浙江省高考物理總復習 第6章第二節(jié) 電場的能的性質(zhì)課件 大綱人教版

第二節(jié)電場的能的性質(zhì)第二節(jié)電場的能的性質(zhì)課堂互動講練課堂互動講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第二二節(jié)節(jié)電電場場的的能能的的性性質(zhì)質(zhì)基礎知識梳理基礎知識梳理基礎知識梳理基礎知識梳理一、電場力做功和電勢能的變化一、電場力做功和電勢能的變化1電場力做功：在電場中移動電荷時，電場力電場力做功：在電場中移動電荷時，電場力做的功只與起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷做的功只與起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的經(jīng)過的_無關(guān)無關(guān)2電勢能：電荷在電場中也具有勢能，叫做電電勢能：電荷在電場中也具有勢能，叫做電勢能，用勢能，用Ep表示表示3電場力做功與電勢能的關(guān)系電場力做功與電勢能的關(guān)系(1)靜電力做的功等于電勢能的靜電力做的功等于電勢能的_量，即量，即WABEpAEpB.路徑路徑減少減少(2)電荷在某點具有的電勢能等于靜電力把它從電荷在某點具有的電勢能等于靜電力把它從該點移動到該點移動到_位置時所做的功即電勢位置時所做的功即電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷能是相對的，通常把電荷在離場源電荷_的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零表面上的電勢能規(guī)定為零二、電勢、等勢面、電勢差二、電勢、等勢面、電勢差1電勢電勢(1)定義：電荷在電場中某一點的定義：電荷在電場中某一點的_與它與它的的_的比值的比值(2)表達式：表達式： .零勢能零勢能無限遠處無限遠處電勢能電勢能電荷量電荷量2等勢面等勢面(1)定義：電場中定義：電場中_的各點構(gòu)成的面的各點構(gòu)成的面(2)特點：特點：在等勢面上移動電荷，電場力不做功在等勢面上移動電荷，電場力不做功等勢面一定與電場線垂直，即與場強方向等勢面一定與電場線垂直，即與場強方向_電場線總是由電場線總是由_的等勢面指向電勢低的等的等勢面指向電勢低的等勢面勢面等差等勢面的疏密表示電場的強弱等差等勢面的疏密表示電場的強弱(等差等勢面等差等勢面越密的地方，電場線越密越密的地方，電場線越密)電勢相同電勢相同垂直垂直電勢高電勢高任意兩等勢面不相交任意兩等勢面不相交3電勢差電勢差(1)定義：電場中兩點間定義：電場中兩點間_的差值的差值(2)表達式：表達式：UABAB.(3)電勢差與電場強度的關(guān)系：電勢差與電場強度的關(guān)系：勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿點沿_的距離的乘積，即的距離的乘積，即UABEd.特別提示：特別提示：電勢和電勢差都是由電場本身決定的，電勢和電勢差都是由電場本身決定的，與檢驗電荷無關(guān)，但電勢是相對量，電場中各點與檢驗電荷無關(guān)，但電勢是相對量，電場中各點的電勢與零電勢點的選取有關(guān)，而電勢差是絕對的電勢與零電勢點的選取有關(guān)，而電勢差是絕對量，與零電勢點的選取無關(guān)量，與零電勢點的選取無關(guān)電勢電勢電場方向電場方向三、靜電平衡導體的特點三、靜電平衡導體的特點1導體內(nèi)部場強處處為零；導體內(nèi)部場強處處為零；2導體是一等勢體，表面為一等勢面導體是一等勢體，表面為一等勢面特別提示：特別提示：導體表面尖銳處，電荷分布密集，導體表面尖銳處，電荷分布密集，場強大場強大課堂互動講練課堂互動講練一、電場力做功和電場中的功能關(guān)系一、電場力做功和電場中的功能關(guān)系1電場力做功的計算方法電場力做功的計算方法(1)由公式由公式WFlcos計算，此公式只適用于勻強計算，此公式只適用于勻強電場可變形為電場可變形為WqEd(dlcos)，式中，式中d為電荷為電荷初、末位置在電場方向上的位移初、末位置在電場方向上的位移. (2)由電場力做功與電勢能改變的關(guān)系計算：由電場力做功與電勢能改變的關(guān)系計算：WEpqU.計算時有兩種方法：計算時有兩種方法：三個量都取絕對值，先計算出功的數(shù)值然后三個量都取絕對值，先計算出功的數(shù)值然后再根據(jù)電場力的方向與電荷移動位移方向間的夾再根據(jù)電場力的方向與電荷移動位移方向間的夾角確定是電場力做功，還是克服電場力做功角確定是電場力做功，還是克服電場力做功代入符號，將公式寫成代入符號，將公式寫成WABqUAB，特別是在，特別是在比較比較A、B兩點電勢高低時更為方便：先計算兩點電勢高低時更為方便：先計算UABWAB/q，若，若UAB0，即，即AB0，則，則AB；若；若UAB0，即，即AB0，則，則A0，則，則AB，若，若UAB0，則，則AOB.一帶負電的一帶負電的試探電荷僅受電場力作用，運動軌跡如圖中實線所試探電荷僅受電場力作用，運動軌跡如圖中實線所示，設示，設M、N兩點的場強大小分別為兩點的場強大小分別為EM、EN，電勢，電勢分別為分別為M、N.下列判斷中正確的是下列判斷中正確的是()圖圖624AB點電荷一定帶正電點電荷一定帶正電BEMND此試探電荷在此試探電荷在M處的電勢能小于處的電勢能小于N處的電勢能處的電勢能解析：解析：選選AB.由軌跡可見，電場力偏右，說明由軌跡可見，電場力偏右，說明B一一定帶正電，定帶正電，A對；題中所述等量異種電荷，對對；題中所述等量異種電荷，對M、N兩點電勢和場強就較容易判斷，兩點電勢和場強就較容易判斷，M點電勢低，點電勢低，場強小，但負電荷在場強小，但負電荷在M點電勢能大，所以點電勢能大，所以B正確，正確，C、D錯誤錯誤 如圖如圖625所示，虛線方框內(nèi)有一勻強所示，虛線方框內(nèi)有一勻強電場，電場，A、B、C為該電場中的三個點已知為該電場中的三個點已知A12 V，B6 V，C6 V試在該方框中作出試在該方框中作出該電場的示意圖該電場的示意圖(即畫出幾條電場線即畫出幾條電場線)，并要求保，并要求保留作圖時所用的輔助線若將一個電子從留作圖時所用的輔助線若將一個電子從A點移點移到到B點，電場力做多少電子伏特的功？點，電場力做多少電子伏特的功？等分法求電勢等分法求電勢例例2圖圖625【思路點撥思路點撥】由于電場線與等勢面垂直，而且由于電場線與等勢面垂直，而且在勻強電場中與等勢點連線垂直的線一定是電場在勻強電場中與等勢點連線垂直的線一定是電場線電勢相等的點可以根據(jù)勻強電場電勢均勻降線電勢相等的點可以根據(jù)勻強電場電勢均勻降低的特點，把線段低的特點，把線段【解析解析】如圖如圖626所示，用虛線連接所示，用虛線連接AC.因因A12 V，C6 V，把，把AC線段分為三等份，線段分為三等份，得得D點的電勢點的電勢D6 V，圖圖626連接連接DB，則，則DB為一條等勢線，可以畫出與等勢為一條等勢線，可以畫出與等勢線垂直的電場線，如圖中實線所示，電勢降低的線垂直的電場線，如圖中實線所示，電勢降低的方向為場強方向方向為場強方向?qū)⒁浑娮訌膶⒁浑娮訌腁點移到點移到B點，電場力做的功點，電場力做的功WeUABe(126) V6 eV.【答案答案】如圖如圖626所示所示6 eV【方法技巧方法技巧】用用“等分法等分法”求該等勢點，一般先求該等勢點，一般先連接電勢最高最低點成線段，然后在這條線段上連接電勢最高最低點成線段，然后在這條線段上找與另一點等勢的點找與另一點等勢的點變式訓練變式訓練2如圖如圖627所示，所示，ABCD是勻強電是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的三點的電勢分別是電勢分別是A15 V，B3 V，C3 V，由，由此可推斷此可推斷D點電勢點電勢D是多少？是多少？圖圖627解析：解析：法一：運用等勢面跟電場線垂直，勻強電法一：運用等勢面跟電場線垂直，勻強電場的等勢面和電場線都是等間距的平行的直線，場的等勢面和電場線都是等間距的平行的直線，可以先選取一條直線，在直線上找出與可以先選取一條直線，在直線上找出與A、B、C、D四點對應電勢相等的點，由此確定與四點對應電勢相等的點，由此確定與D點等勢的點等勢的電勢，從而確定電勢，從而確定D點的電勢點的電勢法二：由勻強電場的特點知，在勻強電法二：由勻強電場的特點知，在勻強電場中，相互平行的相等的線段的兩端點場中，相互平行的相等的線段的兩端點電勢差相等，故有電勢差相等，故有UABUDC.ABDC，所以所以D9 V.答案：答案：9 V 如圖如圖628所示，在所示，在O點放置一個正電點放置一個正電荷在過荷在過O點的豎直平面內(nèi)的點的豎直平面內(nèi)的A點，自由釋放一個點，自由釋放一個帶正電的小球，小球的質(zhì)量為帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q.小球小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O為圓心、為圓心、R為半徑的圓為半徑的圓(圖中實線表示圖中實線表示)相交于相交于B、C兩點，兩點，O、C在同一水平線上，在同一水平線上，BOC30，A距離距離OC的的豎直高度為豎直高度為h.若小球通過若小球通過B點的速度為點的速度為v，試求：，試求：電場中的能量問題電場中的能量問題例例3圖圖628(1)小球通過小球通過C點的速度大小點的速度大小(2)小球由小球由A到到C的過程中電勢能的增加量的過程中電勢能的增加量【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】在解決電場中的能量問題時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，常用到的基本規(guī)律有動能定理、能量守恒，有時也會用到功能關(guān)系有時也會用到功能關(guān)系應用動能定理解決問題需研究合外力的功應用動能定理解決問題需研究合外力的功(或或總功總功)應用能量守恒解決問題需注意電勢能和其他應用能量守恒解決問題需注意電勢能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化形式能之間的轉(zhuǎn)化應用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做應用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢能改變之間的對應關(guān)系功與電勢能改變之間的對應關(guān)系變式訓練變式訓練3如圖如圖629所示，虛線為靜電場中所示，虛線為靜電場中的等勢面的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面差相等，其中等勢面3的電勢為的電勢為0.一帶正電的點電一帶正電的點電荷在靜電力的作用下運動，經(jīng)過荷在靜電力的作用下運動，經(jīng)過a、b點時的動能點時的動能分別為分別為26 eV和和5 eV.當這一點電荷運動到某一位置，當這一點電荷運動到某一位置，其電勢能變?yōu)槠潆妱菽茏優(yōu)? eV時，它的動能應為時，它的動能應為()圖圖629A8 eVB13 eVC20 eV D34 eV解析：解析：選選C.由于正電荷由由于正電荷由a到到b動能減小了動能減小了21 eV，而電場中機械能和電勢能總和不變，故在等勢面而電場中機械能和電勢能總和不變，故在等勢面3的動能應為的動能應為12 eV，總能量為，總能量為12 eV012 eV.當當在所求位置時，因為電勢能為在所求位置時，因為電勢能為8 eV，所以動能，所以動能為為12 eV(8 eV)20 eV，故應選，故應選C. (滿分樣板滿分樣板15分分)(2011年杭州十四中檢測年杭州十四中檢測)一長為一長為L的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為帶電荷量為q的小球，處于如圖的小球，處于如圖6210所示的所示的水平向右的勻強電場中，開始時，將線與小球拉水平向右的勻強電場中，開始時，將線與小球拉成水平，然后釋放，小球由靜止開始向下擺動，成水平，然后釋放，小球由靜止開始向下擺動，當細線轉(zhuǎn)過當細線轉(zhuǎn)過60角時，小球到達角時，小球到達B點速度恰好為點速度恰好為零試求：零試求：力電綜合問題分析力電綜合問題分析例例4圖圖6210(1)AB兩點的電勢差兩點的電勢差UAB；(2)勻強電場的場強大??；勻強電場的場強大小；(3)小球到達小球到達B點時，細線對小球的拉力大小點時，細線對小球的拉力大小【思路點撥思路點撥】對帶電小球由對帶電小球由A到到B的過程應用的過程應用動能定理可求出動能定理可求出AB間的電勢差間的電勢差UAB，再根據(jù)，再根據(jù)UEd可求出電場強度；由小球到達可求出電場強度；由小球到達B點時的速點時的速度為零，沿半徑方向的合力為零可求出細線對度為零，沿半徑方向的合力為零可求出細線對小球的拉力小球的拉力圖圖6211【易誤警示易誤警示】小球到達小球到達B點的速度為零，但點的速度為零，但不是平衡狀態(tài)由不是平衡狀態(tài)由B點小球合力為零求出電場點小球合力為零求出電場強度的大小，再求電勢差的大小，是解答此題強度的大小，再求電勢差的大小，是解答此題時常見的錯誤時常見的錯誤