高三復(fù)習(xí)物理課件：電場(chǎng)中能的性質(zhì)

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 第2講電場(chǎng)中能的性質(zhì) 第九章 電場(chǎng) 3 一 電勢(shì)差1 定義 電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí) 電場(chǎng)力所做的功WAB與該電荷電荷量q的比值WAB q就叫做AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差 用UAB表示 2 定義式 3 單位 伏特 1V 1J C 4 4 電勢(shì)差是標(biāo)量 當(dāng)有正負(fù)號(hào)時(shí) 正負(fù)代表電勢(shì)的高低 5 電勢(shì)差也等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)之差UAB A BUBA B A6 電勢(shì)差由電場(chǎng)的性質(zhì)決定 與零電勢(shì)點(diǎn)選擇無關(guān) UAB UBA 5 二 電勢(shì)1 定義 電勢(shì)實(shí)際上是和標(biāo)準(zhǔn)位置的電勢(shì)差 即電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì) 在數(shù)值上等于把1C正電荷從某點(diǎn)移到標(biāo)準(zhǔn)位置 零電勢(shì)點(diǎn) 時(shí)靜電力所做的功 2 定義式 3 單位 伏特 1V 1J C 6 4 電勢(shì)是標(biāo)量 當(dāng)有正負(fù)號(hào)時(shí) 電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高還是低 5 相對(duì)性 電勢(shì)是相對(duì)的 只有選定零電勢(shì)點(diǎn)的位置才能確定電勢(shì)的值 通常取無限遠(yuǎn)或地球的電勢(shì)為零 6 高低判斷 順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低 7 三 電勢(shì)能1 定義 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這一點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處 電勢(shì)為零 靜電力所做的功 2 定義式 Ep q 3 單位 焦耳 J 4 是標(biāo)量 當(dāng)有正負(fù)號(hào)時(shí) 電勢(shì)能的正負(fù)表示該點(diǎn)電勢(shì)能比零電勢(shì)能點(diǎn)高還是低 8 關(guān)于電勢(shì)與電勢(shì)能的說法正確的是 A 電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大B 在電場(chǎng)中的某點(diǎn) 電量大的電荷具有的電勢(shì)能比電量小的電荷具有的電勢(shì)能大C 正電荷形成的電場(chǎng)中 正電荷具有的電勢(shì)能比負(fù)電荷具有的電勢(shì)能大D 負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中 正電荷具有的電勢(shì)能比負(fù)電荷具有的電勢(shì)能小 CD 9 正電荷在電勢(shì)高處的電勢(shì)能比電勢(shì)低處的電勢(shì)能大 負(fù)電荷則反之 所以A錯(cuò) 當(dāng)具有的電勢(shì)為正值時(shí) 電量大的電荷具有的電勢(shì)能大于電量小的電荷具有的電勢(shì)能 當(dāng)電勢(shì)為負(fù)值 恰好相反 所以B錯(cuò) 正電荷形成的電場(chǎng)中 電勢(shì)為正值 這樣電勢(shì)與正電荷的電量來積為正值 而負(fù)電荷在正電荷形成的電場(chǎng)中電勢(shì)能為負(fù)值 因此C正確 負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中 電勢(shì)為負(fù)值 因而正電荷具有的電勢(shì)能為負(fù)值 負(fù)電荷具有的電勢(shì)能為正值 所以D正確 10 四 等勢(shì)面1 定義 電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面 2 等勢(shì)面的特點(diǎn) 1 等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等 在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功 2 等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直 而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面 11 3 規(guī)定 畫等勢(shì)面 線 時(shí) 相鄰兩等勢(shì)面 或線 間的電勢(shì)差相等 這樣 在等勢(shì)面 線 密處場(chǎng)強(qiáng)大 等勢(shì)面 線 疏處場(chǎng)強(qiáng)小 4 任意兩個(gè)等勢(shì)面不相交 5 幾種常見的等勢(shì)面 12 13 如圖9 2 1所示 在等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中 將一個(gè)正的試探電荷由a點(diǎn)沿直線移到O點(diǎn) 再沿直線由O點(diǎn)移到c點(diǎn) 在該過程中 試探電荷的電勢(shì)能如何改變 圖9 2 1 14 根據(jù)電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布可知 試探電荷由a點(diǎn)沿直線移到O點(diǎn) 電場(chǎng)力做正功 再沿直線由O點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中 電荷沿等勢(shì)面運(yùn)動(dòng) 電場(chǎng)力不做功 電勢(shì)能不變化 故全過程試探電荷電勢(shì)能先減小后不變 15 五 靜電感應(yīng)1 靜電感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下重新分布 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量正 負(fù)電荷的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng) 這種正 負(fù)電荷叫做感應(yīng)電荷 16 2 靜電平衡狀態(tài)發(fā)生靜電感應(yīng)時(shí) 導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng) 使導(dǎo)體中的正 負(fù)電荷重新分布 這時(shí)感應(yīng)的正 負(fù)電荷產(chǎn)生的附加場(chǎng)強(qiáng)E 的大小等于外場(chǎng)強(qiáng)E0 方向相反 使導(dǎo)體中的合場(chǎng)強(qiáng)為零 導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷不再定向移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài) 17 3 導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡的特點(diǎn) 1 導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)處處為零 即 E E0 E 0 2 導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體 表面是一個(gè)等勢(shì)面 3 導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向都跟表面垂直 即電場(chǎng)線跟表面垂直 18 4 帶電導(dǎo)體的凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上 且表面上的電荷分布與表面彎曲半徑有關(guān) 尖端部分電荷密度大 該處的場(chǎng)強(qiáng)也大 4 靜電屏蔽導(dǎo)體殼內(nèi)的區(qū)域不受外部電場(chǎng)影響或接地導(dǎo)體殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)不影響外部的現(xiàn)象叫做靜電屏蔽 19 一金屬球 原來不帶電 現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN 如圖9 2 2所示 金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a b c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea Eb Ec 三者相比 A Ea最大B Eb最大C Ec最大D Ea Eb Ec 圖9 2 2 C 20 處于靜電平衡的導(dǎo)體 內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零 而a b c三點(diǎn)都在球內(nèi) 感應(yīng)電荷在球內(nèi)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小應(yīng)等于帶電導(dǎo)體MN在這一點(diǎn)形成電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小 方向應(yīng)相反 而c點(diǎn)離帶電體MN較近 MN在c點(diǎn)形成的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)較大 感應(yīng)電荷在c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)也較大 兩者大小相等 方向相反 c點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零 C正確 21 空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng) 有一電荷量為q q 0 質(zhì)量為m的粒子從O點(diǎn)以速率v0射入電場(chǎng) 運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速率為2v0 現(xiàn)有另一電荷量為 q 質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點(diǎn)射入該電場(chǎng) 運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速率為3v0 若忽略重力的影響 則 AD 22 A 在O A B三點(diǎn)中 B點(diǎn)電勢(shì)最高B 在O A B三點(diǎn)中 A點(diǎn)電勢(shì)最高C OA間的電勢(shì)差比BO間的電勢(shì)差大D OA間的電勢(shì)差比BA間的電勢(shì)差小電勢(shì) 電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功 23 正電荷由O到A 動(dòng)能變大 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減小 電勢(shì)也減小 O點(diǎn)電勢(shì)較高 負(fù)電荷從O到B速度增大 電場(chǎng)力也做正功 電勢(shì)能減小 電勢(shì)升高 B點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)高 所以B點(diǎn)電勢(shì)最高 A對(duì) 24 故D對(duì) 25 從題圖可以看出P點(diǎn)的電場(chǎng)線的密集程度大于Q點(diǎn)的密集程度 故P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 因電場(chǎng)線的方向由P指向Q 而沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低 P點(diǎn)的電勢(shì)高于Q點(diǎn)的電勢(shì) 故A項(xiàng)正確 26 如圖9 2 6所示 MN為一固定的豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿 桿與以正點(diǎn)電荷Q為圓心 r為半徑的圓周交于B C兩點(diǎn) B C相距h 穿在桿上的質(zhì)量為m 電量為q的帶正電小球從桿上A點(diǎn)由靜止起下滑 已知A B間的距離亦為h 小球到達(dá)C點(diǎn)的速度大小為求 1 小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小 2 A B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB為多少 靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)中帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 圖9 2 6 27 1 以小球?yàn)檠芯繉?duì)象 小球從B到C的過程中 受豎直向下的重力 還受Q對(duì)它的電場(chǎng)力 變力 和桿對(duì)它的向左的彈力 重力對(duì)它做的功 W重2 mgh 彈力對(duì)它做的功 W彈2 0 電場(chǎng)力對(duì)它做的功 W電2 q B C 注意到B C兩點(diǎn)到Q的距離相等 都等于r B C兩點(diǎn)等電勢(shì) 可知W電2 0 28 W總2 W重2 W彈2 W電2 mgh Ek2 mvC2 2 mvB2 2 由動(dòng)能定理W總2 Ek2 并注意到可得 29 2 我們?cè)賮硌芯啃∏驈腁運(yùn)動(dòng)到B的過程 對(duì)此過程用動(dòng)能定理有 W重1 W電1 W彈1 Ek1 mgh q A B EkB EkA UAB mgh 2q A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高 mgh 2q 即A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低mgh 2q 30 1 在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中 只有重力和電場(chǎng)力做功 動(dòng)能 電勢(shì)能 重力勢(shì)能三者之和不變 應(yīng)選D 2 由于運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力變化 重力不變 支持力總是與導(dǎo)軌垂直 故質(zhì)點(diǎn)所受的合力變化 質(zhì)點(diǎn)應(yīng)做加速度變化的運(yùn)動(dòng) 選D 31 3 連接OD 由幾何知識(shí)知OD OC l 表明D C兩點(diǎn)為 Q產(chǎn)生電場(chǎng)中等勢(shì)面上的兩點(diǎn) 即m從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn) 電場(chǎng)力不做功 D到C的過程中m的機(jī)械能守恒 設(shè)D點(diǎn)的速度為v 則有 32 得質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)受三個(gè)力的作用 電場(chǎng)力方向指向點(diǎn)B 重力mg 方向豎直向下 支持力FN 方向垂直于斜面向上 如下圖所示 由牛頓第二定律 33 如圖9 2 8所示 將不帶電的導(dǎo)體BC放在帶正電的金屬球A附近 當(dāng)導(dǎo)體BC達(dá)到靜電平衡后 則下列說法正確的有 A 用導(dǎo)線連接BC兩端 導(dǎo)線中有瞬間電流通過B 用手摸一下導(dǎo)體B端可使導(dǎo)體帶正電C 導(dǎo)體C端電勢(shì)高于B端電勢(shì)D B和C端感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿BC方向逐漸減小 圖9 2 8 D 34 靜電感應(yīng)與靜電平衡 靜電平衡后 BC內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零 整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體 故A C都錯(cuò)了 根據(jù)導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線分布 可判定導(dǎo)體BC的電勢(shì)比無窮遠(yuǎn)處 大地 的電勢(shì)要高 故把導(dǎo)體B端或C端接地時(shí) 將有電子從大地流向?qū)w 導(dǎo)體將帶負(fù)電 B錯(cuò) 導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí) 導(dǎo)體外部的電場(chǎng)跟感應(yīng)電場(chǎng)相平衡 因此可以根據(jù)外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部的分布情況來確定感應(yīng)電荷電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部的分布情況 35 由于靜電平衡 金屬板是一個(gè)等勢(shì)體 且電勢(shì)為零 金屬板接地 金屬板的左側(cè)不帶電 右側(cè)帶負(fù)電 a b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不為零 它們的場(chǎng)強(qiáng)方向均垂直于金屬板平面 由于a點(diǎn)離 Q比b點(diǎn)近 場(chǎng)強(qiáng)大 綜上所述 B C D正確 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全