2017年高考一輪沖刺總復(fù)習(xí)：7.3《電勢能、電勢和電勢差》ppt精品課件.ppt

1、課標(biāo)版 物理,第3講電勢能電勢和電勢差,一、靜電力做功的特點與電勢能 1.靜電力做功的特點 (1)在電場中移動電荷時電場力做功與路徑無關(guān),只與 有關(guān),可見靜電力做功與重力做功相似。 (2)在勻強(qiáng)電場中,電場力做的功W= ,其中d為沿電場線方向的位移。 2.電勢能 (1)定義:電荷在電場中某點的電勢能,等于靜電力把它從該點移到 位置時所做的功。 (2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢能的減少量,WAB=EpA-EpB。,初、末位置,qEd,零勢能,(3)電勢能的相對性:電勢能是相對的,通常把電荷在離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零,或把電荷在地球表面的電勢能規(guī)定為零。 自測1(

2、多選)某靜電除塵器工作時內(nèi)部電場線分布的俯視圖如圖,帶負(fù)電的粉塵被吸附時由b點運動到a點,以下說法正確的是() A.a點場強(qiáng)小于b點的場強(qiáng) B.a點場強(qiáng)大于b點的場強(qiáng) C.電場力對粉塵做正功 D.粉塵的電勢能增大,答案AC電場線的疏密表示場強(qiáng)大小,選項A正確、B錯誤;帶負(fù)電的 粉塵受到的電場力方向與電場方向相反,電場力對粉塵做正功,粉塵的電勢能減少,選項C正確、D錯誤。 自測2如圖所示表示某靜電場等勢面的分布,電荷量為1.610-9 C的正電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點。從A到D,靜電力對電荷做的功為() A.4.810-8 JB.-4.810-8 J C.8.010-8 JD.-8.010-8 J

3、,答案B靜電力做功與路徑無關(guān),WAD=UADq=-301.610-9 J=-4.810-8 J, 故B正確。,二、電勢和等勢面 1.電勢 (1)定義:電荷在電場中某點的電勢能與它的電荷量的比值。 (2)定義式:=。 (3)單位:伏特,1 V=1 J/C。 (4)物理意義:電場中某一點的電勢在數(shù)值上等于單位電荷在那一點所具有的電勢能。 (5)矢標(biāo)性:電勢是標(biāo)量,其大小有正負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點電勢比零電勢點高(低)。,(6)相對性:電勢具有相對性,同一點的電勢因 的選取不同而不同。 (7)沿著電場線方向電勢逐漸降低。 2.等勢面 (1)定義:電場中電勢相等的各點構(gòu)成的面。 (2)特點 a.電

4、場線跟等勢面 ,即場強(qiáng)的方向跟等勢面 。 b.在等勢面上移動電荷時電場力不做功。 c.電場線總是從 的等勢面指向 的等勢面。 d.等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度 ;反之 。,零電勢點,垂直,垂直,電勢高,電勢低,越大,越小,自測3在靜電場中() A.電場強(qiáng)度處處為零的區(qū)域內(nèi),電勢一定也處處為零 B.電場強(qiáng)度處處相同的區(qū)域內(nèi),電勢一定也處處相同 C.電場強(qiáng)度的方向總是跟等勢面垂直 D.電勢降低的方向就是電場強(qiáng)度的方向 答案C電場強(qiáng)度的大小和電勢的高低沒有直接關(guān)系,不能根據(jù)電場強(qiáng) 度的大小判斷電勢的高低,也不能根據(jù)電勢的高低判斷電場強(qiáng)度的大小,A、B均錯。電場強(qiáng)度的方向一定跟等勢面垂直,C對。沿電場

5、強(qiáng)度的方向電勢降低,但電勢降低的方向不一定是電場強(qiáng)度的方向,D錯。,三、電勢差 1.定義:電場中兩點電勢的差值,UAB=A-B,UBA=A-B,UAB=-UBA。 2.移動電荷做功與電勢差的關(guān)系:電荷在電場中由一點A移到另一點B時, 與 的比值等于電勢差。公式UAB= 。單位:伏特,符號V。 3.影響因素:電勢差UAB由 決定,與移動的電荷q及電場力做的功WAB無關(guān),與零電勢點的選取無關(guān)。 注意電勢、電勢能具有相對性,要確定電場中某點的電勢或電荷在電 場中某點具有的電勢能必須選取零電勢點或零勢能位置,但電勢能的變化和電勢差具有絕對性,與零勢能位置、零電勢點的選取無關(guān)。,電場力做的功,電荷量,電

6、場本身的性質(zhì),自測4在電場中把一個電荷量為-610-8 C的點電荷從A點移到B點,電場力做功為-310-5 J,將此電荷從B點移到C點,電場力做功為4.510-5 J,求:A與C兩點間的電勢差。 答案-250 V 解析把電荷從A點移到C點電場力做功WAC=WAB+WBC=-310-5 J+4.510-5 J=1.510-5 J。則A、C間的電勢差UAC= V=-250 V。,考點一電場力做功與電勢能的變化 1.電場力做功的計算方法 (1)WAB=qUAB(普遍適用); (2)W=qEl cos (適用于勻強(qiáng)電場); (3)WAB=-Ep=EpA-EpB(從能量角度求解); (4)W電+W非電=

7、Ek(由動能定理求解)。 2.帶電粒子在電場中做曲線運動時正負(fù)功的判斷 (1)粒子的速度方向一定沿軌跡的切線方向,粒子所受合力方向一定指向軌跡彎曲的凹側(cè)。,(2)電場力方向與速度方向夾角小于90,電場力做正功;夾角大于90,電場力做負(fù)功。 3.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)合力對物體所做的功,等于物體動能的變化。 注意解決電場力做功問題時應(yīng)注意以下兩點: (1)利用電場線的特點、等勢面的特點來分析電場力做功情況。 (2)應(yīng)用公式

8、WAB=qUAB計算時,WAB、q、UAB一般都要帶正、負(fù)號計算。,典例1(2015課標(biāo),15,6分)如圖,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點,四點處的電勢分別為M、N、P、 Q。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負(fù)功相等。則() A.直線a位于某一等勢面內(nèi),MQ B.直線c位于某一等勢面內(nèi),MN,C.若電子由M點運動到Q點,電場力做正功 D.若電子由P點運動到Q點,電場力做負(fù)功 答案B由電子從M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負(fù) 功相等可知,MN=P,故過N、P點的直線d位于某一等勢面內(nèi),則與直線d平行的直線c也位于某一

9、等勢面內(nèi),選項A錯、B正確;M=Q,則電子由M點運動到Q點,電場力不做功,選項C錯誤;由于PM=Q,電子由P點運動到Q點,電勢能減小,電場力做正功,選項D錯誤。,在解決電場中的能量問題時常用到的基本規(guī)律有動能定理、能量守恒定律,有時也會用到功能關(guān)系。 (1)應(yīng)用動能定理解決問題需研究合力的功(或總功)。 (2)應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢能和其他形式能間的轉(zhuǎn)化。 (3)應(yīng)用功能關(guān)系解決問題需明確電場力做功與電勢能改變之間的對應(yīng)關(guān)系。,1-1(2015四川理綜,6,6分)(多選)如圖所示,半圓槽光滑、絕緣、固定,圓心是O,最低點是P,直徑MN水平。a、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點電

10、荷),b固定在M點,a從N點靜止釋放,沿半圓槽運動經(jīng)過P點到達(dá)某點Q(圖中未畫出)時速度為零。則小球a() A.從N到Q的過程中,重力與庫侖力的合力先增大后減小 B.從N到P的過程中,速率先增大后減小 C.從N到Q的過程中,電勢能一直增加 D.從P到Q的過程中,動能減少量小于電勢能增加量,答案BC小球a從N到Q的過程中,重力不變,庫侖力F逐漸增大,庫侖力 F與重力的夾角逐漸變小,因此,F與mg的合力逐漸變大,A錯誤。從N到P的過程中,重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力時,速率最大,B正確;從N到Q,F一直做負(fù)功,電勢能一直增加,C正確;從P到Q,根據(jù)能量守恒知電勢能的增加量和重力勢能

11、的增加量之和等于動能的減少量,所以電勢能的增加量小于動能的減少量,D錯誤。 1-2(2015海南單科,7,5分)(多選)如圖,兩電荷量分別為Q(Q0)和-Q的點電荷對稱地放置在x軸上原點O的兩側(cè),a點位于x軸上O點與點電荷Q之間,b點位于y軸O點上方。取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零。下列說法正確的是(),A.b點電勢為零,電場強(qiáng)度也為零 B.正的試探電荷在a點的電勢能大于零,所受電場力方向向右 C.將正的試探電荷從O點移到a點,必須克服電場力做功 D.將同一正的試探電荷先后從O、b兩點移到a點,后者電勢能的變化較大,答案BC由兩等量異種點電荷的電場線分布知:過Q和-Q連線的垂直 平分線Ob的等勢面為零勢

12、能面,因此將同一正的試探電荷先后從O、b兩點移到a點做的功相同,因此正試探電荷電勢能的變化相同,D錯。點b在零勢能面上,b點電勢為零,由場強(qiáng)的合成法則知,b點的場強(qiáng)不為零,方向平行x軸向右,A錯。在a點放一正的試探電荷,所受的電場力方向向右,當(dāng)沿x軸正方向移動時,電場力做正功電勢能減少,在O點減為零,過了O點電勢能為負(fù)值,所以正的試探電荷在a點電勢能大于零,反之若從O點移到a點,電場力與運動方向相反,因此電場力做負(fù)功即克服電場力做功,B、C正確。,2.由UAB=,將WAB和q帶符號代入,據(jù)UAB的正負(fù)判斷A、B兩點電勢的高低: 當(dāng)UAB0時,AB;當(dāng)UAB0時,AB。 3.據(jù)電場力做功來判斷:

13、電場力對正電荷做正功,電荷由高電勢處移向低電勢處;正電荷克服電場力做功,電荷由低電勢處移向高電勢處。對于負(fù)電荷,情況恰好相反。 4.根據(jù)電勢能判斷:正電荷在電勢高處電勢能較大;負(fù)電荷在電勢低處電勢能較大。,考點二電勢及其高低判斷 1.據(jù)電場線的方向判斷:電場線由高電勢面指向低電勢面,或者說沿電場線方向電勢逐漸降低。,典例2(2015江蘇單科,8,4分)(多選)兩個相同的負(fù)電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖所示。c是兩負(fù)電荷連線的中點,d點在正電荷的正上方,c、d到正電荷的距離相等,則() A.a點的電場強(qiáng)度比b點的大 B.a點的電勢比b點的高,C.c點的電場強(qiáng)度比d點的大 D.c點的電勢比d

14、點的低 答案ACD觀察題中圖可知a點附近電場線比b點附近電場線密,所以 EaEb,A項正確;由沿電場線方向電勢逐漸降低可知ba,B項錯;由場強(qiáng)公式E=k和場強(qiáng)疊加原理可知EcEd,C項正確;當(dāng)取無窮遠(yuǎn)處電勢為0時,c 為負(fù)值,d為正值,所以dc,D項正確。,2-1(2015陜西第一次質(zhì)量檢測,18)如圖所示,實線表示勻強(qiáng)電場的電場線。一個帶負(fù)電荷的粒子以某一速度射入勻強(qiáng)電場,只在電場力作用下,運動的軌跡如圖中的虛線所示,p、q為軌跡上的兩點。若p點電勢為p,q點電勢為q,則() A.場強(qiáng)方向一定向上,且電勢pq B.場強(qiáng)方向一定向上,且電勢pq D.場強(qiáng)方向一定向下,且電勢pq 答案B根據(jù)軌跡

15、的彎曲方向可以判斷電場力方向向下,則電場強(qiáng)度方 向向上,沿著電場線方向電勢降低,q點電勢高于p點電勢,B正確。,考點三等勢面 等量異種點電荷和等量同種點電荷連線上和中垂線上場強(qiáng)及電勢的變化規(guī)律,典例3空間中P、Q兩點處各固定一個點電荷,其中P點處為正電荷,P、Q兩點附近電場的等勢面分布如圖所示,a、b、c、d為電場中的4個點,則 () A.P、Q兩點處的電荷等量同種,B.a點和b點的電場強(qiáng)度相同 C.c點的電勢低于d點的電勢 D.負(fù)電荷從a到c,電勢能減少 答案D由電場的等勢面分布圖可判斷P、Q為等量異種點電荷,Q帶 負(fù)電,A項錯誤。a、b兩點的電場強(qiáng)度方向不同,故B項錯誤。由正電荷到負(fù)電荷電

16、勢逐漸降低知cd,故C項錯誤。負(fù)電荷從a到c,電場力做正功,電勢能減少,故D正確。,3-1(2015湖北重點中學(xué)第二次聯(lián)考,16)如圖,虛線是某一靜電場中的一簇等差等勢線,不計重力的帶電粒子從a點沿實線運動到b點,則下述判斷正確的是() A.帶電粒子一定帶正電 B.b點的電勢一定高于a點電勢 C.帶電粒子在b點的電勢能一定大于在a點的電勢能 D.b點的場強(qiáng)一定大于a點場強(qiáng) 答案C由軌跡圖可知電場力指向軌跡凹側(cè),因電場方向不明,粒子電 性不明,則電勢高低無法判斷,選項A、B錯誤;由圖可知,b處等勢線稀疏,電場強(qiáng)度小,選項D錯誤;粒子從a到b,電場力做負(fù)功,電勢能增大,選項C正確。,考點四電勢能大

17、小比較 1.由公式Ep=q判斷 設(shè)AB (1)若q0,則qAqB,即EpAEpB (2)若q0,則qAqB,即EpAEpB 可總結(jié)為正電荷在電勢高處電勢能大,負(fù)電荷在電勢低處電勢能大。 2.電場線法 (1)正電荷順著電場線的方向移動時,電勢能逐漸減小;逆著電場線的方向移動時,電勢能逐漸增大。,(2)負(fù)電荷順著電場線的方向移動時,電勢能逐漸增大;逆著電場線的方向移動時,電勢能逐漸減小。 3.做功判斷法 電場力做正功,電勢能減小;反之,如果電荷克服電場力做功,電勢能增大。 4.根據(jù)能量守恒定律判定 在電場中,若只有電場力做功時,電荷的動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化,動能增加,電勢能減小,反之,電勢能增加。

18、注意(1)電勢、電勢能的正、負(fù)表示高低,正的電勢、電勢能比負(fù)的電 勢、電勢能高,而電勢差的正、負(fù)表示兩點電勢的相對高低。 (2)電場線或等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,但電勢不一定越高。,典例4(多選)如圖所示,真空中的勻強(qiáng)電場與水平方向成15角,AB線段垂直勻強(qiáng)電場E,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球在A點以初速度大小v0,方向水平向右拋出,經(jīng)時間t小球下落到C點(圖中未畫出)時速度大小仍為v0,則小球由A點運動到C點的過程中,下列說法不正確的是(),A.電場力對小球做功為零 B.小球的機(jī)械能減少量為mg2t2,C.小球的電勢能減小 D.C一定位于AB所在直線的右側(cè) 答案ABC小球受到自身重力mg和電場力qE作用,合力F如圖所示斜 向左下方,小球在A點和C點時速度大小沒有變化,說明合外力做功為零,即初、末位置都在與合力垂直的同一條直線上,再結(jié)合下圖判斷,電場力做負(fù)功,電勢能增大,選項A、C錯、D對。小球機(jī)械能減少量等于克服電場力做的功,根據(jù)動能定理,克服電場力做功等于重力做功,但在豎直方向不但有自身重力還有電場力豎直向下的分力