高考物理二輪復習 專題四 靜電場 第15課時 電場能的性質課件.ppt

第15課時電場能的性質 知識點一電勢能 b c 1 如圖1所示 一帶負電的粒子 沿著電場線從a點運動到b點的過程中 以下說法中正確的是 圖1 a 帶電粒子的電勢能越來越小b 帶電粒子的電勢能越來越大c 帶電粒子受到的靜電力一定越來越小d 帶電粒子受到的靜電力做正功 解析帶負電的粒子所受靜電力方向與電場線方向相反 所以當帶負電的粒子沿著電場線從a點運動到b點的過程中 靜電力做負功 電勢能越來越大 選項a d錯誤 b正確 電場線的疏密表示場強的大小 所以ea eb 帶電粒子受到的靜電力一定越來越大 選項c錯誤 答案b 2 如圖2所示 固定在q點的正點電荷的電場中有m n兩點 已知rm rn 下列敘述正確的是 圖2 a 若把一正的試探電荷從m點沿直線移到n點 則靜電力對該電荷做功 電勢能增加b 若把一正的試探電荷從m點沿直線移到n點 則該電荷克服靜電力做功 電勢能增加 c 若把一負的試探電荷從m點沿直線移到n點 則靜電力對該電荷做功 電勢能減少d 若把一負的試探電荷從m點沿直線移到n點 再從n點沿不同路徑移回到m點 則該電荷克服靜電力做的功等于靜電力對該電荷所做的功 電勢能不變解析由正點電荷產生的電場的特點可知 正試探電荷從m點到n點 靜電力做正功 電勢能減小 故選項a b錯誤 負電荷由m點到n點 克服靜電力做功 電勢能增加 故選項c錯誤 靜電力做功與路徑無關 負試探電荷又回到m點 則整個過程中靜電力不做功 電勢能不變 故選項d正確 答案d 知識點二電勢 b c 3 如圖3所示 q是帶正電的點電荷 p1 p2為其電場中的兩點 若e1 e2為p1 p2兩點的電場強度的大小 1 2為p1 p2兩點的電勢 則 圖3 a e1 e2 1 2b e1 e2 1 2c e1 e2 1 2d e1 e2 1 2解析由點電荷電場線分布以及電勢與電場線的關系可知選項a正確 答案a 4 在點電荷q形成的電場中有一點a 當一個 q的檢驗電荷從電場的無限遠處移到電場中的a點時 靜電力做的功為w 則檢驗電荷在a點的電勢能及電場中a點的電勢分別為 答案a 知識點三電勢差 b c 5 關于電勢差 下列說法正確的是 a 電勢差就是電場強度的差值b 電勢差就是電勢能的差值c 電場中任意兩點間一定存在電勢差d 電場中有電勢差的地方一定有電壓 解析電勢差指的是電場中兩點間電勢的差值 選項a b錯誤 電場中沿電場線方向電勢降低 會存在電勢差 但并不是說任意兩點間都存在電勢差 比如電勢相等的兩點間就沒有電勢差 選項c錯誤 電勢差就是電壓 所以有電勢差的地方就一定有電壓 選項d正確 答案d 6 電荷q在電場中某兩點間移動時 靜電力做功為w 由此可算出兩點間的電勢差為u 若讓電荷量為2q的電荷在電場中的這兩點間移動 則 解析電勢與電勢差是電場本身的性質 與試探電荷無關 選項c對 d錯 由靜電力做功的公式w qu可知當電荷量為2q的電荷在兩點間移動時 靜電力做功為2w 選項a b錯 答案c 解析此公式只適合勻強電場 選項a錯誤 a b兩點間的電勢差不僅取決于場強的大小 還取決于沿電場方向的距離d a b間距離大 d不一定大 故選項b錯誤 勻強電場中的電場強度大小與a b兩點間的距離無關 是恒定的 選項c錯誤 公式中的d是勻強電場中a b所在的兩等勢面之間的距離 選項d正確 答案d 8 a b c是勻強電場中的三個點 各點電勢依次為10v 2v 6v 三點在同一平面上 下列圖中電場強度的方向表示正確的是 解析由于uab a b 8v 則ab中點處電勢為6v 因此c點與ab中點的電勢相同 c點與ab中點的連線則為一條等勢線 電場強度方向應垂直于該等勢線并且指向電勢較低的方向 故選項c正確 答案c 易混點一不能正確理解電場線 電勢 電勢能 等勢面之間的關系1 電場線與電場強度的關系 電場線越密的地方表示電場強度越大 電場線上某點的切線方向表示該點的電場強度方向 2 電場線與等勢面的關系 電場線與等勢面垂直 并從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面 3 電場強度大小與電勢無直接關系 零電勢可人為選取 電場強度的大小由電場本身決定 故電場強度大的地方 電勢不一定高 4 電勢能與電勢的關系 正電荷在電勢高的地方電勢能大 負電荷在電勢低的地方電勢能大 練1 如圖4所示 真空中的正點電荷放在o點 圖中畫出它產生的電場的六條對稱分布的電場線 以水平電場線上的o 點為圓心畫一個圓 與電場線分別相交于a b c d e 下列說法正確的是 圖4 a b e兩點的電場強度相同b a點電勢高于e點電勢c b c兩點間電勢差等于e d兩點間電勢差d 電子沿圓周由d運動到c 電場力做正功 解析b e兩點電場強度的大小相同 方向不同 a錯誤 在正電荷產生的電場中 離電荷越近 電勢越高 e點離電荷近 故電勢高 b錯誤 b e兩點和c d兩點分別到電荷的距離相同 故電勢相同 因此b c兩點間的電勢差等于e d兩點間的電勢差 c正確 電場力做功與初 末位置的電勢差有關 c d兩點的電勢差為零 故電場力做功為零 d錯誤 答案c 圖5圖6 結論2 勻強電場中若兩線段ab cd 且ab cd 則uab ucd 或 a b c d 如圖6所示 練2 如圖7所示 a b c d是勻強電場中的四個點 它們正好是一個梯形的四個頂點 電場線與梯形所在的平面平行 ab平行于cd 且ab邊長為cd邊長的一半 已知a點的電勢是3v b點的電勢是5v c點的電勢是7v 由此可知 d點的電勢為 圖7 a 1vb 2vc 3vd 4v 解析ab邊與cd邊相互平行 相等長度的兩點電勢差大小相等 a b兩點的電勢差為2v dc距離為ab的2倍 則d c兩點電勢差也是a b兩點間電勢差的2倍即4v d點的電勢為3v c正確 故正確答案為c 答案c 疑難點三電場中的功能關系1 求電場力做功的幾種方法 1 由公式w flcos 計算 此公式只適用于勻強電場 可變形為w eqlcos 2 由wab quab計算 此公式適用于任何電場 3 由電勢能的變化計算 wab epa epb 4 由動能定理計算 w電場力 w其他力 ek 2 電場中的功能關系 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 彈簧彈力之外 其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化 4 所有外力對物體所做的功等于物體動能的變化 練3 如圖8所示 平行金屬板a b水平正對放置 分別帶等量異號電荷 一帶電微粒水平射入板間 在重力和電場力共同作用下運動 軌跡如圖中虛線所示 那么 圖8 a 若微粒帶正電荷 則a板一定帶正電荷b 微粒從m點運動到n點電勢能一定增加c 微粒從m點運動到n點動能一定增加d 微粒從m點運動到n點機械能一定增加 解析微粒同時受到重力和電場力作用 由題中條件僅可判斷出重力與電場力合力向下 無法確定電場力的大小和方向 故只能確定合力對微粒做正功 其動能增大 其他結論均無法確定 故只有選項c正確 答案c 真題示例 例1 2016 4月浙江學考 如圖9所示 真空中有兩個點電荷q1 9 0 10 8c和q2 1 0 10 8c 分別固定在x坐標軸上 其中q1位于x 0處 q2位于x 6cm處 在x軸上 圖9 a 場強為0的點有兩處b 在x 6cm區(qū)域 電勢沿x軸正方向降低c 質子從x 1cm運動到x 5cm處 電勢能升高d 在0 x 6cm和x 9cm的區(qū)域 場強沿x軸正方向 答案d 例2 2016 10月浙江選考 如圖10為某一電場的電場線 m n p為電場線上的三個點 m n是同一電場線上兩點 下列判斷正確的是 圖10 a m n p三點中n點的場強最大b m n p三點中n點的電勢最高c 負電荷在m點的電勢能大于在n點的電勢能d 正電荷從m點自由釋放 電荷將沿電場線運動到n點 解析電場中電場線的疏密表示場強的大小 由題圖知n點場強最大 選項a正確 順著電場線方向電勢逐漸降低 n點的電勢最低 選項b錯誤 負電荷由m到n 電場力做負功 電勢能增加 所以epm epn 選項c錯誤 正電荷從m點自由釋放 在電場力的作用下運動 但是運動軌跡并不是電場線 選項d錯誤 答案a 沖刺訓練 1 在一個勻強電場中有a b兩點 相距為d 電場強度為e 把一個電荷量為q的正電荷由a點移到b點時 克服電場力做功為w 下列說法正確的是 a 該電荷在a點電勢能較b點大b a點電勢比b點電勢低c a b兩點電勢差大小一定為u ed 答案b 2 2016 浙江嘉興一中模擬 一個帶正電的質點 電荷量q 2 0 10 9c 在靜電場中由a點移動到b點 在這過程中除靜電力外 其他力做的功為6 0 10 5j 質點的動能增加了8 0 10 5j 則a b兩點間的電勢差uab為 a 1 104vb 1 104vc 4 104vd 7 104v 答案a 3 如圖11甲所示 ab是電場中的一條電場線 質子以某一初速度從a點出發(fā) 僅在電場力作用下沿直線從a點運動到b點 其v t圖象如圖乙所示 則下列說法正確的是 圖11 a 質子運動的加速度隨時間逐漸減小b 電場線的方向由a指向bc a b兩點電場強度的大小關系滿足ea ebd a b兩點的電勢關系滿足 a b解析由題圖可知 從a b 速度減小 所以電場力方向向左 電場線方向由b a 所以 a b 選項b錯誤 選項d正確 運動過程中加速度不變 所以該電場為勻強電場 ea eb 選項a c均錯誤 答案d 4 2016 浙江寧波學考模擬 如圖12空間中存在水平向左的勻強電場 在電場中將一帶電液滴從b點由靜止釋放 液滴沿直線由b運動到d 且直線bd方向與豎直方向成45 角 下列判斷正確的是 圖12 a 液滴帶正電荷b 液滴的電勢能減少c 液滴的重力勢能和電勢能之和不變d 液滴的電勢能和動能之和不變 解析帶電液滴受重力和電場力兩個力的作用 由靜止釋放后 沿直線由b運動到d 說明液滴所受合外力沿b到d的方向 又因為重力方向豎直向下 所以電場力的方向水平向右 而電場線水平向左 故帶電液滴帶負電 選項a錯誤 液滴沿直線由b運動到d的過程中 重力和電場力均做正功 重力勢能和電勢能都減少 選項b正確 c錯誤 重力和電場力合力所做的功 等于液滴動能的增量 又因為重力和電場力所做的功等于重力勢能和電勢能的減少量 故液滴的重力勢能 電勢能 動能三者之和不變 選項d錯誤 答案b 5 相距很近的一對帶等量異號電荷的平行金屬板 它們之間的電場除邊緣外 可看作勻強電場 其電場線分布如圖13所示 一個帶電粒子沿圖中軌跡穿過該電場 則從a運動到d的過程中 圖13 a 粒子的速度一直在增大b 粒子的電勢能一直在減小c 粒子在a點的電勢能