa+Wae=4.8X10-18J
⑶根據(jù)乙,/%之
解得6女V
Una=4b-詼-Eab,解彳V
電子在b點的電勢能為Epb=4xe=1.6X1A18J
知識點55描述電場能的性質(zhì)的物理,
方法歸納
電場力做功的計算方法
⑴定義法:滬Ficosa=qElcosa(i§用于勻強電場)。
⑵電勢法:W=qUAB=q(4A-4g)o
⑶動能定理法:W電*
⑷電勢能變化法:WaB=-AEpBA=Epn-£pBo
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
教材知識萃取
當(dāng)電勢差U一定時,場強E越大,則沿場強方向的距離d越小,即場強越大,等差等勢面越密
對于距離相等的兩點間的電勢差U,E越大,U越大:E越小,U越小
勻強電場中任一線段AB的中點C的電勢,等于兩端點電勢的等差中項,即S二匚J
但強電場中若兩線段AB二CD且AB〃CD,則,-4,Md]
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
1.如圖所示的實線是某電場中的四條電場線,C、D兩點是AB連線的三等分點。已知A點的電勢為4x=30V,B點的
電勢為0,則
AC點的電勢(pc=20V
B.C點的電勢(j)c<20V
C.C點的電勢。c>20V
D.無法確定C點的電勢與20V間的關(guān)系
答案
1.B由題圖可以看出、AC段電場線比CD段、DB段電場線密集,則A、C間電勢差UAc大于C、D間電勢差Uc和D、
B間電勢差UpB,所以UAc>;UAB=;(4A-48)=10V,即4xfc>10V,又QA=30V,可知4c<20V,所以選項B正確。
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
2.如圖所示,a、b、c、d為勻強電場中四個平行且等間距分布的等勢面,相鄰等勢面間距為5cm,把一帶電荷量為
1.6x10-10C的正試探電荷沿垂直于等勢面的虛線由圖中的等勢面a上的M點移到等勢面的服
功6.4X109J,若規(guī)定c等勢面的電勢為零,則下列說法正確的是
A.M處電勢為20V
B.該電場的電場強度大小為8V/m
C.該電場的電場線方向為由M指向N
D.在N點處放一負試探電荷,該試探電荷所受電場力方向為由M指向N
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
答案
2.D由電勢差與電場力做功關(guān)系公式可得〃^=華=:岑喟V=-40V,又而=%=],則有IhrNxr4ch40V,即
DV.A錯誤;由電勢差與電場強度關(guān)系可得,該電場的電場強度大小E=^=^V/m=400V/m,嘴誤;由沿電
ao.i
場線方向電勢降1氐可知,該電場的電場線方向為由附旨向wee荀吳;由負電荷在電場中受到的電場力方向與電場方
向相反可知,負濾呆電荷所受電場力方向為由柿旨向N,D正確。
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
3.如圖所示,勻強電場所在的平面中有一正六邊形,邊長為0.2m。電荷量q=TX153C的電荷在外力作用下從A點
移動到C點,克服電場力做的功為2J.從C點移動到D點,其電勢能增加了2J。下列說法確的是
A.電場的方向沿AE方向
B.A、D兩點在同一等勢面上
GA、F間的電勢差為-2X103V
D.把該電荷從C點移至F點電場力做的功為4J
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
答案
電荷從ASJC,克服電場力做的功為2J,即電場力做的功為-2J,4)A>4c貝叭、C間的電勢差為二等二
-2j
-lxlo-3c=2xl(PV
玄七五=2x|(PV"與CD平^且相等,所以Ur=Ucp=2X103V,故儲誤。由歸A-4r、UAc=4A_0c結(jié)合
眸此可知d)gc艮PC、F在同面上,沿等勢面移動電荷,物力做的功為零,故D鐲吳。由幾何關(guān)系可知
AEJ_CF,又0饞4,根據(jù)電場線垂直于等勢面,且從高電勢指向低電勢,知電場沿AE方向,故A正確,陳笥吳。
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
4.[多選]如圖所示,一勻強電場中有A、B、C、D四點,以這四點為頂點可構(gòu)成T長為加的正方形ABCD,勻強
電場方向與正方形ABCD所在平面平行(圖中未畫出)。已知A、B、C三點的電勢分別為3V、TV、-3V,則下列
說法正確的是
A.D點的電勢為1V
B.電場場強方向由A指向C
C該勻強電場的場強大小E=J5V/m
D.該勻強電場的場強大小E:當(dāng)V/m
知識點56電勢差與電場強度的關(guān)系
答案
4.AC由于AB平行且等于DC,所以4A-9=4p-4c代入已知數(shù)據(jù)得4P二1V,故A正確;如圖所示,設(shè)AB的中點為M,則
0/區(qū)產(chǎn)=]V則DM是等勢線。由于電場線跟等勢線垂直,過A點作DM的垂線與DM相交于N為條電線
起泥戔方詞旨向電勢降的方向,因此AN指向右下方,故B錯誤;由幾何知識可嗯=笨即漓二=,解得
AN聾m則得該勻強的的場趺小正學(xué)=%善=共V/m=75V/m,故C正確,D錯誤。
4ANAN
知識點57電場線、等勢面及運動軌跡問題
教材知識萃取
帶電粒子運動軌跡上某點的切線方向為粒子在該點處的速度方向。選用軌跡和電場線
判斷速度
(等勢線)的交點更方便
判斷靜電力做功的正若靜電力方向與速度方向成銳角,則靜電力做正功,電勢能減少;若靜電力方向與速度方
負及電勢能的增減向成鈍角,則靜電力做負功,電勢能增加
僅受靜電力作用時,因軌跡始終夾在速度方向和帶電粒子所受靜電力方向之間,而且向
判斷靜電力的方向
合外力一側(cè)彎曲,結(jié)合速度方向,可以判斷靜電力方向
示若己知電場線和軌跡,某點處所受靜電力的方向和電場線(或電場線的切線)共線;若己知等勢線和軌
跡,某點處所受電場力方向與等勢線垂直。
知識點57電場線、等勢面及運動軌跡問題
如圖,一帶正電的點電荷固定于。點,兩虛線圓均以。為圓心,兩實線分別帶電
運動的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點。不計重力,下列說法正確的是
A.M帶負電,N帶正電
B.M在b點的動能小于它在a點的動能
C.N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能
D.N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功
答案
1.ABC根據(jù)帶電粒子的運動軌跡可知,M帶負電,N帶正電,選項A正確。固定在0點的點電荷帶正電,a、c點所在
的等勢面電勢較高,M在a點的電勢能較小,根據(jù)帶電粒子只受電場力作用運動時,電勢能與動能之和保持不變可
知,M在b點的動能小于它在a點的動能,選項B正確。由于e、d兩點處于同一等勢面上,所以N在d點的電勢能等于
它在e點的電勢能,選項C正確。N在從c點運動到d點的過程中,電場力做正功,選項除笥吳。
知識點57電場線、等勢面及運動軌跡問題
方法歸納
等勢面(線)與粒子運動軌跡的綜合問題的分析方法
1.如果帶電粒子只受電場力作用,根據(jù)電場力沿著垂直于等勢面方向且指向運動軌跡彎曲的凹側(cè),確定帶電粒子
所受電場力的方向;
2.再結(jié)合等勢面的電勢高低關(guān)系確定電場線的方向,進而確定帶電粒子的電性;
3.最后根據(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功、電勢能的變化情況等。
知識點57電場線、等勢面及運動軌跡問題
2.如圖所示是某一帶電導(dǎo)體周
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