第一章-第3-4節(jié)-電場強(qiáng)度-電勢能和電勢

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第3節(jié)電場強(qiáng)度要點(diǎn)一 電場強(qiáng)度的理解1電場的最基本的性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，描述這一性質(zhì)的物理量就是電場強(qiáng)度2電場強(qiáng)度是采用比值定義法定義的即E，q為放入電場中某點(diǎn)的試探電荷的電荷量，F(xiàn)為電場對試探電荷的靜電力用比值法定義物理量是物理學(xué)中常用的方法，如速度、加速度、角速度、功率等這樣在定義一個新物理量的同時，也確定了這個新物理量與原有物理量之間的關(guān)系3電場強(qiáng)度的定義式給出了一種測量電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方法，但電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與試探電荷無關(guān)，比值是一定的要點(diǎn)二 點(diǎn)電荷、等量同種(異種)電荷電場線的分布情況和特殊位置場強(qiáng)的對比1點(diǎn)電荷形成的電場中電場線的分

2、布特點(diǎn)(如圖133所示)圖133(1)離點(diǎn)電荷越近，電場線越密集，場強(qiáng)越強(qiáng)(2)若以點(diǎn)電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同2等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中電場線的分布特點(diǎn)(如圖134所示)圖134(1)兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)，電場線方向從正電荷指向負(fù)電荷(2)兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(中垂線)上，電場線方向均相同，即場強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(線)垂直在中垂面(線)上到O點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場強(qiáng)相等(O為兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn))(3)在中垂面(線)上的電荷受到的靜電力的方向總與中垂面(線)垂直，因此，在中垂面(線)上移動電荷時靜電力不做功3等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中

3、電場線的分布特點(diǎn)(如圖135所示)圖135(1)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為零，此處無電場線(2)中點(diǎn)O附近的電場線非常稀疏，但場強(qiáng)并不為零(3)兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上，場強(qiáng)方向總沿面(線)遠(yuǎn)離O(等量正電荷)(4)在中垂面(線)上從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強(qiáng)先變強(qiáng)后變?nèi)?勻強(qiáng)電場中電場線分布特點(diǎn)(如圖136所示)圖136電場線是平行、等間距的直線，電場方向與電場線平行5等量異種電荷和等量同種電荷連線上以及中垂線上電場強(qiáng)度各有怎樣的規(guī)律？(1)等量異種點(diǎn)電荷連線上以中點(diǎn)O場強(qiáng)最小，中垂線上以中點(diǎn)O的場強(qiáng)為最大；等量同種點(diǎn)電荷連線上以中點(diǎn)電場強(qiáng)度最小，等于零因無限遠(yuǎn)處場強(qiáng)E0

4、，則沿中垂線從中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處，電場強(qiáng)度先增大后減小，之間某位置場強(qiáng)必有最大值(2)等量異種點(diǎn)電荷連線和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)對稱處的場強(qiáng)相同；等量同種點(diǎn)電荷連線和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)對稱處的場強(qiáng)大小相等、方向相反.1.電場線是帶電粒子的運(yùn)動軌跡嗎？什么情況下電場線才是帶電粒子的運(yùn)動軌跡？(1)電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡的比較電場線運(yùn)動軌跡(1)電場中并不存在，是為研究電場方便而人為引入的(2)曲線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，同時也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向，即正電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生加速度的方向(1)粒子在電場中的運(yùn)動軌跡是客觀存在的(2)軌跡上每一點(diǎn)的切線方向即為粒子在該點(diǎn)的速度方向，但加速度的

5、方向與速度的方向不一定相同(2)電場線與帶電粒子運(yùn)動軌跡重合的條件電場線是直線帶電粒子只受靜電力作用，或受其他力，但方向沿電場線所在直線帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線2電場強(qiáng)度的兩個計(jì)算公式E與Ek有什么不同？如何理解Ek？(1)關(guān)于電場強(qiáng)度的兩個計(jì)算公式的對比區(qū)別公式公式分析物理含義引入過程適用范圍Eq是試探電荷，本式是測量或計(jì)算場強(qiáng)的一種方法是電場強(qiáng)度大小的定義式由比值法引入，E與F、q無關(guān)，反映某點(diǎn)電場的性質(zhì)適用于一切電場EkQ是場源電荷，它與r都是電場的決定因素是真空中點(diǎn)電荷場強(qiáng)的決定式由E和庫侖定律導(dǎo)出真空中的點(diǎn)電荷特別提醒明確區(qū)分“場源電荷”和“試探電荷”電場由場

6、源電荷產(chǎn)生，某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E由場源電荷及該點(diǎn)到場源電荷的距離決定E不能理解成E與F成正比，與q成反比Ek只適用于真空中的點(diǎn)電荷(2)對公式Ek的理解r0時，E是錯誤的，因?yàn)橐咽チ恕包c(diǎn)電荷”這一前提在以Q為中心，以r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，但方向不同，在點(diǎn)電荷Q的電場中不存在場強(qiáng)相等的兩點(diǎn)一、場強(qiáng)的公式【例1】 下列說法中，正確的是()A在一個以點(diǎn)電荷為中心，r為半徑的球面上各處的電場強(qiáng)度都相同BEk僅適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場C電場強(qiáng)度的方向就是放入電場中的電荷受到的靜電力的方向D電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的方向與試探電荷的正負(fù)無關(guān)答案BD解析因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度是矢量，有方向，故A錯誤；Ek僅適

7、用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場，B正確；電場強(qiáng)度的方向就是放入電場中的正電荷受到的靜電力的方向，C錯誤；電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)僅由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，故D正確二、電場線的理解【例2】 如圖137所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場線，若帶電粒子q(|Q|q|)，由a運(yùn)動到b，靜電力做正功已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受靜電力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是()圖137A若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbB若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbD若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)aEb，所以帶電粒子q在a點(diǎn)所受靜電力大，即FaFb；若Q帶正電，正電荷從a到b靜電力做正功，若Q帶負(fù)電，正電荷從a到b

8、靜電力做負(fù)功，故A項(xiàng)正確.1.由電場強(qiáng)度的定義式E可知，在電場中的同一點(diǎn)()A電場強(qiáng)度E跟F成正比，跟q成反比B無論試探電荷所帶的電荷量如何變化，始終不變C電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)為零，則在該點(diǎn)的電荷受到的靜電力一定為零D一個不帶電的小球在P點(diǎn)受到的靜電力為零，則P點(diǎn)的場強(qiáng)一定為零答案BC解析電場強(qiáng)度是由電場本身所決定的物理量，是客觀存在的，與放不放試探電荷無關(guān)電場的基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有靜電力的作用，F(xiàn)Eq.若電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)E0，那么F0，若小球不帶電q0，F(xiàn)也一定等于零，選項(xiàng)B、C正確場強(qiáng)是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量，是描述電場本身性質(zhì)的物理量2如圖138所示是靜電場的一部分電場分布，圖

9、138下列說法中正確的是()A這個電場可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場B點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處受到的靜電力比在B點(diǎn)處受到的靜電力大C點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時加速度比在B點(diǎn)處的瞬時加速度小(不計(jì)重力)D負(fù)電荷在B點(diǎn)處所受到的靜電力的方向沿B點(diǎn)切線方向答案B解析負(fù)點(diǎn)電荷的電場線是自四周無窮遠(yuǎn)處從不同方向指向負(fù)電荷的直線，故A錯電場線越密的地方場強(qiáng)越大，由圖知EAEB，又因FqE，得FAFB，故B正確由a，aF，而FE，EAEB，所以aAaB，故C錯B點(diǎn)的切線方向即B點(diǎn)場強(qiáng)方向，而負(fù)電荷所受靜電力方向與其相反，故D錯3.圖139場源電荷Q2104 C，是正點(diǎn)電荷；檢驗(yàn)電荷q2105 C，是負(fù)點(diǎn)電荷，它們相距r2 m，且

10、都在真空中，如圖139所示求：(1)q在該點(diǎn)受的靜電力(2)q所在的B點(diǎn)的場強(qiáng)EB.(3)只將q換為q4105 C的正點(diǎn)電荷，再求q在B點(diǎn)的受力及B點(diǎn)的場強(qiáng)(4)將檢驗(yàn)電荷移去后再求B點(diǎn)場強(qiáng)答案(1)9 N，方向在A與B的連線上，且指向A(2)4.5105 N/C，方向由A指向B(3)18 N，方向由A指向B4.5105 N/C，方向由A指向B(4)4.5105 N/C，方向由A指向B解析(1)由庫侖定律得Fk9109 N9 N方向在A與B的連線上，且指向A.(2)由電場強(qiáng)度的定義：Ek所以E9109 N/C4.5105 N/C方向由A指向B.(3)由庫侖定律Fk9109 N18 N方向由A指

11、向B，Ek4.5105 N/C方向由A指向B.(4)因E與q無關(guān)，q0也不會影響E的大小與方向，所以移去q后場強(qiáng)不變.題型一 電場強(qiáng)度和電場線 圖1是點(diǎn)圖1電荷Q周圍的電場線，以下判斷正確的是()AQ是正電荷，A的電場強(qiáng)度大于B的電場強(qiáng)度BQ是正電荷，A的電場強(qiáng)度小于B的電場強(qiáng)度CQ是負(fù)電荷，A的電場強(qiáng)度大于B的電場強(qiáng)度DQ是負(fù)電荷，A的電場強(qiáng)度小于B的電場強(qiáng)度思維步步高 電場強(qiáng)度的定義是什么？在點(diǎn)電荷周圍的電場分布情況與點(diǎn)電荷的帶電性質(zhì)有無關(guān)系？電場強(qiáng)度和電場線有什么關(guān)系？解析正點(diǎn)電荷的電場是向外輻射狀的，電場線密的地方電場強(qiáng)度大所以A正確答案A拓展探究 圖2中的實(shí)線表示電場線，圖2虛線表示

12、只受靜電力作用的帶正電粒子的運(yùn)動軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)，可以判定()A粒子在M點(diǎn)受到的靜電力大于在N點(diǎn)受到的靜電力B粒子在M點(diǎn)受到的靜電力小于在N點(diǎn)受到的靜電力C不能判斷粒子在M點(diǎn)受到的靜電力和粒子在N點(diǎn)受到的靜電力哪個大D以上說法都不對答案B解析電場線越密，場強(qiáng)越大，同一粒子受到的靜電力越大，選項(xiàng)B正確可以在該題目的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究幾種常見電場中不同位置的電場強(qiáng)度的分布情況，例如等量同種電荷或者等量異種電荷等. 題型二 電場強(qiáng)度的疊加 如圖3所示，圖3在y軸上關(guān)于O點(diǎn)對稱的A、B兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷Q，在x軸上C點(diǎn)有點(diǎn)電荷Q，且COOD，ADO60.根據(jù)上述說明，在x軸上場強(qiáng)為零的

13、點(diǎn)為_思維步步高 等量同種電荷的電場分布情況是什么樣的？等量同種電荷在x軸上產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度的分布情況如何？在C點(diǎn)的右側(cè)由Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度如何？解析在x軸上由Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向沿水平方向，在C點(diǎn)右側(cè)水平向左，左側(cè)水平向右，要想和等量的正電荷在x軸上產(chǎn)生的合場強(qiáng)為零，該點(diǎn)應(yīng)該出現(xiàn)在C點(diǎn)的右側(cè)，距離A、B、C三個電荷相同的D點(diǎn)上答案D點(diǎn)拓展探究 如果C點(diǎn)沒有電荷的存在，x軸上電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)是_答案O點(diǎn)解析C點(diǎn)如果沒有電荷存在，則變成等量同種電荷的電場，應(yīng)該是O點(diǎn)處的場強(qiáng)為零兩個或兩個以上的點(diǎn)電荷在真空中同時存在時，空間某點(diǎn)的場強(qiáng)E，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和(1)同一直

14、線上的兩個場強(qiáng)的疊加，可簡化為代數(shù)和(2)不在同一直線上的兩個場強(qiáng)的疊加，用平行四邊形定則求合場強(qiáng). 一、選擇題1在點(diǎn)電荷形成的電場中，其電場強(qiáng)度()A處處相等B與場源電荷等距的各點(diǎn)的電場強(qiáng)度都相等C與場源電荷等距的各點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小都相等，但方向不同D場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度與該點(diǎn)至場源電荷的距離r成反比答案C2電場強(qiáng)度E的定義式為E，下面說法中正確的是()A該定義只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場B上式中，F(xiàn)是放入電場中的點(diǎn)電荷所受的靜電力，q是放入電場中的點(diǎn)電荷的電荷量C上式中，F(xiàn)是放入電場中的點(diǎn)電荷所受的靜電力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量D庫侖定律的表達(dá)式F可以說是點(diǎn)電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處

15、的庫侖力大小；而可以說是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)大小答案BD3將質(zhì)量為m的正點(diǎn)電荷q在電場中從靜止釋放，在它運(yùn)動過程中如果不計(jì)重力，下述正確的是()A點(diǎn)電荷運(yùn)動軌跡必與電場線重合B點(diǎn)電荷的速度方向必定和所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致C點(diǎn)電荷的加速度方向必與所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致D點(diǎn)電荷的受力方向必與所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致答案CD解析正點(diǎn)電荷q由靜止釋放，如果電場線為直線，電荷將沿電場線運(yùn)動，但如果電場線是曲線，電荷一定不沿電場線運(yùn)動(因?yàn)槿绻仉妶鼍€運(yùn)動，其速度方向與受力方向重合，不符合曲線運(yùn)動的條件)，故A選項(xiàng)不正確；由于點(diǎn)電荷做曲線運(yùn)動時，其速度方向與靜電力方向不

16、再一致(初始時刻除外)，故B選項(xiàng)不正確；而點(diǎn)電荷的加速度方向，即電荷所受靜電力方向必與該點(diǎn)場強(qiáng)方向一致，即與所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致，故C、D選項(xiàng)正確4以下關(guān)于電場和電場線的說法中正確的是()A電場和電場線都是客觀存在的物質(zhì)，因此電場線不僅能在空間相交，也能相切B在電場中，凡是電場線通過的點(diǎn)場強(qiáng)不為零，不畫電場線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的場強(qiáng)為零C同一試探電荷在電場線密集的地方所受靜電力大D電場線是人們假設(shè)的，用以形象表示電場的強(qiáng)弱和方向，客觀上并不存在答案CD解析電場線是為了形象描述電場而引入的假想曲線；我們規(guī)定電場線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場的方向，電場線的疏密反映電場的強(qiáng)弱所以利用電場線可以判斷

17、電場的強(qiáng)弱和方向以及帶電粒子在電場中的受力大小及方向5如圖4所示圖4是在一個電場中的a、b、c、d四個點(diǎn)分別引入試探電荷時，電荷所受的靜電力F跟引入的電荷的電荷量之間的函數(shù)關(guān)系，下列說法正確的是()A這個電場是勻強(qiáng)電場B這四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系是EdEbEaEcC這四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是EbEaEcEdD無法比較E值大小答案B解析對圖象問題要著重理解它的物理意義，對于電場中給定的位置，放入的試探電荷的電荷量不同，它受到的靜電力不同但是靜電力F與試探電荷的電荷量q的比值即場強(qiáng)E是不變的量，因?yàn)镕qE，所以F跟q的關(guān)系圖線是一條過原點(diǎn)的直線，該直線斜率的大小即表示場強(qiáng)的大小，由此可得：EdEbEaE

18、c，故B正確6.圖5一負(fù)電荷從電場中A點(diǎn)由靜止釋放，只受靜電力作用，沿電場線運(yùn)動到B點(diǎn)，它運(yùn)動的vt圖象如圖5所示，則兩點(diǎn)A、B所在區(qū)域的電場線分布情況可能是下圖中的()答案C解析由v-t圖象知,負(fù)電荷由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)做變加速直線運(yùn)動,說明它所受靜電力方向由A指向B,且靜電力逐漸增大,所以AB電場線上電場方向BA,且E變大.7如圖6所示，圖6在平面上取坐標(biāo)軸x、y，在y軸上的點(diǎn)ya、與ya處各放帶等量正電荷Q的小物體，已知沿x軸正方向?yàn)殡妶稣较?，帶電體周圍產(chǎn)生電場，這時x軸上的電場強(qiáng)度E的圖象正確的是()答案D解析兩個正電荷Q在x軸產(chǎn)生的場強(qiáng)如下圖所示，根據(jù)場強(qiáng)的疊加，合場強(qiáng)的方向也如圖所示

19、，在x軸正半軸，場強(qiáng)方向與正方向相同，在x軸負(fù)半軸，場強(qiáng)方向與正方向相反，而兩個正電荷在O點(diǎn)及無窮遠(yuǎn)處的合場強(qiáng)為零，在x軸正、負(fù)半軸的場強(qiáng)先增大后減小，故D正確二、計(jì)算論述題8在如圖7所示的勻強(qiáng)電場中，圖7有一輕質(zhì)棒AB，A點(diǎn)固定在一個可以轉(zhuǎn)動的軸上，B端固定有一個大小可忽略、質(zhì)量為m，帶電荷量為Q的小球，當(dāng)棒靜止后與豎直方向的夾角為，求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)答案解析小球受重力mg、棒拉力FT，還應(yīng)受到水平向右的靜電力F，故Q為正電荷，由平衡條件：FTsin F0，F(xiàn)Tcos mg所以Fmgtan 又由FQE，得E9如圖8所示，圖8質(zhì)量為M的塑料箱內(nèi)有一根與底部連接的輕彈簧，彈簧上端系一個帶電荷量為q

20、、質(zhì)量為m的小球突然加上勻強(qiáng)電場，小球向上運(yùn)動，當(dāng)彈簧正好恢復(fù)原長時，小球速度最大，試分析塑料箱對桌面壓力為零時，小球的加速度答案g解析最大速度時合力為零，又因彈力也為零，所以qEmg.桌面壓力為零時，M處于平衡狀態(tài)：Mgkx.對m分析，由牛頓第二定律：mgkxqEma，解得ag.10如圖9所示，圖9正電荷Q放在一勻強(qiáng)電場中，在以Q為圓心、半徑為r的圓周上有a、b、c三點(diǎn)，將檢驗(yàn)電荷q放在a點(diǎn)，它受到的靜電力正好為零，則勻強(qiáng)電場的大小和方向如何？b、c兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向如何？答案，方向向右Eb，方向向右Ec，方向指向右上方，與ab連線成45角解析點(diǎn)電荷Q周圍空間的電場是由兩個電場疊加而成的根

21、據(jù)題意可知，Q在a點(diǎn)的場強(qiáng)和勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小相等、方向相反，所以勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E，方向向右在b點(diǎn)，兩個電場合成可得Eb，方向向右在c點(diǎn)，兩個電場合成可得Ec，方向指向右上方，與ab連線成45角第4節(jié)電勢能和電勢.要點(diǎn)一 判斷電勢高低的方法電場具有力的性質(zhì)和能的性質(zhì)，描述電場的物理量有電勢、電勢能、靜電力、靜電力做功等，為了更好地描述電場，還有電場線、等勢面等概念，可以從多個角度判斷電勢高低1在正電荷產(chǎn)生的電場中，離電荷越近電勢越高，在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中，離電荷越近，電勢越低2電勢的正負(fù)若以無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則正點(diǎn)電荷周圍各點(diǎn)電勢為正，負(fù)點(diǎn)電荷周圍各點(diǎn)電勢為負(fù)3利用電場線判斷電勢高低沿電

22、場線的方向電勢越來越低4根據(jù)只在靜電力作用下電荷的移動情況來判斷只在靜電力作用下，電荷由靜止開始移動，正電荷總是由電勢高的點(diǎn)移向電勢低的點(diǎn)；負(fù)電荷總是由電勢低的點(diǎn)移向電勢高的點(diǎn)但它們都是由電勢能高的點(diǎn)移向電勢能低的點(diǎn)要點(diǎn)二 理解等勢面及其與電場線的關(guān)系1電場線總是與等勢面垂直的(因?yàn)槿绻妶鼍€與等勢面不垂直，電場在等勢面上就有分量，在等勢面上移動電荷，靜電力就會做功)，因此，電荷沿電場線移動，靜電力必定做功，而電荷沿等勢面移動，靜電力必定不做功2在同一電場中，等差等勢面的疏密也反映了電場的強(qiáng)弱，等勢面密處，電場線密，電場也強(qiáng)，反之則弱3已知等勢面，可以畫出電場線；已知電場線，也可以畫出等勢面4

23、電場線反映了電場的分布情況，它是一簇帶箭頭的不閉合的有向曲線，而等勢面是一系列的電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面，可以是封閉的，也可以是不封閉的要點(diǎn)三 等勢面的特點(diǎn)和應(yīng)用1特點(diǎn)(1)在同一等勢面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動電荷時，靜電力不做功(2)在空間沒有電荷的地方兩等勢面不相交(3)電場線總是和等勢面垂直，且從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面(4)在電場線密集的地方，等差等勢面密集在電場線稀疏的地方，等差等勢面稀疏(5)等勢面是虛擬的，為描述電場的性質(zhì)而假想的面2應(yīng)用(1)由等勢面可以判斷電場中各點(diǎn)電勢的高低及差別(2)由等勢面可以判斷電荷在電場中移動時靜電力做功的情況(3)由于等勢面和電場線垂直，已知等勢面

24、的形狀分布，可以繪制電場線，從而確定電場大體分布(4)由等差等勢面的疏密，可以定性地確定某點(diǎn)場強(qiáng)的大小.1.重力做功和靜電力做功的異同點(diǎn)如何？重力做功靜電力做功相似點(diǎn)重力對物體做正功，物體重力勢能減少，重力對物體做負(fù)功，物體重力勢能增加其數(shù)值與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)靜電力對電荷做正功，電荷電勢能減少，靜電力對電荷做負(fù)功，電荷電勢能增加其數(shù)值與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)不同點(diǎn)重力只有引力，正、負(fù)功比較容易判斷例如，物體上升，重力做負(fù)功由于存在兩種電荷，靜電力做功和重力做功有很大差異例如：在同一電場中沿同一方向移動正電荷與移動負(fù)電荷，電荷電勢能的變化是相反的，靜電力做功的正負(fù)也是相反的應(yīng)用由重

25、力做功的特點(diǎn)引入重力勢能由靜電力做功的特點(diǎn)引入了電勢能2.電勢和電勢能的區(qū)別和聯(lián)系是什么？電勢電勢能Ep物理意義反映電場的能的性質(zhì)的物理量，即已知電勢就可以知道任意電荷在該點(diǎn)的電勢能電荷在電場中某點(diǎn)所具有的能量相關(guān)因素電場中某一點(diǎn)的電勢的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟檢驗(yàn)電荷q無關(guān)電勢能大小是由點(diǎn)電荷q和該點(diǎn)電勢共同決定的大小正負(fù)電勢沿電場線逐漸下降，取定零電勢點(diǎn)后，某點(diǎn)的電勢高于零者，為正值；某點(diǎn)的電勢低于零者，為負(fù)值正點(diǎn)電荷(q)：電勢能的正負(fù)跟電勢的正負(fù)相同負(fù)點(diǎn)電荷(q)：電勢能的正負(fù)跟電勢的正負(fù)相反單位伏特V焦耳J聯(lián)系Epq3.常見電場等勢面和電場線的圖示應(yīng)該怎樣畫？(1)點(diǎn)電荷電場：等勢

26、面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏，如圖145所示圖145(2)等量異種點(diǎn)電荷的電場：是兩簇對稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個等勢面如圖146所示在從正電荷到負(fù)電荷的連線上電勢逐漸降低，AA；在中垂線上BB.圖146(3)等量同種點(diǎn)電荷的電場：是兩簇對稱曲面，如圖147所示，在AA線上O點(diǎn)電勢最低；在中垂線上O點(diǎn)電勢最高，向兩側(cè)電勢逐漸降低，A、A和B、B對稱等勢圖147(4)勻強(qiáng)電場：等勢面是與電場線垂直、間隔相等、相互平行的一簇平面，如圖148所示圖148一、電勢能【例1】 下列關(guān)于電荷的電勢能的說法正確的是()A電荷在電場強(qiáng)度大的地方，電勢能一定大B電荷在電場強(qiáng)度為零的地方，電

27、勢能一定為零C只在靜電力的作用下，電荷的電勢能一定減少D只在靜電力的作用下，電荷的電勢能可能增加，也可能減少答案D解析電荷的電勢能與電場強(qiáng)度無直接關(guān)系，A、B錯誤；如果電荷的初速度為零，電荷只在靜電力的作用下，做加速運(yùn)動，電荷的電勢能轉(zhuǎn)化為動能，電勢能減少，但如果電荷的初速度不為零，電荷可能在靜電力的作用下，先做減速運(yùn)動，這樣靜電力對電荷做負(fù)功，電荷的動能轉(zhuǎn)化為電勢能，電勢能增加，所以C錯誤，D正確二、判斷電勢的高低【例2】 在靜電場中，把一個電荷量為q2.0105 C的負(fù)電荷由M點(diǎn)移到N點(diǎn)，靜電力做功6.0104 J，由N點(diǎn)移到P點(diǎn)，靜電力做負(fù)功1.0103 J，則M、N、P三點(diǎn)電勢高低關(guān)系

28、是_ 答案NMP 解析首先畫一條電場線,如上圖所示.在中間位置附近畫一點(diǎn)作為M點(diǎn).因?yàn)橛蒑N靜電力做正功,而負(fù)電荷所受靜電力與場強(qiáng)方向相反，則可確定N點(diǎn)在M點(diǎn)左側(cè)由NP靜電力做負(fù)功，即沿著電場線移動，又因1.0103 J6.0104 J，所以肯定移過了M點(diǎn)，即P點(diǎn)位于M點(diǎn)右側(cè)這樣，M、N、P三點(diǎn)電勢的高低關(guān)系是NMP.1.有一電場的電場線如圖149所示，圖149電場中A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和電勢分別用EA、EB和A、B表示，則()AEAEB，ABBEAEB，ABCEABDEAEB，A”“”或“”)試分析靜電力做功情況及相應(yīng)的電勢能變化情況答案(1)0，故EpAEpB，若EpA0，則EpB0.

29、(2)甲中從AB移動負(fù)電荷，WAB0，EpA0，EpAEpB.題型一 靜電力做功和電勢能變化之間的關(guān)系 如圖1所示，圖1把電荷量為5109 C的電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢能_(選填“增加”、“減少”或“不變”)；若A點(diǎn)的電勢UA15 V，B點(diǎn)的電勢UB10 V，則此過程中靜電力做的功為_ J.思維步步高 電勢能變化和靜電力做功有什么關(guān)系？負(fù)電荷從A點(diǎn)移動到B，靜電力做正功還是負(fù)功？靜電力做功和電勢能的變化在數(shù)值上有什么關(guān)系？解析將電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，其電勢能增加；A點(diǎn)的電勢能為EpAqUA，B點(diǎn)的電勢能為EpBqUB，靜電力做功等于電勢能變化量的相反數(shù)，即WEp

30、AEpB2.5108 J.答案增加2.5108 J拓展探究 如果把該電荷從B點(diǎn)移動到A點(diǎn)，電勢能怎么變化？靜電力做功的數(shù)值是多少？如果是一個正電荷從B點(diǎn)移動到A點(diǎn)，正電荷的帶電荷量是5109 C，電勢能怎么變化？靜電力做功如何？答案減少2.5108 J增加2.5108 J解析如果把該電荷從B點(diǎn)移動到A點(diǎn)，靜電力做正功，電勢能減少靜電力做功為2.5108 J；如果電荷的帶電性質(zhì)為正電荷，從B點(diǎn)移動到A點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，電勢能增加了，靜電力做負(fù)功，數(shù)值為2.5108 J.電場中的功能關(guān)系：靜電力做功是電荷電勢能變化的量度，具體來講，靜電力對電荷做正功時，電荷的電勢能減少；靜電力對電荷做負(fù)功時，電荷

31、的電勢能增加，并且，電勢能增加或減少的數(shù)值等于靜電力做功的數(shù)值電荷僅受靜電力作用時，電荷的電勢能與動能之和守恒電荷僅受靜電力和重力作用時，電荷的電勢能與機(jī)械能之和守恒. 題型二 電場中的功能關(guān)系 質(zhì)子和中子是由更基本的粒子即所謂“夸克”組成的兩個強(qiáng)作用電荷相反(類似于正負(fù)電荷)的夸克在距離很近時幾乎沒有相互作用(稱為“漸近自由”)；在距離較遠(yuǎn)時，它們之間就會出現(xiàn)很強(qiáng)的引力(導(dǎo)致所謂“夸克禁閉”)作為一個簡單的模型，設(shè)這樣的兩夸克之間的相互作用力F與它們之間的距離r的關(guān)系為F式中F0為大于零的常量，負(fù)號表示引力用U表示夸克間的勢能，令U0F0(r2r1)，取無窮遠(yuǎn)為零勢能點(diǎn)下列Ur圖示中正確的是()思維步步高 零勢能面的規(guī)定有何用處？無窮遠(yuǎn)處的勢能和rr2處的勢能是否相同？當(dāng)rr1之后勢能怎么變化？解析從無窮遠(yuǎn)處電勢為零開始到rr2位置，勢能恒定為零，在rr2到rr1過程中，恒定引力做正功，勢能逐漸均勻減小，即勢能為負(fù)值且越來越小，此過程圖象為A、B選項(xiàng)中所示；rEBECBEAEBECCEAECECEB答案AD解析點(diǎn)電荷在僅受靜電力作用的情況下，動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，動能最小時，電勢能最大，故EAEB，EAEC，A、D正確2如圖3所示電場中A、B兩點(diǎn)，圖3則下列說法正確的是()A電勢AB，場強(qiáng)EAEBB電勢AB，場強(qiáng)EAEpB答案BC解析場強(qiáng)是描述靜電力