第4節(jié) 電勢能和電勢1.pptx

1 4電勢能和電勢 從能量的角度認(rèn)識電場 一 靜電力做功的特點(diǎn) b m a f q 把正電荷沿不同路徑從a點(diǎn)移到b電場力做功 甲 乙 丙 e 一 靜電力做功的特點(diǎn) 在勻強(qiáng)電場中移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力做的功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 對于非勻強(qiáng)電場也適用 重力做功與路徑無關(guān) 由初末位置的高度差來決定 重力做功的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化動(dòng)能的過程 那么電場力做功的過程是什么能轉(zhuǎn)化為什么能呢 做功的過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程 正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí) 靜電力做正功 電荷的電勢能減少 正電荷從b點(diǎn)移到a點(diǎn)時(shí) 靜電力做負(fù)功 即電荷克服靜電力做功 電荷的電勢能增加 二 電勢能 電勢能是電荷在電場中所具有的能量 二 電勢能 1 電荷在電場中具有與其位置有關(guān)的能量叫電勢能 2 電場力對電荷做正功 電荷的電勢能減小 電場力對電荷做負(fù)功 電荷的電勢能增大 電場力做的功等于電勢能的減少量 例1 如圖 在場強(qiáng)e 103n c的勻強(qiáng)電場中 點(diǎn)電荷q 1c從a移動(dòng)到b ab相距l(xiāng) 1m 電場力做功為多少 電勢能如何變化 電勢能減少 電荷在b點(diǎn)具有的電勢能多大 物體在b點(diǎn)具有的重力勢能多大 mg a b 設(shè)a點(diǎn)的重力勢能 wab epa epb 103j 重力勢能為負(fù)表示的物理意義是什么 設(shè)物體在重力作用下從 運(yùn)動(dòng)到b重力做功 例1 如圖 在場強(qiáng)e 103n c的勻強(qiáng)電場中 點(diǎn)電荷q 1c從a移動(dòng)到b ab相距l(xiāng) 1m 電場力做功為多少 電勢能如何變化 電荷在b點(diǎn)具有的電勢能多大 wab epa epb 103j 電勢能減少 設(shè)a點(diǎn)的電勢能 通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零 電荷在某點(diǎn)的電勢能 等于靜電力把它從該處移動(dòng)到零勢能位置所做的功 wab epa ep0 epa wab 電勢能為負(fù)表示電荷在該處的電勢能比零還要小 4 電勢能是電荷和電場所共有的 具有系統(tǒng)性 3 電勢能是相對的 與零電勢能面有關(guān) 5 電勢能是標(biāo)量 重力勢能和電勢能類比 重力場中 重力 地球和物體之間存在的吸引力 電場中 電場力 電荷之間的作用力 有重力就有重力勢能ep mgh 有電場力就有相應(yīng)的能 叫電勢能ep ep由物體和地面間的相對位置決定 ep由電荷間的相對位置決定 w重 ep1 ep2 w電 epa epb 3 一個(gè)電荷只在電場力作用下從電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí) 電場力做了5 10 6j的功 那么 a 電荷在b處時(shí)將具有5 10 6j的電勢能b 電荷在b處將具有5 10 6j的動(dòng)能c 電荷的電勢能減少了5 10 6jd 電荷的動(dòng)能增加了5 10 6j cd 1 將帶電量為6 10 6c的負(fù)電荷從電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn) 克服電場力做了3 10 5j的功 再從b移到c 電場力做了1 2 10 5j的功 則 1 電荷從a移到b 再從b移到c的過程中電勢能共改變了多少 2 如果規(guī)定a點(diǎn)的電勢能為零 則該電荷在b點(diǎn)和c點(diǎn)的電勢能分別為多少 3 如果規(guī)定b點(diǎn)的電勢能為零 則該電荷在a點(diǎn)和c點(diǎn)的電勢能分別為多少 增加了1 8 10 5j epc 1 8 10 5j epc 1 2 10 5j epb 3 10 5j epa 3 10 5j 電勢能小結(jié) 1 電場力能夠?qū)Ψ湃肫渲械碾姾勺龉?所以電荷位于電場中具有能 這和能為電勢能 3 電勢能具有相對性 5 電場力做正功 電勢能減少 電場力做負(fù)功 電勢能增大 4 電勢能是標(biāo)量 但有正負(fù) 2 電勢能由電荷和電荷在電場中的相對位置決定 取o點(diǎn)的電勢能為零 則 epa qelcos 電荷電場中在某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值 1v 1j c 三 電勢 1 定義 2 公式 3 單位 伏特 v 計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號 對電勢概念的理解 1 電勢是表征電場中某點(diǎn)能的性質(zhì)的物理量 僅與電場中某點(diǎn)性質(zhì)有關(guān) 與電場力做功的值及試探電荷的電荷量 電性無關(guān) 2 與電勢能的情況相似 應(yīng)先確定電場中某點(diǎn)的電勢為零 通常取離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零 3 電勢是標(biāo)量 只有大小 沒有方向 負(fù)電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低 將一電量為的點(diǎn)電荷從電場外一點(diǎn)p移至電場中某點(diǎn)a 電場力做功 求a點(diǎn)的電勢 解 設(shè)場外一點(diǎn)p的電勢為 電場中兩點(diǎn)電勢高低的判斷方法 1 根據(jù)電場力做功來判斷 2 根據(jù)電荷電勢能的變化來判斷 1 在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷 電場力做正功電勢降 做負(fù)功電勢升 2 在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷 電場力做正功電勢升 做負(fù)功電勢降 1 在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷 電勢能增加電勢升 電勢能減小電勢降 電場中兩點(diǎn)電勢高低的判斷方法 3 根據(jù)電場線方向來判斷 2 根據(jù)電荷電勢能的變化來判斷 1 在兩點(diǎn)間移動(dòng)正電荷 電勢能增加電勢升 電勢能減小電勢降 2 在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷 電勢能增加電勢降 電勢能減小電勢升 電場線指向電勢降低的方向 有關(guān)電場中某點(diǎn)的電勢 下列說法中正確的是 a 由放在該點(diǎn)的電荷所具有的電勢能的多少?zèng)Q定b 由放在該點(diǎn)的電荷的電量多少來決定c 與放在該點(diǎn)的電荷的正負(fù)有關(guān)d 是電場本身的屬性 與放入該點(diǎn)的電荷情況無關(guān) d 如圖所示 a b為某電場線上的兩點(diǎn) 那么以下的結(jié)論正確的是 a 把正電荷從a移到b 電場力做正功 電荷的電勢能減少 電勢升高 b 把正電荷從a移到b 電場力做負(fù)功 電荷的電勢能增加 電勢降低 c 把負(fù)電荷從a移到b 電場力做正功 電荷的電勢能減少 電勢升高 d 把負(fù)電荷從a移到b 電場力做負(fù)功 電荷的電勢能增加 電勢降低 d a b 1 定義 電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面 2 等勢面是為了形象描述電場中各點(diǎn)電勢面人為畫出的曲面 四 等勢面 四 等勢面 3 等勢面的特點(diǎn) 1 沿著同一等勢面移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功 2 兩個(gè)電勢不同的等勢面不能相交 3 電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面 4 等勢面一定與電場線垂直 即跟場強(qiáng)方向垂直 5 等差等勢體分布越密 場強(qiáng)越大 分布越疏 場強(qiáng)越小 等勢面 幾種典型電場的等勢面 1 點(diǎn)電荷電場中的等勢面 以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面 等勢面 2 等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面 兩簇對稱曲面 等勢面 3 等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面 兩簇對稱曲面 帶電導(dǎo)體周圍的電場和等勢面 勻強(qiáng)電場的等勢面 小結(jié) 三 電勢1 定義 2 單位 伏特v1v 1j c3 沿電場線方向電勢降低4 電勢和電勢能都是相對的 且為標(biāo)量 正負(fù)號均表示大小5 已知電勢求電勢能 計(jì)算帶正負(fù)號 計(jì)算帶正負(fù)號 1 等勢面 電勢相等的點(diǎn)所構(gòu)成的面 2 典型電場的等勢面 點(diǎn)電荷電場 等量同種 異種點(diǎn)電荷電場 帶電導(dǎo)體的電場 勻強(qiáng)電場 四 等勢面 關(guān)于等勢面正確的說法是 a 電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)不受電場力作用 所以不做功b 等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等c 等勢面一定跟電場線垂直d 兩等勢面不能相交 cd 一個(gè)點(diǎn)電荷 從靜電場中的a點(diǎn)移至b點(diǎn) 其電勢能的變化為零 則 a a b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等b 該電荷一定沿等勢面移動(dòng)c 作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動(dòng)方向總是垂直的d a b兩點(diǎn)的電勢相等 d 如圖所示 虛線a b c表示靜電場中三個(gè)等勢面 它們的電勢分別是且 一帶正電的粒子射入電場中 其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中klmn所示 由圖可知 a 粒子從k到l的過程中 電場力做負(fù)功b 粒子從l到m的過程中 電場力做負(fù)功c 粒子從k到l的過程中 電勢能增加d 粒子從l到m的過程中 動(dòng)能減少 ac 一負(fù)電荷僅受電場力的作用 從電場中的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 在此過程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 則a b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度ea eb及電荷在ab兩點(diǎn)的電勢能epa epb之間的關(guān)系為 a ea ebb eaepb ad 如圖所示 三條平行等距直虛線表示電場中三個(gè)等勢面 電勢值分別為10v 20v 30v 實(shí)線是一帶負(fù)電的粒子 不計(jì)重力 在該區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡 對于軌跡上的a b c三點(diǎn)來說 a 粒子必先過a 再到b 然后到cb 粒子在三點(diǎn)受到的合力fa fb fcc 粒子在三點(diǎn)動(dòng)能大小為ekaepb epc b a b c 30v 20v 10v 在靜電場中 把一個(gè)電荷量q 2 0x10 5c的負(fù)電荷由m點(diǎn)移到n點(diǎn) 電場力做6 0x10 4j 由n點(diǎn)移到p點(diǎn) 電場力做負(fù)功1 0x10 3j 則m n p三點(diǎn)電勢高低關(guān)系是 若以n點(diǎn)為零電勢點(diǎn) 則m n p三點(diǎn)電勢為 若以m點(diǎn)為零電勢點(diǎn) 則m n p三點(diǎn)電勢為 如圖所示 a b c表示點(diǎn)電荷的電場中三個(gè)等勢面 它們的電勢分別為 一帶電粒子從等勢面a上某處由靜止釋放后 僅受電場力作用而運(yùn)動(dòng) 已知它以過等勢面b時(shí)的速率為v 則它經(jīng)過等勢面c時(shí)的速率為 a b c 一勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)方向是水平的 如圖所示 一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球 從 點(diǎn)出發(fā) 初速度的大小為v0 在電場力與重力作用下 恰能沿與場強(qiáng)的反方向 角的直線運(yùn)動(dòng) 求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其電勢能與在 點(diǎn)的電勢能之差 e o v0 如圖所示 在場強(qiáng)e 104n c的水平勻強(qiáng)電場中 有一根長l 15cm的細(xì)線 一端固定在o點(diǎn) 另一端系一個(gè)m 3g 帶電荷量q 2x10 6c的小球 當(dāng)細(xì)線處于水平位置時(shí) 小球從靜止開始釋放 則小球到達(dá)最低點(diǎn)b時(shí)的速度是 o a b e 若小球帶電荷量為q 3x10 6c 從a點(diǎn)靜止釋放 則到達(dá)b時(shí)的速度 在哪個(gè)位置時(shí)速度最大 阿爾法alpha 貝塔beta 伽瑪gamma 德爾塔delte 艾普西龍epsilon 捷塔zeta 依塔eta 西塔theta 艾歐塔iota 喀帕kappa 拉姆達(dá)lambda 繆mu 拗nu 克西xi 歐麥克輪omicron 派pi 柔rho 西格瑪sigma 套tau 宇普西龍upsilon faiphi 器chi 普賽psi 歐米伽omega 如圖所示 在等量正點(diǎn)電荷形成的電場中 它們連線的中垂面ab上 有一電子 從靜止開始由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中 a b相對o對稱 下列說法正確的是 a 電子的電勢能始終增多b 電子的電勢能始終減少c 電子的電勢能先減少后增加d 電子的電勢能先增加后減少 c 如圖所示 點(diǎn)電荷的靜電場中電場線用實(shí)線表示 但其方向未標(biāo)明 虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡 a b是軌跡上的兩點(diǎn) 若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受到電場力作用 根據(jù)此圖可作出正確判斷的是 a 帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)b 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的受力方向c 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的速度何處較大d 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的電勢能何處較大 e a b bcd 如圖所示 是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線 一個(gè)帶正電的粒子 不計(jì)重力 從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示 則該帶電粒子在a點(diǎn)的加速度一定在b點(diǎn)的加速度 帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能一定在b點(diǎn)的電勢能 填 大于 小于 式 等于 e n b a 小于 大于 f 一帶電油滴在勻強(qiáng)電場e中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示 電場方向豎直向下 若不計(jì)空氣阻力 則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中 能量變化情況為 a 動(dòng)能減小b 電勢能增加c 動(dòng)能和電勢能之和減少d 重力勢能和電勢能之和增