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电势能和电势--优质获奖课件
答案:AD
点评:解答本题时应注意以下两点: (1)等势面与电场线垂直,题图中的圆不是等势面。 (2)沿电场线方向, 电势逐渐降低。
(2013·临朐一中高二期末)如图所示,某区域电场线左右对 称分布,M、N 为对称线上的两点。下列说法正确的是( )
A.M 点电势一定高于 N 点电势 B.M 点场强一定大于 N 点场强 C.正电荷在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能 D.将电子从 M 点移动到 N 点,电场力做正功
第一章
静电场
第一章 4 电势能和电势
课堂情景切入 知识自主梳理 重点难点突破
方知法识警体示系探构究建 考点题型设计 课后强化作业
学习目标定位
知道静电力做功的特点,了解静电力做功和 ※
电势能变化的关系 ※
掌握电势能、电势的概念、公式和性质 ※ ※ 知道什么是等势面,理解等势面的特点
课堂情景切入
电场力做正功,电势能 减小 ,电场力做负功,电势能 增加 。
4.相对性:电势能的数值大小与 零势能点 的选取有关。
知识点 3 电势
1.定义:电荷在电场中某一点的 电势能与它的 电荷量的 比值,叫做这一点的电势。
2.公式:φ=EqP。
3. 在 国 际 单 位 制中, 电 势 的 单 位是 伏特 , 符号 为V 。
答案:BCD
解析:根据物体运动的轨迹判断,该物体受到的电场力, 应向轨迹凹的一侧,所以从 A 到 B 电场力做负功,动能减小, 电势能增加,A 选项错误,B、C 选项正确;根据电场线的疏 密反映电场的强弱确定,EA<EB,即力的大小 FA<FB,得 aA<aB, 故 D 正确。
题型2 电势高低的判断
2.几种常见的电场的等势面分布
电场
等势面(实线)图样
重要描述
匀强电场
垂直于电场线的 一族平面
点电荷的 电场
以点电荷为球心 的一族球面
电场
等势面(实线)图样
重要描述
等量异种 点电荷的
电场
连线中垂面上的 电势为零
等量同种 正点电荷 的电场
连线上,中点电 势最低,而在中 垂线上,中点电 势最高
知识体系构建
4.特点: (1)相对性:电场中各点电势的高低,与所选取的电势零点 的位置有关。 (2)标量性:电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负 。
5.判断电势高低的办法 (1)在电场中沿着电场线的方向,电势逐渐 降低。 (2)在电场力作用下,静止的正电荷从 高电势 移向低电势。
知识点 4 电势
1.定义:在电场中,电势相等的点组成的面 叫做等势面。 2.等势面特点: ①等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场 力 不做功 。 ②等势面一定跟电场线 垂直 ,而且电场线总是由电势 较高的等势面指向 电势较低 的等势面。
答案:AC
解析:从图示电场线的分布示意图可知,MN 所在直线的 电场线方向由 M 指向 N,则 M 点电势一定高于 N 点电势;由 于 N 点所在处电场线分布密,所以 N 点场强大于 M 点场强; 正电荷在电势高处电势能大,故在 M 点电势能大于在 N 点电 势能;电子从 M 点移动到 N 点,要克服电场力做功。综上所 述,A、C 选项正确。
题型3 等势面的应用 空间中 P、Q 两点处各固定一个点电荷,其中
P 点处为正电荷,P、Q 两点附近电场的等势面分布如图所示, a、b、c、d 为电场中的 4 个点。则( )
A.P、Q 两点处的电荷等量同种 B.a 点和 b 点的电场强度相同 C.c 点的电势低于 d 点的电势 D.负电荷从 a 到 c,电势能减少
③规定:画等势面时,相邻两等势面间电势差相等,这 样,在等势面密处电场强度 较大 ,在等势面疏处,电场强 度 较小 。
重点难点突破
一、电场力做功的特点 1.静电力对电荷所做的功与电荷起始位置和终止位置有 关,而与电荷经过的路径无关。 2.正电荷顺着电场线移动时电场力做正功,负电荷顺着 电场线移动时电场力做负功。 [特别提醒]静电力的特点不仅适用于匀强电场,而且适用 于任何电场。只要初、末位置确定了,移动电荷做的功就是确 定值,这一点与重力做功的情况类似。
答案:D
(2013·潍坊七中高二期末)如图所示,虚线 a、b、c 代表静 电场中的三个等势面,它们的电势分别为 φa、φb 和 φc、 φa>φb>φc。一带电的粒子射入电场中,其运动轨迹如图中实线 KLMN 所示,由图可知( )
A.粒子带正电 B.粒子从 L 到 M 的过程中,静电力做负功 C.粒子从 K 到 L 的过程中,电势能增加 D.粒子从 L 到 M 的过程中,动能减少
高于零,则为正值;某点的 负点电荷(-q):电势能的
电势低于零,为负值
正负跟电势的正负相反
单位
伏特 V
焦耳 J
联系
φ=Eqp或 Ep=qφ,二者均是标量
四、对等势面的理解 1.等势面的特点:(1)在等势面内任意两点间移动电荷, 电场力不做功。 (2)在空间中两等势面不相交。 (3)电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向 电势较低的等势面。 (4)在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏 的地方,等差等势面稀疏。 (5)等势面是为描述电场的性质而假想的面。 (6)等势面的分布与零电势点的选取无关。
解析:由电场的等势面分布图可判断 P、Q 为等量异种点 电荷,Q 带负电,选项 A 错误。电场强度是矢量,a、b 两点 的电场强度方向不同,选项 B 错误。根据等势面可画出电场线 的分布,沿电场线方向电势降低,可判 C 点电势高于 d 点的电 势,选项 C 错误,负电荷由 a 到 c,电场力做正功,电势能将 减少,选项 D 正确。
2.电势高低的判断方法:(1)电场线法:沿电场线方向, 电势越来越低。
(2)场源电荷判断法:离场源正电荷越近的点,电势越高; 离场源负电荷越近的点,电势越低。
(3)电势能判断法:对于正电荷,电势能越大,所在位置的 电势越高;对于负电荷,电势能越小,所在位置的电势越高。
3.电势能与电势的区别与联系
电势 φ
电势能 Ep
物理 反映电场能的性质的物理 反映电荷在电场中某点
意义 量
所具有的能量
电场中某一点的电势 φ 的 电势能的大小是由点电
相关
大小,只跟电场本身有关,荷 q 和该点电势 φ 共同决
因素
跟点电荷 q 无关
定的
电势 φ
电势能 Ep
电势沿电场线逐渐降低,规 正点电荷(+q):电势能的
定零电势点后,某点的电势 正负跟电势的正负相同。 大小
(1)小球的电势能改变量; (2)容器对桌面压力减为零时小球的速度大小。
解析:(1)初状态,对小球进行受力分析,得弹簧压缩量: mg=kx1,x1=mkg;当容器对桌面压力为零时,对容器受力分 析,说明弹簧伸长且拉力为 mg,弹簧伸长量 x2=x1=mkg;
该过程电场力做功:W=Eq(x1+x2)=2Eqkmg,所以小球电 势能减少2Eqkmg;
力做的功
功
电场力做的功是电势 重力做的功是重力势能
变化大小 能变化大小的量度,静 变化大小的量度,重力
的量度
电力做的功等于电势 做的功等于重力势能的
能的减少量
减少量
两种势能 比较内容
电势能
重力势能
对应力做功的 做功多少只与始末位置有关,与经过的路径
特点
无关,且做的功等于势能的减少量
三、对电势的理解 1.电势的特点:(1)电势具有相对性;电势是相对的,电 场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电 荷无穷远处,或是地球表面选为零电势点。 (2)电势是标量:电势是只有大小、没有方向的物理量,在 规定了电势零点后,电场中各点的电势可能是正值,也可能是 负值。正值表示该点的电势高于零电势;负值表示该点的电势 低于零电势。显然,电势的正负只表示大小,不表示方向。
我们知道重力做正功,物体的重力势能减小,其高度降低 (如图甲);当重力做负功,物体的重力势能增大,其高度升高(如 图乙)。那么当电场力做正功(或负功)时(如图丙),其电势能与 电势又是怎样变化的呢?
知识自主梳理
知识点 1 静电力做功的特点
1.特点:在静电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷 的 起始 位 置 和 终止 位 置 有 关 , 与 电 荷 经 过 的 路 径 无关 。
题型4 带电物体在电场中的功能转化关系
如图所示,一质量为 m 的塑料球形容器放在 桌面上,它的内部有一劲度系数为 k 的轻弹簧,弹簧直立地 固定于容器内壁的底部,弹簧上端经绝缘体系住一只带正电 q、质量也为 m 的小球。从加一个竖直向上的场强为 E 的匀 强电场起,到容器对桌面压力减为零时为止,求:
真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如 图所示,分别标记为 1、2、3、4、5,且 1、2 和 5、4 分别 关于 3 对称。以电场线 3 上的某点为圆心画一个圆,圆与各 电场线的交点分别为 a、b、c、d、e,则下列说法中正确的 是( )
A.电场强度 Ea>Ec B.电势 φb>φd C.将一正电荷由 a 点移到 d 点,电场力做正功 D.将一负电荷由 b 点移到 e 点,电势能增大
二、对电势属于电荷和电场所 共有的,我们习惯上说成电荷的电势能。 (2)电势能是标量,有正负但没有方向,其正负表示大小。 (3)电势能是相对的,其大小与选定的参考点有关。确定电 荷的电势能,首先应确定参考点,也就是零势能点的位置。
2.电势能增减的判断方法 (1)做功判断法 无论正、负电荷,只要电场力做正功,电荷的电势能一定 减小;只要电场力做负功,电荷的电势能一定增大。 (2)电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着 电场线的方向移动时,电势能逐渐增大。 负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着 电场线的方向移动时,电势能逐渐减小。
2.适用范围:该结论对于匀强电场和非匀强电场均适 用。