高考物理一轮复习 第6章 电场 第2课时 电场的能的性质课件.ppt

第2课时电场的能的性质 考点一电势高低及电势能大小的判断方法 1 比较电势高低的方法 1 沿电场线方向 电势越来越低 2 判断出uab的正负 再由uab a b 比较 a b的大小 若uab 0 则 a b 若uab 0 则 a b 2 电势能大小的比较方法 1 做功判断法 电场力做正功 电荷 无论是正电荷还是负电荷 从电势能较大的地方移向电势能较小的地方 反之 如果电荷克服电场力做功 那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方 2 能量守恒法 在电场中 若只有电场力做功时 电荷的动能和电势能相互转化 动能增加 电势能减小 反之 动能减小 电势能增加 例1 2015 保定模拟 如图所示 一圆环上均匀分布着正电荷 x轴垂直于环面且过圆心o 下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是 a o点的电场强度为零 电势最低b o点的电场强度为零 电势最高c 从o点沿x轴正方向 电场强度减小 电势升高d 从o点沿x轴正方向 电场强度增大 电势降低 解析 由微元法和对称的思想分析可知 均匀带电圆环内部o点的场强为零 电势为标量 且正电荷周围的电势为正 在x轴上o点离带电体最近 故o点电势最高 选项a错误 b正确 从o点沿x轴正方向电场强度先增大后减小 电势降低 选项c d错误 答案 b 规律总结 1 在确定电势高低的各种方法中 应用最多的是根据电场线判断 只要能确定电场线的方向 电势高低就一目了然了 2 在确定电势能的方法中 最重要的是根据电场力做功判断 3 熟练掌握常见电场的电场线 等势线分布情况 1 多选 2016 日照模拟 水平线上的o点放置一点电荷 图中画出电荷周围对称分布的几条电场线 如图所示 以水平线上的某点o 为圆心 画一个圆 与电场线分别相交于点a b c d e 则下列说法正确的是 a b e两点的电场强度相同b a点电势低于c点电势c b c两点间电势差等于e d两点间电势差d 电子沿圆周由d到b 电场力做正功 解析 图中b e两点电场强度的方向不同 a错误 沿电场线方向电势降低 因ra rc 所以 a0 电子从d到b电场力做功wab qudb e udb 0 d错误 答案 bc 考点二电势差与电场强度的关系 1 在匀强电场中u ed 即在沿电场线方向上 u d 2 在非匀强电场中u ed虽不能直接应用 但可以做定性判断 例2 2016 大同模拟 如图所示 a b c d e f为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点 a b c三点电势分别为1v 2v 3v 则下列说法正确的是 技巧点拨 确定匀强电场中的电场线的方法 1 确定等势线 根据 两点确定一条直线 找出电场中电势相等的两个点 然后连接成一条等势线 2 电场线跟等势面一定垂直 作出等势线的垂线即得电场线 3 比较电势的高低 即沿着电场线的方向 电势逐渐降低 根据题中电势高低在电场线上标出箭头 表示电场的方向 2 2015 课标全国i卷 如图所示 直线a b和c d是处于匀强电场中的两组平行线 m n p q是它们的交点 四点处的电势分别为 m n p q 一电子由m点分别运动到n点和p点的过程中 电场力所做的负功相等 则 a 直线a位于某一等势面内 m qb 直线c位于某一等势面内 m nc 若电子由m点运动到q点 电场力做正功d 若电子由p点运动到q点 电场力做负功 解析 在匀强电场中 因为电子带负电 从m到n和p做功相等 说明电势差相等 即n和p的电势相等 电场力对电子做负功 由w qu q e 则得 m n m p 0 说明mq为高电势 np为低电势 所以直线c位于某一等势线内 选项a错 b对 匀强电场中等势线为平行的直线 所以np和mq分别是两条等势线 m q p 电子从m点运动到q点 初末位置电势相等 电场力不做功 选项c错 电子由p点运动到q点 电场力做正功 电势能减少 选项d错 答案 b 考点三用功能关系分析带电粒子的运动 1 功能关系 1 若只有电场力做功 电势能与动能之和保持不变 2 若只有电场力和重力做功 电势能 重力势能 动能之和保持不变 3 除重力外 其他各力对物体所做的功等于物体机械能的变化 4 所有力对物体所做功的代数和 等于物体动能的变化 2 电场力做功的计算方法 1 由公式w flcos 计算 此公式只适用于匀强电场 可变形为w qelcos 2 由w qu来计算 此公式适用于任何形式的静电场 3 由动能定理来计算w电场力 w其他力 ek 4 由电势能的变化来计算wab epa epb 例3 如图所示 在o点放置一个正电荷 在过o点的竖直平面内的a点 自由释放一个带正电的小球 小球的质量为m 电荷量为q 小球落下的轨迹如图中虚线所示 它与以o为圆心 r为半径的圆 图中实线表示 相交于b c两点 o c在同一水平线上 boc 30 a距离oc的竖直高度为h 若小球通过b点的速度为v 试求 1 小球通过c点的速度大小 2 小球由a到c的过程中电势能的增加量 易误提醒 处理电场中能量问题的注意事项 1 应用动能定理解决问题需研究合外力的功 或总功 2 应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化 3 应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系 4 当只有电场力做功时 动能与电势能相互转化 动能与电势能之和保持不变 3 如图所示 虚线pq mn间存在如图所示的水平匀强电场 一带电粒子质量为m 2 0 10 11kg 电荷量为q 1 0 10 5c 从a点由静止开始经电压为u 100v的电场加速后 垂直于匀强电场方向进入匀强电场中 从虚线mn上的某点b 图中未画出 离开匀强电场时速度与电场方向成30 角 已知pq mn间距离为20cm 带电粒子的重力忽略不计 求 静电场中图象问题的处理技巧1 v t图象 根据v t图象的速度变化 斜率变化 即加速度大小的变化 确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况 进而确定电场强度的方向 电势的高低及电势能的变化 方法技巧思维提升 2 x图象 1 电场强度的大小等于 x图线的斜率大小 电场强度为零处 x图线存在极值 其切线的斜率为零 2 在 x图象中可以直接判断各点电势的大小 并可根据电势大小关系确定电场强度的方向 3 在 x图象中分析电荷移动时电势能的变化 可用wab quab 进而分析wab的正负 然后作出判断 3 e x图象 1 反映了电场强度随位移变化的规律 2 e 0表示场强沿x轴正方向 e 0表示场强沿x轴负方向 3 图线与x轴围成的 面积 表示电势差 面积 大小表示电势差大小 两点的电势高低根据电场方向判定 典例 多选 空间某一静电场