高考物理大一輪復(fù)習(xí)浙江專用人教課件第六章靜電場62

第二節(jié)電勢能·電勢·電勢差第二節(jié)電勢能·電勢·電勢差-2--2--3-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.電場力做功特點:電場力做功與路徑無關(guān)

,只與電荷的初、末

位置有關(guān)(電荷及電場一定時)。

2.電場力做功計算方法:(1)用WAB=FlABcosθ求電場力的功,僅適用于勻強(qiáng)

電場。

(2)用WAB=qUAB求電場力的功,適用于所有

電場。

(3)用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系WAB=-ΔEp來計算,這種方法在知道電勢能的值時比較方便。(4)用動能定理求,WAB+W非電=ΔEk,這種方法適合復(fù)合場中電場力做功的計算。-3-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-4-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.電場力做功與電勢能改變的關(guān)系:(1)內(nèi)容:電場力對電荷做正功,電荷的電勢能減少

;

電場力對電荷做負(fù)功,電荷的電勢能增加

。

(2)表達(dá)式:WAB=EpA-EpB=-ΔEp。4.電勢能:(1)定義:電荷在電場中具有的與位置有關(guān)的能量。(2)特點:系統(tǒng)性和相對性,前者指電勢能為電荷和電場

所共有,后者指電荷在某點的電勢能的大小隨零勢能面的不同而不同

。

-4-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.電場力做功-5-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(3)計算方法:①EpA=qφA,使用時,若電荷為正(或負(fù))電荷,則q取“+”(或“-”)號;若電勢為正(或負(fù))值,則φ取“+”(或“-”)號。②EpA=WAO,即電荷在A點的電勢能等于把電荷由A點

移到零勢能點

電場力做的功。

(4)矢標(biāo)性:電勢能是標(biāo)量,有正負(fù),表示大小。-5-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(3)計算方法-6-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.定義:選好零電勢點后,某點的電勢等于該點與零電勢點間的電勢差;電勢等于檢驗電荷在該點的電勢能與電荷量的比值。

2.特點:電勢具有相對性,即電場中某一點的電勢與零電勢點的選取有關(guān),零電勢點選的不同,該點的電勢會不同;但兩點的電勢差與零電勢點的選取無關(guān)

(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

特別提醒

(1)電勢是描述電場本身的能的性質(zhì)的物理量,由電場本身決定,而電勢能反映電荷在電場中某點所具有的勢能,由電荷與電場共同決定。-6-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-7-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五1.定義:(1)電荷q在電場中一點A移動到另一點B時,電場力做的功WAB與電荷量q的比值

叫AB兩點的電勢差,表達(dá)式:

(2)電勢差等于電勢之差,即UAB=φA-φB。2.矢標(biāo)性:有正負(fù),但無方向,是標(biāo)

量。若UAB>0,則φA>

φB,反之,UAB<0,則φA<

φB。(后兩空均選填“>”或“<”)

3.勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系:(1)關(guān)系式:U=Ed

,其中d為電場中兩點間沿電場方向

的距離。

(2)電場強(qiáng)度的大小與方向:大小在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向每單位距離上降低的電勢

。方向是電勢降低最快

的方向。

-7-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五1.定義:(1-8-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.定義:電場中電勢相等

的點構(gòu)成的面叫等勢面。

2.特點:(1)等勢面一定與電場線垂直

;(2)同一等勢面上移動電荷電場力不做功

;(3)電場線的方向總是從電勢高

的等勢面指向電勢低

的等勢面;(4)等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,反之越小。

-8-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-9-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.幾種典型的等勢面:-9-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.幾種典型的-10-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-10-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-11-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-11-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-12-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷1.(2015·浙江選考模擬)如圖所示,某電場中的一條直線,一電子從a點由靜止釋放,它將沿直線向b點運動,下列有關(guān)該電場情況的判斷正確的是()A.該電場一定是勻強(qiáng)電場B.電場強(qiáng)度Ea一定小于EbC.電子的電勢能Epa>EpbD.電子的電勢能Epa<Epb答案解析解析關(guān)閉一條電場線,不能確定該電場是不是勻強(qiáng)電場,也不能比較Ea和Eb的大小情況,故A、B選項錯;因電子從a點由靜止釋放,沿直線向b運動,說明電子所受電場力方向是沿直線由a指向b,那么,電場線的方向則是由b指向a,電子在電場力作用下做正功,電勢能降低,故有Epa>Epb,C對,D錯。答案解析關(guān)閉C-12-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷-13-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.(2015全國理綜Ⅰ)如圖,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)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φM、φN、φP、φQ,一電子由M點分別運動到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),φM>φQB.直線c位于某一等勢面內(nèi),φM>φNC.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)功答案解析解析關(guān)閉根據(jù)題意知φN=φP,且φM>φN,故直線c、d分別位于兩不同的等勢面上,電場方向由M→N,選項A錯誤,B正確;由上述分析知φM=φQ,電子由M點運動到Q點,電場力不做功,選項C錯誤;電子從P點運動到Q點,電場力做正功,選項D錯誤。答案解析關(guān)閉B-13-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.(201-14-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.(2016·9寧波十校聯(lián)考)如圖所示,靜電噴涂時,噴槍噴出的涂料微粒帶負(fù)電,被噴工件帶正電,微粒只在靜電力作用下向工件運動,最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的過程中()A.一定沿著電場線運動

B.所受電場力不斷減小C.克服電場力做功 D.電勢能逐漸減少D-14-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.(201-15-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.(2016·浙江大聯(lián)考)電子束焊接機(jī)中的電子槍如圖所示,陰極K的電勢為φK,陽極A的電勢為φA。僅在電場力作用下,電子(電荷量為-e)從K運動到A,則()A.A、K間的電勢差為φA-φKB.電子的動能增加e(φK-φA)C.電子的電勢能增加e(φA-φK)D.電子克服電場力做的功為e(φA-φK)答案解析解析關(guān)閉A、K間的電勢差為UAK=φA-φK,選項A正確;電場力做的功為W=-eUKA=eUAK=e(φA-φK),由功能關(guān)系知,電子的動能增加e(φA-φK),電子的電勢能減少e(φA-φK),故選項B、C、D錯誤。答案解析關(guān)閉A-15-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.(201-16-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五5.如圖所示,在兩等量異種點電荷的電場中,MN為兩電荷連線的中垂線,a、b、c三點所在直線平行于兩電荷的連線,且a與c關(guān)于MN對稱、b點位于MN上,d點位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是()A.b點電場強(qiáng)度大于d點電場強(qiáng)度B.b點電場強(qiáng)度等于d點電場強(qiáng)度C.a、b兩點間的電勢差等于b、c兩點間的電勢差D.試探電荷+q在a點的電勢能小于在c點的電勢能答案解析解析關(guān)閉兩點電荷連線上的中點是連線上電場強(qiáng)度最小的點,同時也是中垂線上電場強(qiáng)度最大的點,所以d點電場強(qiáng)度大于b點電場強(qiáng)度,A、B錯誤;根據(jù)電場分布的對稱性可知,C正確;正試探電荷在電勢高的地方電勢能大,D錯誤。答案解析關(guān)閉C-16-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五5.如圖所示-17-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五追本溯源1.電勢高低的判斷-17-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五追本溯源-18-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.電勢能高低的判斷

-18-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.電勢能高-19-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的自由電荷

,對金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運動的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強(qiáng)度為E0的電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動,使導(dǎo)體一側(cè)集聚負(fù)電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)現(xiàn)象

。

-19-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-20-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.靜電平衡狀態(tài)由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異號電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向的電場E',疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度E內(nèi)=E0+E'

減弱,如圖乙所示。隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E'增強(qiáng),合電場強(qiáng)度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強(qiáng)度E內(nèi)=0

時為止,這時導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動,我們就說導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)

,如圖丙所示。

3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征(1)內(nèi)部電場強(qiáng)度

處處為0

。

(2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的外表面

。

(3)整個導(dǎo)體是個等勢體

,它的表面是個等勢面

。

(4)導(dǎo)體表面上任何一點的電場強(qiáng)度方向跟該點的表面垂直

。

-20-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.靜電平衡-21-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷

,電荷只分布在導(dǎo)體的表面

。這是因為,假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場就不可能為0,自由電荷就會發(fā)生定向移動,導(dǎo)體也就沒有處于靜電平衡狀態(tài)。

(2)在導(dǎo)體外表面,越尖銳

的位置電荷的密度(單

位面積的電荷量)越大

,凹陷的位置幾乎沒有電荷

。

5.尖端放電(1)空氣的電離:導(dǎo)體尖端的電荷密度很大

,附近的電場很強(qiáng)

,空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運動,把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的正負(fù)電荷分離,這個現(xiàn)象叫作空氣的電離。

-21-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.靜電平衡-22-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(2)尖端放電:中性分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進(jìn)一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷中和,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個現(xiàn)象叫作尖端放電。

(3)尖端放電的應(yīng)用和防止:應(yīng)用:避雷針

是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。

將燃?xì)庠钪械碾娮哟蚧鹌鞯姆烹婋姌O做成針狀,加上電壓時容易產(chǎn)生電火花。防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量光滑

。

-22-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(2)尖端放-23-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五6.靜電屏蔽把一個電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內(nèi)電場強(qiáng)度保持為0

,所以外電場對殼內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽

。

7.靜電屏蔽的應(yīng)用和危害(1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮等,可防止外電場的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時,身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時,由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時中斷。對航天員來說,這是一個危險較大的時間段。-23-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五6.靜電屏蔽-24-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷6.一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是()A.A點的電場強(qiáng)度比B點的大B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低C.B點的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同答案解析解析關(guān)閉由題圖可知,B點的電場線比A點的密集,所以B點的電場強(qiáng)度比A點的大,A錯;沿著電場線電勢降落,小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高,B錯;電場線的方向與等勢面垂直,所以B點的電場強(qiáng)度與該處表面垂直,C正確;由于A、B兩點在同一等勢面上,故電場力不做功,所以D錯誤。答案解析關(guān)閉C-24-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷-25-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五7.如圖所示,一導(dǎo)體AB在點電荷Q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng),下列說法正確的是()A.導(dǎo)體中M、N兩點的電場強(qiáng)度不相等B.感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度C.如果在AB間用一導(dǎo)線連接,則導(dǎo)線中將有電流產(chǎn)生D.N點的電勢大于M點的電勢答案解析解析關(guān)閉處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強(qiáng)度為零,故A錯誤;感應(yīng)電荷的電場強(qiáng)度與點電荷Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等,而點電荷Q在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,故感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,B正確;處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體,故C、D錯誤。答案解析關(guān)閉B-25-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五7.答案-26-考點一考點二考點三考點四題組突破1.(2016·金華十校模擬)如圖所示,甲是某電場中的一條電場線,A、B是這條線上的兩點,一負(fù)電荷只受電場力作用,沿電場線從A運動到B,在這一過程中,電荷的速度—時間圖線如圖乙所示,比較A、B兩點的電勢φ的高低和電場強(qiáng)度E的大小,正確的是()A.φA>φB

EA<EB

B.φA>φB

EA=EBC.φA>φB

EA>EB

D.φA<φB

EA=EB答案解析解析關(guān)閉據(jù)速度圖象可得,負(fù)電荷的加速度恒定,由A到B做勻減速直線運動,所以EA=EB,電場強(qiáng)度方向由A指向B,所以φA>φB。故B項正確。答案解析關(guān)閉B-26-考點一考點二考點三考點四題組突破答案解析解析關(guān)閉-27-考點一考點二考點三考點四2.如圖所示,菱形ABCD的對角線相交于O點,兩個等量異種點電荷分別固定在AC連線上的M點與N點,且OM=ON,則()A.A、C兩處電勢、電場強(qiáng)度均相同B.B、D兩處電勢、電場強(qiáng)度均相同C.A、C兩處電勢、電場強(qiáng)度均不相同D.B、D兩處電勢、電場強(qiáng)度均不相同答案解析解析關(guān)閉根據(jù)等量異種點電荷的電場的分布特點和疊加原理可知,A、C兩點電場強(qiáng)度相同,取無窮遠(yuǎn)處電勢為零,沿著電場線方向電勢降低,則A點電勢高于C點電勢,故A、C項錯誤;由疊加原理可知,B、D兩點電場強(qiáng)度相同,由于B、D兩點處于等勢面上,則B、D兩點電勢相同,故D項錯誤,B項正確。答案解析關(guān)閉B-27-考點一考點二考點三考點四2.如圖所示,菱形ABCD的-28-考點一考點二考點三考點四3.靜電場在x軸上的電場強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示,x軸正向為電場強(qiáng)度正方向,帶正電的點電荷沿x軸運動,則點電荷()A.在x2和x4處電勢能相等B.由x1運動到x3的過程中電勢能減小C.由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小D.由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大答案解析解析關(guān)閉正電荷的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相同,由題圖可知,O~x1電場強(qiáng)度方向為正方向,x1~x4,電場強(qiáng)度方向為負(fù)方向,電場力做負(fù)功,電勢能增大,A、B項錯誤;電場強(qiáng)度的大小先增大后減小,電場力的大小同樣先增大后減小,C項正確,D項錯誤。答案解析關(guān)閉C-28-考點一考點二考點三考點四3.答案解析解析關(guān)閉正電-29-考點一考點二考點三考點四特別提醒

電勢是反映電場中能的性質(zhì)的物理量,經(jīng)常比較電場中兩點電勢的高低,一般是根據(jù)電場線方向比較,也可根據(jù)電勢能的變化比較,有時通過計算電勢差比較。-29-考點一考點二考點三考點四特別提醒電勢是反映電場中能-30-考點一考點二考點三考點四例1如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一底角是60°的等腰梯形,坐標(biāo)系中有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場,其中O(0,0)點電勢為6V,A(1,)點電勢為3V,B(3,)點電勢為0,則由此可判定()A.C點電勢為3VB.C點電勢為6VC.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為100V/mD.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為100V/m答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-30-考點一考點二考點三考點四例1如圖所示,在平面直角坐標(biāo)-31-考點一考點二考點三考點四答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-31-考點一考點二考點三考點四答案解析解析關(guān)閉答案-32-考點一考點二考點三考點四規(guī)律總結(jié)

在勻強(qiáng)電場中由公式U=Ed得出“一式二結(jié)論”結(jié)論2:勻強(qiáng)電場中若兩線段AB∥CD,且AB=CD,則UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD),如圖乙所示。-32-考點一考點二考點三考點四規(guī)律總結(jié)在勻強(qiáng)電場中由公式-33-考點一考點二考點三考點四類題過關(guān)

如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中,有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場,其中坐標(biāo)原點O處的電勢為0,點A處的電勢為6V,點B處的電勢為3V,則電場強(qiáng)度的大小為()答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-33-考點一考點二考點三考點四類題過關(guān)答案解析解析關(guān)-34-考點一考點二考點三考點四已知帶電粒子在電場中的運動軌跡和電場線(或等勢面),進(jìn)而判斷粒子的電性、電場的方向、動能、電勢能的變化等,是考試熱點題型。-34-考點一考點二考點三考點四已知帶電粒子在電場中的運動軌-35-考點一考點二考點三考點四題組突破1.(2015·江蘇單科,改編)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場,電場方向水平向左。不計空氣阻力,則小球()A.做加速度不變化的直線運動B.做加速度變化的直線運動C.做加速度變化的曲線運動D.速率先減小后增大答案解析解析關(guān)閉小球受重力、電場力作用,合外力的方向與初速度的方向夾角為鈍角,故小球做曲線運動,在運動的過程中合外力先做負(fù)功后做正功,所以D正確。答案解析關(guān)閉D-35-考點一考點二考點三考點四題組突破答案解析解析關(guān)閉-36-考點一考點二考點三考點四2.如圖所示,帶電粒子僅在電場力作用下,從電場中a點以初速度v0進(jìn)入電場并沿虛線所示的軌跡運動到b點,則從a到b過程中,下列說法正確的是()A.粒子帶負(fù)電荷B.粒子先加速后減速C.粒子加速度一直增大D.粒子的機(jī)械能先減小后增大答案解析解析關(guān)閉粒子受到的電場力沿電場線方向,故粒子帶正電,故A錯誤;由粒子運動軌跡可知受電場力向右,所以先向左減速運動后向右加速運動,故B錯誤;從a點到b點,電場力先做負(fù)功,再做正功,電勢能先增大后減小,動能先減小后增大,根據(jù)電場線的疏密知道電場強(qiáng)度先變小后變大,故加速度先減小后增大,C錯誤,D正確。答案解析關(guān)閉D-36-考點一考點二考點三考點四2.如圖所示,帶電粒子僅在電-37-考點一考點二考點三考點四特別提醒

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。-37-考點一考點二考點三考點四特別提醒帶電粒子在電場中運-38-考點一考點二考點三考點四1.電場力做功的計算方法2.電場中的功能關(guān)系(1)電場力做正功,電勢能減少,電場力做負(fù)功,電勢能增加,即W=-ΔEp。(2)如果只有電場力做功,則動能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化,動能(Ek)和電勢能(Ep)的總和不變,即ΔEk=-ΔEp。-38-考點一考點二考點三考點四1.電場力做功的計算方法-39-考點一考點二考點三考點四例題(2015·全國理綜Ⅱ)如圖,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電場中運動,A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60°;它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30°。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。-39-考點一考點二考點三考點四例題(2015·全國理綜Ⅱ)-40-考點一考點二考點三考點四-40-考點一考點二考點三考點四-41-考點一考點二考點三考點四類題過關(guān)

如圖所示,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。-41-考點一考點二考點三考點四類題過關(guān)-42-考點一考點二考點三考點四-42-考點一考點二考點三考點四第二節(jié)電勢能·電勢·電勢差第二節(jié)電勢能·電勢·電勢差-44--2--45-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.電場力做功特點:電場力做功與路徑無關(guān)

,只與電荷的初、末

位置有關(guān)(電荷及電場一定時)。

2.電場力做功計算方法:(1)用WAB=FlABcosθ求電場力的功,僅適用于勻強(qiáng)

電場。

(2)用WAB=qUAB求電場力的功,適用于所有

電場。

(3)用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系WAB=-ΔEp來計算,這種方法在知道電勢能的值時比較方便。(4)用動能定理求,WAB+W非電=ΔEk,這種方法適合復(fù)合場中電場力做功的計算。-3-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-46-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.電場力做功與電勢能改變的關(guān)系:(1)內(nèi)容:電場力對電荷做正功,電荷的電勢能減少

;

電場力對電荷做負(fù)功,電荷的電勢能增加

。

(2)表達(dá)式:WAB=EpA-EpB=-ΔEp。4.電勢能:(1)定義:電荷在電場中具有的與位置有關(guān)的能量。(2)特點:系統(tǒng)性和相對性,前者指電勢能為電荷和電場

所共有,后者指電荷在某點的電勢能的大小隨零勢能面的不同而不同

。

-4-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.電場力做功-47-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(3)計算方法:①EpA=qφA,使用時,若電荷為正(或負(fù))電荷,則q取“+”(或“-”)號;若電勢為正(或負(fù))值,則φ取“+”(或“-”)號。②EpA=WAO,即電荷在A點的電勢能等于把電荷由A點

移到零勢能點

電場力做的功。

(4)矢標(biāo)性:電勢能是標(biāo)量,有正負(fù),表示大小。-5-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(3)計算方法-48-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.定義:選好零電勢點后,某點的電勢等于該點與零電勢點間的電勢差;電勢等于檢驗電荷在該點的電勢能與電荷量的比值。

2.特點:電勢具有相對性,即電場中某一點的電勢與零電勢點的選取有關(guān),零電勢點選的不同,該點的電勢會不同;但兩點的電勢差與零電勢點的選取無關(guān)

(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

特別提醒

(1)電勢是描述電場本身的能的性質(zhì)的物理量,由電場本身決定,而電勢能反映電荷在電場中某點所具有的勢能,由電荷與電場共同決定。-6-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-49-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五1.定義:(1)電荷q在電場中一點A移動到另一點B時,電場力做的功WAB與電荷量q的比值

叫AB兩點的電勢差,表達(dá)式:

(2)電勢差等于電勢之差,即UAB=φA-φB。2.矢標(biāo)性:有正負(fù),但無方向,是標(biāo)

量。若UAB>0,則φA>

φB,反之,UAB<0,則φA<

φB。(后兩空均選填“>”或“<”)

3.勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系:(1)關(guān)系式:U=Ed

,其中d為電場中兩點間沿電場方向

的距離。

(2)電場強(qiáng)度的大小與方向:大小在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向每單位距離上降低的電勢

。方向是電勢降低最快

的方向。

-7-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五1.定義:(1-50-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.定義:電場中電勢相等

的點構(gòu)成的面叫等勢面。

2.特點:(1)等勢面一定與電場線垂直

;(2)同一等勢面上移動電荷電場力不做功

;(3)電場線的方向總是從電勢高

的等勢面指向電勢低

的等勢面;(4)等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,反之越小。

-8-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-51-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.幾種典型的等勢面:-9-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.幾種典型的-52-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-10-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-53-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-11-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五-54-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷1.(2015·浙江選考模擬)如圖所示,某電場中的一條直線,一電子從a點由靜止釋放,它將沿直線向b點運動,下列有關(guān)該電場情況的判斷正確的是()A.該電場一定是勻強(qiáng)電場B.電場強(qiáng)度Ea一定小于EbC.電子的電勢能Epa>EpbD.電子的電勢能Epa<Epb答案解析解析關(guān)閉一條電場線,不能確定該電場是不是勻強(qiáng)電場,也不能比較Ea和Eb的大小情況,故A、B選項錯;因電子從a點由靜止釋放,沿直線向b運動,說明電子所受電場力方向是沿直線由a指向b,那么,電場線的方向則是由b指向a,電子在電場力作用下做正功,電勢能降低,故有Epa>Epb,C對,D錯。答案解析關(guān)閉C-12-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷-55-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.(2015全國理綜Ⅰ)如圖,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)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φM、φN、φP、φQ,一電子由M點分別運動到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),φM>φQB.直線c位于某一等勢面內(nèi),φM>φNC.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)功答案解析解析關(guān)閉根據(jù)題意知φN=φP,且φM>φN,故直線c、d分別位于兩不同的等勢面上,電場方向由M→N,選項A錯誤,B正確;由上述分析知φM=φQ,電子由M點運動到Q點,電場力不做功,選項C錯誤;電子從P點運動到Q點,電場力做正功,選項D錯誤。答案解析關(guān)閉B-13-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.(201-56-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.(2016·9寧波十校聯(lián)考)如圖所示,靜電噴涂時,噴槍噴出的涂料微粒帶負(fù)電,被噴工件帶正電,微粒只在靜電力作用下向工件運動,最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的過程中()A.一定沿著電場線運動

B.所受電場力不斷減小C.克服電場力做功 D.電勢能逐漸減少D-14-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五3.(201-57-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.(2016·浙江大聯(lián)考)電子束焊接機(jī)中的電子槍如圖所示,陰極K的電勢為φK,陽極A的電勢為φA。僅在電場力作用下,電子(電荷量為-e)從K運動到A,則()A.A、K間的電勢差為φA-φKB.電子的動能增加e(φK-φA)C.電子的電勢能增加e(φA-φK)D.電子克服電場力做的功為e(φA-φK)答案解析解析關(guān)閉A、K間的電勢差為UAK=φA-φK,選項A正確;電場力做的功為W=-eUKA=eUAK=e(φA-φK),由功能關(guān)系知,電子的動能增加e(φA-φK),電子的電勢能減少e(φA-φK),故選項B、C、D錯誤。答案解析關(guān)閉A-15-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.(201-58-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五5.如圖所示,在兩等量異種點電荷的電場中,MN為兩電荷連線的中垂線,a、b、c三點所在直線平行于兩電荷的連線,且a與c關(guān)于MN對稱、b點位于MN上,d點位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是()A.b點電場強(qiáng)度大于d點電場強(qiáng)度B.b點電場強(qiáng)度等于d點電場強(qiáng)度C.a、b兩點間的電勢差等于b、c兩點間的電勢差D.試探電荷+q在a點的電勢能小于在c點的電勢能答案解析解析關(guān)閉兩點電荷連線上的中點是連線上電場強(qiáng)度最小的點,同時也是中垂線上電場強(qiáng)度最大的點,所以d點電場強(qiáng)度大于b點電場強(qiáng)度,A、B錯誤;根據(jù)電場分布的對稱性可知,C正確;正試探電荷在電勢高的地方電勢能大,D錯誤。答案解析關(guān)閉C-16-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五5.如圖所示-59-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五追本溯源1.電勢高低的判斷-17-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五追本溯源-60-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.電勢能高低的判斷

-18-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.電勢能高-61-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的自由電荷

,對金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運動的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強(qiáng)度為E0的電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動,使導(dǎo)體一側(cè)集聚負(fù)電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)現(xiàn)象

。

-19-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五基礎(chǔ)夯實-62-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.靜電平衡狀態(tài)由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異號電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向的電場E',疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度E內(nèi)=E0+E'

減弱,如圖乙所示。隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E'增強(qiáng),合電場強(qiáng)度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強(qiáng)度E內(nèi)=0

時為止,這時導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動,我們就說導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)

,如圖丙所示。

3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征(1)內(nèi)部電場強(qiáng)度

處處為0

。

(2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的外表面

。

(3)整個導(dǎo)體是個等勢體

,它的表面是個等勢面

。

(4)導(dǎo)體表面上任何一點的電場強(qiáng)度方向跟該點的表面垂直

。

-20-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五2.靜電平衡-63-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷

,電荷只分布在導(dǎo)體的表面

。這是因為,假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場就不可能為0,自由電荷就會發(fā)生定向移動,導(dǎo)體也就沒有處于靜電平衡狀態(tài)。

(2)在導(dǎo)體外表面,越尖銳

的位置電荷的密度(單

位面積的電荷量)越大

,凹陷的位置幾乎沒有電荷

。

5.尖端放電(1)空氣的電離:導(dǎo)體尖端的電荷密度很大

,附近的電場很強(qiáng)

,空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運動,把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的正負(fù)電荷分離,這個現(xiàn)象叫作空氣的電離。

-21-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五4.靜電平衡-64-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(2)尖端放電:中性分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進(jìn)一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷中和,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個現(xiàn)象叫作尖端放電。

(3)尖端放電的應(yīng)用和防止:應(yīng)用:避雷針

是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。

將燃?xì)庠钪械碾娮哟蚧鹌鞯姆烹婋姌O做成針狀,加上電壓時容易產(chǎn)生電火花。防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量光滑

。

-22-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五(2)尖端放-65-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五6.靜電屏蔽把一個電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內(nèi)電場強(qiáng)度保持為0

,所以外電場對殼內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽

。

7.靜電屏蔽的應(yīng)用和危害(1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮等,可防止外電場的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時,身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時,由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時中斷。對航天員來說,這是一個危險較大的時間段。-23-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五6.靜電屏蔽-66-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷6.一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是()A.A點的電場強(qiáng)度比B點的大B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低C.B點的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同答案解析解析關(guān)閉由題圖可知,B點的電場線比A點的密集,所以B點的電場強(qiáng)度比A點的大,A錯;沿著電場線電勢降落,小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高,B錯;電場線的方向與等勢面垂直,所以B點的電場強(qiáng)度與該處表面垂直,C正確;由于A、B兩點在同一等勢面上,故電場力不做功,所以D錯誤。答案解析關(guān)閉C-24-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五自我診斷-67-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五7.如圖所示,一導(dǎo)體AB在點電荷Q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng),下列說法正確的是()A.導(dǎo)體中M、N兩點的電場強(qiáng)度不相等B.感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度C.如果在AB間用一導(dǎo)線連接,則導(dǎo)線中將有電流產(chǎn)生D.N點的電勢大于M點的電勢答案解析解析關(guān)閉處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強(qiáng)度為零,故A錯誤;感應(yīng)電荷的電場強(qiáng)度與點電荷Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等,而點電荷Q在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,故感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,B正確;處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體,故C、D錯誤。答案解析關(guān)閉B-25-知識點一知識點四知識點二知識點三知識點五7.答案-68-考點一考點二考點三考點四題組突破1.(2016·金華十校模擬)如圖所示,甲是某電場中的一條電場線,A、B是這條線上的兩點,一負(fù)電荷只受電場力作用,沿電場線從A運動到B,在這一過程中,電荷的速度—時間圖線如圖乙所示,比較A、B兩點的電勢φ的高低和電場強(qiáng)度E的大小,正確的是()A.φA>φB

EA<EB

B.φA>φB

EA=EBC.φA>φB

EA>EB

D.φA<φB

EA=EB答案解析解析關(guān)閉據(jù)速度圖象可得,負(fù)電荷的加速度恒定,由A到B做勻減速直線運動,所以EA=EB,電場強(qiáng)度方向由A指向B,所以φA>φB。故B項正確。答案解析關(guān)閉B-26-考點一考點二考點三考點四題組突破答案解析解析關(guān)閉-69-考點一考點二考點三考點四2.如圖所示,菱形ABCD的對角線相交于O點,兩個等量異種點電荷分別固定在AC連線上的M點與N點,且OM=ON,則()A.A、C兩處電勢、電場強(qiáng)度均相同B.B、D兩處電勢、電場強(qiáng)度均相同C.A、C兩處電勢、電場強(qiáng)度均不相同D.B、D兩處電勢、電場強(qiáng)度均不相同答案解析解析關(guān)閉根據(jù)等量異種點電荷的電場的分布特點和疊加原理可知,A、C兩點電場強(qiáng)度相同,取無窮遠(yuǎn)處電勢為零,沿著電場線方向電勢降低,則A點電勢高于C點電勢,故A、C項錯誤;由疊加原理可知,B、D兩點電場強(qiáng)度相同,由于B、D兩點處于等勢面上,則B、D兩點電勢相同,故D項錯誤,B項正確。答案解析關(guān)閉B-27-考點一考點二考點三考點四2.如圖所示,菱形ABCD的-70-考點一考點二考點三考點四3.靜電場在x軸上的電場強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示,x軸正向為電場強(qiáng)度正方向,帶正電的點電荷沿x軸運動,則點電荷()A.在x2和x4處電勢能相等B.由x1運動到x3的過程中電勢能減小C.由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小D.由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大答案解析解析關(guān)閉正電荷的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相同,由題圖可知,O~x1電場強(qiáng)度方向為正方向,x1~x4,電場強(qiáng)度方向為負(fù)方向,電場力做負(fù)功,電勢能增大,A、B項錯誤;電場強(qiáng)度的大小先增大后減小,電場力的大小同樣先增大后減小,C項正確,D項錯誤。答案解析關(guān)閉C-28-考點一考點二考點三考點四3.答案解析解析關(guān)閉正電-71-考點一考點二考點三考點四特別提醒

電勢是反映電場中能的性質(zhì)的物理量,經(jīng)常比較電場中兩點電勢的高低,一般是根據(jù)電場線方向比較,也可根據(jù)電勢能的變化比較,有時通過計算電勢差比較。-29-考點一考點二考點三考點四特別提醒電勢是反映電場中能-72-考點一考點二考點三考點四例1如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一底角是60°的等腰梯形,坐標(biāo)系中有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場,其中O(0,0)點電勢為6V,A(1,)點電勢為3V,B(3,)點電勢為0,則由此可判定()A.C點電勢為3VB.C點電勢為6VC.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為100V/mD.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為100V/m答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-30-考點一考點二考點三考點四例1如圖所示,在平面直角坐標(biāo)-73-考點一考點二考點三考點四答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉-31-考點一考點二考點