《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 電場 第2講 電勢能 電勢 電勢差課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 電場 第2講 電勢能 電勢 電勢差課件.ppt（43頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2講電勢能電勢電勢差 考點1 電場力做功與電勢能 1 電場力做功 1 特點 電場力做功與電荷移動的 無關(guān) 只取決于初 末位置的 和被移動電荷的 2 電場力做功的表達式 WAB A B q 路徑 電勢差 電荷量 UAB q 2 電勢能 1 定義 電荷在電場中具有的勢能 等于把它從該點移動到 位置時靜電力所做的功 2 矢標(biāo)性 電勢能是 但有正負(fù)之分 負(fù)值表明比 低 正值表示比 高 零勢能 標(biāo)量 零電勢能 零電勢能 考點2 電勢 電勢差 等勢面 1 電勢 1 定義 電荷在電場中某一點的電勢能與它的 的 比值 叫做這一點的電勢 電荷量 2 定義式 3 矢標(biāo)性 電勢是 其大小有正負(fù)之分 其正 負(fù) 表示該點電勢比零電勢高 低 標(biāo)量 零勢點 4 相對性 電勢具有相對性 同一點的電勢因 選取的不同而不同 2 電勢差 電勢 A B 1 定義 電場中兩點間 的差值稱為這兩點的電勢 差 電場本身的性質(zhì) Ed 2 表達式 UAB 3 影響因素 電勢差UAB與電場力做功WAB無關(guān) 與電場所帶電荷量q無關(guān) 它由 決定 與初 末位置有關(guān) 與零勢點的選取無關(guān) 4 與場強的關(guān)系 U 適用條件 勻強電場 其中d為沿電場線方向的距離 3 等勢面 1 定義 電場中 相同的各點構(gòu)成的面 2 特點 電勢 電場線 不 電勢低 等勢面一定與 垂直 即跟電場強度的方向垂直 在同一等勢面上移動電荷時電場力 做功 電場線總是從電勢高的等勢面指向 的等勢面 在空間中兩等勢面 相交 等差等勢面越密的地方電場強度 越疏的地方 電場強度 不 越大 越小 基礎(chǔ)自測 1 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于靜電場的等勢面 下列說法正 確的是 A 兩個電勢不同的等勢面可能相交B 電場線與等勢面處處相互垂直C 同一等勢面上各點電場強度一定相等D 將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面 電場力做正功答案 B 2 如圖6 2 1所示點電荷電場中 將檢驗電荷從A點分別移到以點電荷為中心的同一圓周上的B C D E各點 則電場 力做功 A 從A到B做功最多B 從A到C做功最多 圖6 2 1 C 從A到E做功最多D 做功一樣多答案 D 3 2016年吉林長春質(zhì)檢 如圖6 2 2所示為一個帶正電的導(dǎo)體達到靜電平衡時的電場線和等勢面的分布圖 實線為電場線 虛線為等勢面 A和B為導(dǎo)體內(nèi)部的兩點 C和D為導(dǎo)體外部 的兩點 以無窮遠(yuǎn)處為電勢零點 則下列說法正確的是 圖6 2 2 A A B兩點的電場強度均為零 電勢也均為零B C點的電場強度大于D點的電場強度 C 同一試探電荷在D點的電勢能一定大于它在C點的電 勢能 D C點的電勢高于B點的電勢答案 B 4 2015年新課標(biāo) 卷 如圖6 2 3所示 直線a b和c d是處于勻強電場中的兩組平行線 M N P Q是它們的交點 四點處的電勢分別為 M N P Q 一電子由M點分別運動到 圖6 2 3 N點和P點的過程中 電場力所做的負(fù)功相等 則 A 直線a位于某一等勢面內(nèi) M QB 直線c位于某一等勢面內(nèi) M NC 若電子由M點運動到Q點 電場力做正功D 若電子由P點運動到Q點 電場力做負(fù)功答案 B 熱點1 電勢高低的判斷 熱點歸納 考向1 電場線法 典題1 多選 2015年江蘇卷 兩個相同的負(fù)電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖6 2 4所示 c是兩負(fù)電荷連線的中點 d點在正電荷的正上方 c d到正電荷的距離相等 則 A a點的電場強度比b點的大B a點的電勢比b點的高C c點的電場強度比d點的大 D c點的電勢比d點的低 圖6 2 4 解析 電場線越密的地方電場越強 故A項正確 我們知道 沿著電場線方向電勢逐漸降低 設(shè)過a點作一個等勢面交b點所在電場線于e點 可知b點電勢高于e點電勢 而a點與e點電勢相等 故b點電勢高于a點電勢 B項錯誤 假設(shè)拿走兩個負(fù)電荷而只留下正電荷 由于c d兩點到正電荷的距離相等 則c d兩點的電場強度大小相等 而若只考慮兩個等量負(fù)電荷在c d兩點的影響時 c點電場強度為零 d點在這兩個負(fù)電荷的垂直平分線上 考慮電場的疊加 c點的電場僅相當(dāng)于正電荷產(chǎn)生的電場 而d點的電場是這兩部分的疊加 正電 荷在d點的電場向上 兩負(fù)電荷在d點的電場向下 兩者的合場強必小于c點的場強 C項正確 設(shè)想一帶正電的試探電荷從d點移到c點 圖中的正電荷對它的作用力不做功 而兩個負(fù)電荷對它的引力做正功 電勢能減少 根據(jù)電勢的定義可知 d點的電勢高于c點的電勢 D項正確 答案 ACD 考向2 場源電荷判斷法 典題2 多選 2014年新課標(biāo) 卷 如圖6 2 5所示 在正點電荷Q的電場中有M N P F四點 M N P為直角三角形的三個頂點 F為MN的中點 M 30 M N P F四點處的電勢分別用 M N P F表示 已知 M N F 圖6 2 5 P 點電荷Q在M N P三點所在平面內(nèi) 則 A 點電荷Q一定在MP的連線上B 連接PF的線段一定在同一等勢面上C 將正試探電荷從P點搬運到N點 電場力做負(fù)功D P大于 M 解析 根據(jù)題意 點電荷Q必在MN的中垂線和PF的中垂線的交點處 過F作MN的垂直平分線交MP于O點 如圖D29所示 由幾何關(guān)系可知ON恰好垂直平分PF 故點電荷Q一定位于O點 A項正確 由正點電荷的等勢面分布特點可知B項錯誤 因為是正點電荷形成的電場 將正試探電荷從P點搬運到N點 電場力做正功 C項錯誤 因為是正點電荷形成的電場 越靠 圖D29 近場源電荷的等勢面電勢越高 D項正確 答案 AD 熱點2 電勢能大小的判斷 熱點歸納 典題3 多選 2016年新課標(biāo) 卷 如圖6 2 6所示 一帶負(fù)電荷的油滴在勻強電場中運動 其軌跡在豎直平面 紙面 內(nèi) 且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱 忽略空氣阻力 由 此可知 圖6 2 6A Q點的電勢比P點高B 油滴在Q點的動能比它在P點的大C 油滴在Q點的電勢能比它在P點的大D 油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小 解析 帶負(fù)電荷的油滴在勻強電場中運動 其軌跡在豎直平面 紙面 內(nèi) 且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱 可以判斷合力的方向豎直向上 而重力方向豎直向下 可知電場力的方向豎直向上 運動電荷是負(fù)電荷 所以勻強電場的方向豎直向下 所以Q點的電勢比P點高 帶負(fù)電的油滴在Q點的電勢能比它在P點的小 在Q點的動能比它在P點的大 故AB正確 C錯誤 在勻強電場中電場力是恒力 重力也是恒力 所以合力是恒力 所以油滴的加速度恒定 故D錯誤 答案 AB 熱點3 電勢差與電場強度的關(guān)系 熱點歸納 1 勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系 1 UAB Ed d為A B兩點沿電場方向的距離 2 沿電場強度方向電勢降落得最快 3 在同一直線上或相互平行的兩條直線上距離相等的兩點間電勢差相等 1 解釋等差等勢面的疏密與電場強度大小的關(guān)系 當(dāng)電勢差U一定時 電場強度E越大 則沿電場強度方向的距離d越小 即電場強度越大 等差等勢面越密 2 定性判斷非勻強電場電勢差的大小關(guān)系 如距離相等的兩點間的電勢差 E越大 U越大 E越小 U越小 典題4 如圖6 2 7所示的同心圓是電場中的一簇等勢線 一個電子只在電場力作用下沿著直線由A C運動時的速度越 來越小 B為線段AC的中點 則下列說法正確的是 A 電子沿AC方向運動時受到的電場力越來越小B 電子沿AC方向運動時它具有的電勢能越 圖6 2 7 來越大C 電勢差UAB UBCD 電勢 A B C 解析 該電場為負(fù)點電荷電場 電子沿AC方向運動時受到的電場力越來越大 A項錯誤 根據(jù)電子只在電場力作用下沿著直線由A C運動時的速度越來越小 它具有的電勢能越來越大 B項正確 由于電場為非勻強電場 電勢差UAB B C D項錯誤 答案 B 考向2 應(yīng)用公式U Ed計算電場強度 典題5 多選 2017年新課標(biāo) 卷 一勻強電場的方向平行于xOy平面 平面內(nèi)a b c三點的位置如圖6 2 8所示 三點的電勢分別為10V 17V 26V 下列說法 正確的是 A 電場強度的大小為2 5V cmB 坐標(biāo)原點處的電勢為1V C 電子在a點的電勢能比在b點的低7eV 圖6 2 8 D 電子從b點運動到c點 電場力做功為9eV答案 ABD 方法技巧 根據(jù)電勢情況確定電場強度的方法 先找出電勢相等的兩個點 由于勻強電場的等勢面為平面 故兩點連線為等勢線 根據(jù)電場線與等勢面垂直 和電場線的方向是電勢降落的方向 確定出場強方向 由幾何知識找出沿電場線方向 熱點4 等勢線 面 及帶電粒子的運動軌跡問題 熱點歸納 1 等勢線總是和電場線垂直 已知電場線可以畫出等勢線 已知等勢線也可以畫出電場線 2 幾種典型電場的等勢線 面 續(xù)表 3 帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法 1 從軌跡的彎曲方向判斷受力方向 軌跡向合外力方向彎 曲 從而分析電場方向或電荷的正負(fù) 2 結(jié)合軌跡 速度方向與靜電力的方向 確定靜電力做功 的正負(fù) 從而確定電勢能 電勢和電勢差的變化等 3 根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況 此可知不正確的是 考向1 一般電場中帶電粒子運動軌跡與等勢面的綜合 問題 典題6 2016年湖南懷化三模 如圖6 2 9所示 虛線a b c代表電場中三個等勢面 相鄰等勢面之間的電勢差相等 即Uab Ubc 實線為一帶正電的質(zhì)點 不計重力 僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡 P Q是這條軌跡上的兩點 據(jù) 圖6 2 9 A 三個等勢面中 a的電勢最高 B 帶電質(zhì)點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大C 帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時大D 帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時大 解析 等差等勢面密集的地方場強大 稀疏的地方場強小 由圖D30知P點的場強大 則質(zhì)點通過P點時的加速度大 D項正確 根據(jù)電場線與等勢面垂直 定性畫出過P Q兩點的電場線 假設(shè)質(zhì)點從Q向P運動 根據(jù)初速度的方向和軌跡偏轉(zhuǎn)方向可判定質(zhì)點在Q點所受電場力F如圖D14所示 可以判斷出等勢面a的電勢高 A項正確 由Q向P運動過程中 電場力做負(fù)功 動能減少 電勢能增加 B項正確 C項錯誤 圖D30 若質(zhì)點從P向Q運動 也可得出同樣的結(jié)論 答案 C 方法技巧 本類問題解題的關(guān)鍵是先根據(jù)電場線與等勢面垂直的特點 將帶電粒子運動軌跡與等勢面綜合的問題轉(zhuǎn)化成帶電粒子運動軌跡與電場線的綜合問題 解題的策略跟上節(jié)講的相同 考向2 帶電粒子運動軌跡與點電荷電場的綜合問題 典題7 多選 2017年天津卷 如圖6 2 10所示 在點電荷Q產(chǎn)生的電場中 實線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線 虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡 設(shè)電子在A B兩點的加速度大小分別為aA aB 電勢能 分別為EpA EpB 下列說法正確的是 A 電子一定從A向B運動 B 若aA aB 則Q靠近M端且為正電荷 圖6 2 10 C 無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA EpBD B點電勢可能高于A點電勢答案 BC 方法技巧 本類問題解題的關(guān)鍵是根據(jù)電荷運動軌跡與電荷相距最近處的彎曲方向判斷出電場力的方向 進而分析兩電荷的帶電關(guān)系 遷移拓展 多選 2016年海南卷 如圖6 2 11所示 一帶正電的點電荷固定于O點 兩虛線圓均以O(shè)為圓心 兩實線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運動的軌跡 a b c d e為軌跡和虛線圓的交點 不計重力 下列說法正確的是 A M帶負(fù)電荷 N帶正電荷B M在b點的動能小于它在a點的動能C N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能D N在從c點運動到d點的過程中克服電 場力做功 圖6 2 11 解析 如題圖所示 粒子受到的電場力指向軌跡的凹側(cè) 可知M受到了引力作用 N受到了斥力作用 故M帶負(fù)電荷 N帶正電荷 A項正確 由于虛線是等勢面 故M從a點到b點電場力對其做負(fù)功 動能減小 B項正確 d點和e點在同一等勢面上 N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能 故C項正確 N從c點運動到d點的過程中 電場力做正功 故D項錯誤 答案 ABC 熱點5 電場中的功能關(guān)系 熱點歸納 1 功能關(guān)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 除重力外 其他各力對物體所做的功等于物體機械能的變化 4 所有力對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的變化 2 電場力做功的計算方法 典題8 如圖6 2 12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6 2 12A 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 通過圖象中的運動軌跡 無法判斷電場力的方向 只能判斷出微粒所受的合外力方向豎直向下 運動過程中合力的方向與運動方向的夾角為銳角 合外力做正功 微粒的動能增加 A B項錯誤 C項正確 由于不能判斷出電場力的方向 所以機械能的變化也不能確定 D項錯誤 答案 C 遷移拓展 如圖6 2 13所示 在O點放置一個正電荷 在過O點的豎直平面內(nèi)的A點 自由釋放一個帶正電的小球 小球的質(zhì)量為m 電荷量為q 小球落下的軌跡如圖中虛線所示 它與以O(shè)為圓心 R為半徑的圓 圖中實線表示 相交于B C兩點 O C在同一水平線上 BOC 30 A距離OC的豎直高度為h 若小球通過B點的速度為v 試求 1 小球通過C點的速度大小 2 小球由A到C的過程中電勢能的增加量 圖6 2 13 方法技巧 在解決電場中的能量問題時常用到的基本規(guī)律有動能定理 能量守恒定律 有時也會用到功能關(guān)系 1 應(yīng)用動能定理解決問題需研究合外力的功 或總功 2 應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢能和其他形式 的能之間的轉(zhuǎn)化 3 應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢 能改變之間的對應(yīng)關(guān)系 4 有電場力做功的過程機械能一般不守恒 但機械能與電 勢能的總和可以不變