高中物理選修3-1第3講　.doc

第3講電勢(shì)能和電勢(shì)電勢(shì)差一、電勢(shì)能1電荷在電場(chǎng)中具有的與電荷位置有關(guān)的能量叫電荷的電勢(shì)能2單位： _.3矢標(biāo)性： _.4電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系： 電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能_，做功量等于_；電場(chǎng)對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能_，做功量等于_即WE，類比于WGEp.二、電勢(shì)1定義： 電勢(shì)實(shí)質(zhì)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_從某點(diǎn)移到_(零電勢(shì)點(diǎn))時(shí)電場(chǎng)力所做的功2定義式： AUA_.3單位： _.4矢標(biāo)性： _，但有正負(fù)，電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零勢(shì)點(diǎn)高還是低三、電勢(shì)差UAB1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)，_所做的功與_電荷量的比值，叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，用UAB表示2定義式： UAB_.3單位： _.4矢標(biāo)性： _，但有正負(fù)，正負(fù)表示電勢(shì)的高低四、等勢(shì)面1定義： 電場(chǎng)中_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)面一定跟電場(chǎng)線_；(2)電場(chǎng)線總是從_的等勢(shì)面指向_的等勢(shì)面；(3)任意兩等勢(shì)面都不會(huì)相交；(4)電荷在同一等勢(shì)面上移動(dòng)，電場(chǎng)力做的功為.(5)電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方，等差的等勢(shì)面較密電勢(shì)能電勢(shì)等勢(shì)面1電勢(shì)高低的判斷判斷角度判斷方法依據(jù)電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低依據(jù)電場(chǎng)力做功根據(jù)UAB，將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入，由UAB的正負(fù)判斷A、B的高低2電勢(shì)能大小的判斷判斷角度判斷方法做功判斷法電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加公式法將電荷量、電勢(shì)連同正負(fù)號(hào)一起代入公式Epq，正Ep的絕對(duì)值越大，電勢(shì)能越大；負(fù)Ep的絕對(duì)值越大，電勢(shì)能越小【典型例題1】 一正電荷處于電場(chǎng)中，在只受電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，tA，tB分別對(duì)應(yīng)電荷在A、B兩點(diǎn)的時(shí)刻，則下列說(shuō)法中正確的有() AA處的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B處的場(chǎng)強(qiáng) BA處的電勢(shì)一定低于B處的電勢(shì) C正電荷在A處的電勢(shì)能一定大于B處的電勢(shì)能 D由A至B的過(guò)程中，電場(chǎng)力一定對(duì)正電荷做負(fù)功溫馨提示解答此題時(shí)，首先要根據(jù)vt圖象分析出電荷的加速度變化、動(dòng)能變化，以此判斷電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)變化；注意此電荷為正電荷記錄空間【變式訓(xùn)練1】如圖所示，a、b、c為某個(gè)電場(chǎng)中同一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，其中c為ab的中點(diǎn)已知a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為a2V, b8V，則下列敘述正確的是() A該電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)一定為3V Ba點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea一定小于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Eb C正電荷從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能一定增大 D如果正電荷只受電場(chǎng)力作用，則從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中速度一定增大【典型例題2】 某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，以下說(shuō)法正確的是() Aa點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) Ba點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) C若將一試探電荷q由a點(diǎn)靜止釋放，它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) D若在d點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷Q，將一試探電荷q由a移至b的過(guò)程中，電勢(shì)能減少溫馨提示解答此題時(shí)，首先要知道沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低記錄空間【變式訓(xùn)練2】空間存在甲、乙兩相鄰的金屬球，甲球帶正電，乙球原來(lái)不帶電，由于靜電感應(yīng)，兩球在空間形成了如圖所示穩(wěn)定的靜電場(chǎng)實(shí)線為其電場(chǎng)線，虛線為其等勢(shì)線，A、B兩點(diǎn)與兩球球心連線位于同一直線上，C、D兩點(diǎn)關(guān)于直線AB對(duì)稱，則() AA點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)相同 BC點(diǎn)和D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功 D負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小4依據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線(或等勢(shì)面)來(lái)判斷有關(guān)問(wèn)題此類問(wèn)題應(yīng)掌握以下幾個(gè)要點(diǎn)：(1)帶電粒子的軌跡的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向(2)帶點(diǎn)粒子所受合力(往往僅為電場(chǎng)力)應(yīng)指向軌跡曲線的凹側(cè)，再依電場(chǎng)線與等勢(shì)線處處垂直以及電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)同向或反向，即可確定準(zhǔn)確的力的方向(3)在一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若合力與速度方向的夾角小于90，則合力做正功，動(dòng)能增加；若夾角大于90，則合力做負(fù)功，動(dòng)能減??；若夾角總等于90，則動(dòng)能不變電勢(shì)能變化與動(dòng)能變化相反【典型例題3】 如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為a、b、c，abc，一帶正電的粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示，由圖可知() A粒子從K到L的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功 B粒子從L到M的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功 C粒子從K到L的過(guò)程中，電勢(shì)能增加 D粒子從L到M的過(guò)程中，動(dòng)能減少溫馨提示解答此題時(shí)，首先根據(jù)軌跡判斷電場(chǎng)力大致指向，以此來(lái)判斷電場(chǎng)力做功問(wèn)題記錄空間【變式訓(xùn)練3】如圖所示，一帶電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在電場(chǎng)力作用下形成圖中所示的運(yùn)動(dòng)軌跡M和N是軌跡上的兩點(diǎn)，其中M點(diǎn)是軌跡的最右點(diǎn)不計(jì)重力，下列表述正確的是() A粒子在M點(diǎn)的速率最大 B粒子所受電場(chǎng)力沿電場(chǎng)方向 C粒子在電場(chǎng)中的加速度不變 D粒子在電場(chǎng)中的電勢(shì)能始終在增加電勢(shì)差1勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度在方向上的關(guān)系：由圖可知，由A點(diǎn)沿AB、AC、AD、AF路徑電勢(shì)均降落，且UABUACUADUAF，其中AB路徑電勢(shì)降落最快(單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差最大)由此可知：電勢(shì)降落最快的方向是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向2勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差在數(shù)值上的關(guān)系：E或UEd說(shuō)明：(1)上式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)；(2)上式中U為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，d為兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向間的距離(即兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間的距離)；(3)電場(chǎng)強(qiáng)度的單位：1 N/C1 V/m.【典型例題4】 如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，ab5 cm，bc12 cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60角，一個(gè)電荷量為q4108 C的正電荷從a移到b電場(chǎng)力做功為W11.2107 J，求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；(2)電荷從b移到c，電場(chǎng)力做功W2；(3)a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uac.溫馨提示由于電場(chǎng)力做的功WqU與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置間的電勢(shì)差有關(guān)，故可據(jù)已知的電場(chǎng)力做功先求電勢(shì)差，再據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系確定場(chǎng)強(qiáng)E，反之亦然記錄空間【變式訓(xùn)練4】如圖所示，用長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線拴一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))懸掛于O點(diǎn)，整個(gè)裝置處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中將小球拉至使懸線呈水平的位置A后，由靜止開(kāi)始將小球釋放，小球從A點(diǎn)開(kāi)始向下擺動(dòng)，當(dāng)懸線轉(zhuǎn)過(guò)60角到達(dá)位置B時(shí)，速度恰好為零求：(1)B、A兩點(diǎn)的電勢(shì)差UBA；(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E.隨堂 演練1關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)和電勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是() A在電場(chǎng)中，電勢(shì)高的地方，電荷在該點(diǎn)具有的電勢(shì)能就大 B在電場(chǎng)中，電勢(shì)高的地方，放在該點(diǎn)的電荷的電荷量越大，它所具有的電勢(shì)能也越大 C在電場(chǎng)中電勢(shì)高的點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度一定大 D在負(fù)的點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)中的任何一點(diǎn)上，正電荷所具有的電勢(shì)能一定小于負(fù)電荷所具有的電勢(shì)能2如圖所示，在光滑絕緣的水平面上放置兩個(gè)帶正電、電量不同的小球Q1和Q2，則由靜止釋放后()第2題圖 A兩球的加速度逐漸增大 B兩小球的電勢(shì)能逐漸減少 C兩小球受到的庫(kù)侖力不做功 D兩小球受到的庫(kù)侖力大小不相等第3題圖3如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心，半徑R0.1m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E100V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差可表示為() AUOP10sin(V) BUOP10sin(V) CUOP10cos(V) DUOP10cos(V)4如圖所示，水平放置的帶電平行板M、N，相距10 cm，A點(diǎn)距M板0.3 cm，AB間距為10 cm，且與水平方向成30角，將一電荷q2.0106 C的電荷由A點(diǎn)沿AB線移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為1.6106 J.第4題圖試求：(1)板間電場(chǎng)強(qiáng)度；(2)MN兩板間電勢(shì)差；(3)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能5如圖所示，正點(diǎn)電荷2Q、Q分別置于M、N兩點(diǎn)，O點(diǎn)為MN連線的中點(diǎn)點(diǎn)a、b在MN連線上，點(diǎn)c、d在MN垂線上，它們都關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱下列說(shuō)法正確的是()第5題圖 AO點(diǎn)的電勢(shì)高于c點(diǎn)的電勢(shì) Ba、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 D將電子沿直線從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)電子先做負(fù)功后做正功6a、 b、 c、 d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場(chǎng)線與矩形所在的平面平行已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20 V, b點(diǎn)的電勢(shì)為24 V,