电场能的性质复习PPT文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,课时 电场能的性质,一、电场力做功与电势能,1.,电荷在电场中移动时,电场力做功跟重力做功相似,只与,电荷的始末位置有关,与电荷经过的,无关,.,电场力做,功的计算公式,:,W,=,qU,;,在匀强电场中,电场力做的功,W,=,qEd,其中,d,为沿电场线方向的位移,.,2.,电场力对电荷做正功,电势能,;,电场力对电荷做负功,电势能,.,电场力做功等于电势能变化的负值,即,W,AB,=,E,p,A,-,E,p,B,.,3.,电荷在某点具有的电势能,等于把它从该点移动到零势能,面位置时电场力所做的功,.,电势能是相对的,通常把电荷,在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零,或把电荷在大,地表面上的电势能规定为零,.,路径,减少,增加,1,二、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,用,表示,.,在数值上等于单位正电荷由,该点移到零电势点时,电势是标量,只有大,小,没有方向,但有正负,.,2.,公式,:,(,与试探电荷无关,),3.,单位,:,伏特,(V),4.,电势与电场线的关系,:,沿电场线方向电势降低,.(,电场线指,向电势降低的方向,),5.,零电势位置的规定,:,电场中某一点的电势的数值与零电势,的选择,关,即电势的数值决定于零电势的选择,.(,大地或,无穷远默认为零,),电场力所做的功,有,2,三、等势面,1.,定义,:,电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面,.,2.,等势面的特点,(1),等势面一定和电场线垂直,.,(2),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,.,(3),电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,.,(4),电场线越密的地方,等差等势面越密,.,四、电势差与电场强度,1.,电势差,:,电荷,q,在电场中,A,、,B,两点间移动时,电场力所做的,功,W,AB,跟它的电荷量,q,的比值,叫做,A,、,B,间的电势差,也叫,电压,.,3,公式,:,.,单位,:,伏,(V).,2.,电势差与电势的关系,:,U,AB,=,电势差是标量,可以是,正值,也可以是负值,.,3.,电势差与电场强度的关系,:,匀强电场中两,点间的电势差等于电场强度与这两点沿电,场线方向的距离的乘积即,U,=,Ed,也可以写,作,(,如图,1,所示,).,特别提醒,电势具有相对性,而电势差与零电势点的选取无关,电势差具有绝对性,.,图,1,4,热点一 电场中的功能关系,热点聚焦,对电场力做功的理解可类比重力做功,.,电场力做正功,电,势能减小,;,电场力做负功,电势能增加,.,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),除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能,的变化,.,2.,电场力做功的特点,:,电场力对某电荷做的功与路径无关,只与初、末位置的电势差有关,.,5,3.,电场力做功的计算方法,(1),由公式,W,=,Fl,cos,计算,此公式只适用于匀强电场,可变,形为,W,=,qEl,E,式中,l,E,为电荷初末位置在电场方向上的距离,.,(2),由电场力做功与电势能变化关系计算,W,AB,=-,E,AB,=,qU,AB,对任何电场都适用,.,当,U,AB,0,q,0,或,U,AB,0,q,0;,否则,W,a,B,a,A,B.,粒子在,A,、,B,、,C,三点的动能大小关系,E,k,C,E,k,B,E,k,A,C.,粒子在,A,、,B,、,C,三点的电势能大小关系,E,p,C,E,p,B,E,p,A,D.,粒子由,A,运动到,B,和由,B,运动到,C,静电力做的功相等,解析,A,、,B,、,C,三点的场强关系为,E,C,E,B,E,A,A,对,;,由,A,到,C,的过程,静电力一直做正功,B,对,;,静电力做正功,电势能减小,E,p,C,E,p,B,2,U,34,.,根据,W,=,qU,可得,|,W,12,|2|,W,34,|,选项,A,错,B,正确,;,由点电荷,P,的运动轨迹可知,P,、,Q,两电荷的库仑力为引力,只能异号,C,选项错,;,若,P,的初速度方向的延长线与,O,之间的距离为零,则,P,只能沿电场线做直线运动,轨迹不可能为曲线,D,选项也是错误的,故选,B.,答案,B,37,2.,如图,11,所示,平行于纸面有一匀强电场,(,电场未画出,),在纸,面内建立一个直角坐标系,xOy,以,O,为圆心,做半径,r,=2 cm,的,圆,.,如果在圆上任取一点,P,设,OP,与,x,轴正方向的夹角为,P,点的电势与,角函数关系满足,=80cos(,-30,)+10 V.,则下列说法正确的是,(),图,11,A.,当,=90,时,P,点的电势为,10 V,B.,当,=330,时,P,点的电势与当,=90,时,P,点的电势相等,38,C.,该电场强度的方向与,x,轴负方向成,60,角斜向下,D.,该圆周上电势最低的点是,=30,时的,P,点,解析,=90,时,=50 V;,当,=330,时,=50 V,B,对,;,如下图,由,=50 V,知,A,、,B,为等势点,AB,连线为等势面,作,OC,垂直于,AB,可知场强沿,CO,方向向下,与,x,轴夹角为,30,C,错,;,当,=210,时,=-70 V,是圆周上的电势最低点,.,答案,B,39,3.,如图,12,所示,在粗糙的斜面上固定一点电荷,Q,在,M,点无初速,度地释放带有恒定电荷的小物块,小物块在电荷,Q,的电场中,沿斜面运动到,N,点静止,则从,M,到,N,的过程中,(),图,12,A.,小物块所受的电场力减小,B.,小物块的电势能可能增加,C.,小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功,D.,M,点的电势一定高于,N,点的电势,40,解析,Q,为点电荷,由于,M,点距点电荷,Q,的距离比,N,点小,所以小物块在,N,点受到的电场力小于在,M,点受到的电场力,选项,A,正确,;,由小物块的初、末状态可知,小物块从,M,到,N,的过程先加速再减速,而重力和摩擦力均为恒力,所以电荷间的库仑力为斥力,电场力做正功,电势能减小,选项,B,错误,;,由功能关系可知,克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和,故选项,C,正确,;,因不知,Q,和物块的电性,无法判断电势高低,选项,D,错误,.,答案,AC,41,4.,如图,13,所示,半径为,R,的环形塑料管竖直放置,AB,为该环的水平直径,且管的内径远小于环的,半径,AB,及其以下部分处于水平向左的匀强电,场中,管的内壁光滑,.,现将一质量为,m,带电荷量,为,+,q,的小球从管中,A,点由静止释放,已知,qE,=,mg,则以下说法中正确的是,(),A.,小球释放后,到达,B,点时速度为零,并在,BDA,间往复运动,B.,小球释放后,第一次达到最高点,C,时恰好对管壁无压力,C.,小球释放后,第一次和第二次经过最高点,C,时对管壁的,压力之比为,15,D.,小球释放后,第一次经过最低点,D,和最高点,C,时对管壁的,压力之比为,51,图,13,42,解析,小球由,A,到,B,重力不做功,电场力做正功,故到达,B,的速度不为零,A,错,;,小球第一次通过,C,时,重力做功,W,G,=-,mgR,电场,43,答案,CD,44,5.,如图,14,所示,光滑绝缘的细杆竖直放置,它与以正电荷,Q,所在,位置为圆心的某圆交于,B,、,C,两点,质量为,m,、带电荷量为,-,q,的有孔小球穿在杆上从,A,点无初速滑下,已知,q,Q,AB,=,h,小,球滑到,B,点时的速度大小为,求,:,图,14,(1),小球从,A,滑到,B,的过程中电场力做的功,.,(2),A,、,C,两点间的电势差,.,45,解析,分析小球从,A,到,B,的过程,小球受重力、电场力、杆的弹力三个力的作用,.,重力做正功,由于小球在该过程中是靠近,+,Q,所以它们之间的电场力,(,引力,),做正功,小球受到的杆的弹力一直与速度垂直而不做功,由动能定理可求电场力的功,.,根据题意及图形可以看出,B,、,C,在同一个等势面上,所以,A,、,B,之间与,A,、,C,之间的电势差相等,.,(1),小球从,A,滑到,B,的过程中,根据动能定理可得,46,(2),因为小球从,A,滑到,B,的过程电场力做的功,答案,47,6.,在一个水平面上建立,x,轴,在过原点,O,垂直于,x,轴的平面的右,侧空间有一个匀强电场,场强大小,E,=6.010,5,N/C,方向与,x,轴正方向相同,.,在,O,处放一个电荷量,q,=-5.010,-8,C,质量,m,=1.010,-2,kg,的绝缘物块,.,物块与水平面间的动摩擦因数,=0.20,沿,x,轴正方向给物块一个初速度,v,0,=2.0 m/s,如图,15,所示,.(,g,取,10 m/s,2,),试求,:,(1),物块向右运动的最大距离,.,(2),物块最终停止的位置,.,图,15,48,解析,(1),设物块向右运动的最大距离为,x,m,由动能定理得,-,mgx,m,-,E,|,q,|,x,m,=0-,mv,0,2,可求得,x,m,=0.4 m,(2),因,Eq,mg,物块不可能停止在,O,点右侧,设最终停在,O,点左侧且离,O,点为,x,处,.,由动能定理得,E,|,q,|,x,m,-,mg,(,x,m,+,x,)=0,可得,x,=0.2 m,答案,(1)0.4 m (2),O,点左侧,0.2 m,处,49,7.,如图,16,所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与,水平面成,45,角的绝缘直杆,AC,其下端,(,C,端,),距地面高度,h,=0.8 m.,有一质量,500 g,的带电小环套在直杆上,正以某一,速度,沿杆匀速下滑,小环离开杆后正好通过,C,端的正下方,P,点处,.(,g,取,10 m/s,2,),求,:,图,16,(1),小环离开直杆后运动的加速度大小和方向,.,(2),小环在直杆上匀速运动速度的大小,v,0,.,(3),小环运动到,P,点的动能,.,50,解析,(1),小环在直杆上的受力情况如右图所示,由平衡条件得,mg,sin 45=,Eq,cos 45,得,mg,=,Eq,离开直杆后,只受,mg,、,Eq,作用,则,F,合,=,mg,=,ma,a,=,g,=10 m/s,2,=14.1 m/s,2,方向与杆垂直斜向右下方,.,(2),设小环在直杆上运动的速度为,v,0,离杆后经,t,秒到,P,点,则,51,答案,(1)14.1 m/s,2,垂直于杆斜向右下方,(2)2 m/s,(3)5 J,52,反思总结,返回,53,