2020届高考物理一轮复习基次19电场能的性质课件新人教版.pptx

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,基础课,19,电场能的性质,-,2,-,知识点一,知识点二,知识点三,电势能、电势、电势差,1,.,电势能,(1),电场力做功的特点,:,电场力做功与,无关,只与,有关。,(2),电势能,定义,:,电荷在,中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到,位置时电场力所做的功。,电场力做功与电势能变化的关系,:,电场力做的功等于电势能的,即,W,AB,=E,p,A,-E,p,B,=,。,路径,初、末,位置,电场,零,势能,减少,量,-,e,p,-,3,-,知识点一,知识点二,知识点三,2,.,电势,(1),定义,:,试探电荷在电场中某点具有的,与它,的,的比值。,(2),定义式,:,=,。,(3),矢标性,:,电势是,有正、负之分,其正,(,负,),表示该点电势比,高,(,低,),。,(4),相对性,:,电势具有,同一点的电势因选取,的不同而不同。,3,.,电势差,(1),定义,:,电荷在电场中,由一点,A,移到另一点,B,时,与移动电荷的,的比值。,(2),定义式,:U,AB,=,。,(3),电势差与电势的关系,:U,AB,=,U,AB,=-U,BA,。,电势,能,电荷,量,标量,零,电势,相对性,零电势,点,电场力,做功,电荷,量,A,-,B,-,4,-,知识点一,知识点二,知识点三,等势面,1,.,定义,:,电场中,的各点组成的面。,2,.,四个特点,(1),等势面一定与,垂直。,(2),在,上移动电荷时电场力不做功。,(3),电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。,(4),等差等势面越密的地方电场强度,反之,。,电势,相等,电场线,在同一,等势面,越,大,越,小,-,5,-,知识点一,知识点二,知识点三,匀强电场中电势差与电场强度的关系,1,.,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,方向的距离的乘积。即,U=Ed,也可以写作,。,2,.,公式,U=Ed,的适用范围,:,匀强电场。,电场线,-,6,-,考点一,考点二,考点三,考点四,电势高低与电势能大小的判断,(,自主悟透,),1,.,电势高低的判断,-,7,-,考点一,考点二,考点三,考点四,2,.,电势能大小的,判断,-,8,-,考点一,考点二,考点三,考点四,思维训练,1,.,某形状不规则的导体置于静电场中,由于静电感应,在导体周围出现了如图所示的电场分布,图中虚线表示电场线,实线表示等势面,A,、,B,、,C,为电场中的三个点。下列说法正确的是,(,),A.,A,点的电势高于,B,点的电势,B.,将电子从,A,点移到,B,点,电势能减小,C.,A,点的电场强度大于,B,点的电场强度,D.,将电子从,A,点移到,C,点,再从,C,点移到,B,点,电场力做功为零,答案,解析,解析,关闭,由沿电场线方向电势降低知,A,点电势高于,B,点电势,A,正确,;,将电子从,A,点移到,B,点,电场力做负功,电势能增加,B,错误,;,由电场线疏密知,A,点的电场强度小于,B,点的电场强度,C,错误,;,A,、,C,两点在同一等势面上,都比,B,点的电势高,将电子从,A,点移到,C,点再移到,B,点,电场力做负功,D,错误。,答案,解析,关闭,A,-,9,-,考点一,考点二,考点三,考点四,2,.(2018,福建漳州联考,),如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,有,A,、,B,、,C,三点,A,点为两点电荷连线的中点,B,点为连线上距,A,点距离为,d,的一点,C,为连线中垂线距,A,点距离也为,d,的一点。下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是,(,),A.,E,A,=E,C,E,B,;,A,=,C,=,B,B.,E,B,E,A,E,C,;,A,=,C,B,C.,E,A,E,B,E,A,B,A,C,D.,因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低,答案,解析,解析,关闭,根据等量异种点电荷周围的电场线分布规律可知,电场线在,B,处密,在,C,处稀疏,故,E,B,E,A,E,C,中垂线为等势面,所以,A,=,C,沿电场线方向电势降低,故,A,B,所以有,A,=,C,B,B,正确,A,、,C,、,D,错误。,答案,解析,关闭,B,-,10,-,考点一,考点二,考点三,考点四,电势差与电场强度的关系,(,师生共研,),1,.,在匀强电场中,U=Ed,即在沿电场线方向上,U,d,。推论如下,:,(1),如图甲所示,C,点为线段,AB,的中点,则有,。,(2),如图乙所示,AB,CD,且,AB=CD,则,U,AB,=U,CD,。,-,11,-,考点一,考点二,考点三,考点四,2,.,在非匀强电场中的三点妙用,(1),解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系,当电势差,U,一定时,电场强度,E,越大,则沿电场强度方向的距离,d,越小,即电场强度越大,等差等势面越密。,(2),定性判断非匀强电场电势差的大小关系,如距离相等的两点间的电势差,E,越大,U,越大,;E,越小,U,越小。,(3),利用,-x,图像的斜率判断沿,x,轴方向电场强度,E,x,随位置的变化规律。在,-x,图像中斜率,斜率的大小表示电场强度的大小,正负表示电场强度的方向。,-,12,-,考点一,考点二,考点三,考点四,例题,(2017,全国,卷,)(,多选,),一匀强电场的方向平行于,xOy,平面,平面内,a,、,b,、,c,三点的位置如图所示,三点的电势分别为,10,V,、,17,V,、,26,V,。下列说法正确的是,(,),A.,电场强度的大小为,2.5,V/cm,B.,坐标原点处的电势为,1,V,C.,电子在,a,点的电势能比在,b,点的低,7,eV,D.,电子从,b,点运动到,c,点,电场力做功为,9,eV,思维点拨,根据,a,、,b,、,c,三点的电势关系可以找出等势面,进而求出等势面间的距离,最后求出电场强度。,答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,-,13,-,考点一,考点二,考点三,考点四,方法技巧,如何确定匀强电场中的电场线,1,.,先确定等势线,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,;,因匀强电场的电势在一条直线上均匀变化,任一线段中点的电势为两端点电势的平均值。,2,.,电场线跟等势线一定垂直,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,;,根据电势高低在电场线上标出箭头,表示电场的方向。,-,14,-,考点一,考点二,考点三,考点四,思维训练,(2018,湖北武汉模拟,),如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C,点是,A,、,B,连线的中点。已知,A,点的电势为,A,=30,V,B,点的电势为,B,=-10,V,则,C,点的电势为,(,),A.,C,=10,V,B.,C,10,V,C.,C,U,CB,所以,A,-,C,C,-,B,可得,即,C,10,V,选项,C,正确。,-,15,-,考点一,考点二,考点三,考点四,电场线、等势面与运动轨迹关系,(,师生共研,),1,.,常见等势面比较,-,16,-,考点一,考点二,考点三,考点四,-,17,-,考点一,考点二,考点三,考点四,2,.,在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法,(1),从轨迹的弯曲方向判断受力方向,(,轨迹向合外力方向弯曲,),从而分析电场方向或电荷的正负。,(2),结合轨迹、速度方向与静电力的方向,确定静电力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等。,(3),根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。,-,18,-,考点一,考点二,考点三,考点四,例题,(2018,天津卷,),如图所示,实线表示某电场的电场线,(,方向未标出,),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设,M,点和,N,点的电势分别为,M,、,N,粒子在,M,和,N,时加速度大小分别为,a,M,、,a,N,速度大小分别为,v,M,、,v,N,电势能分别为,E,p,M,、,E,p,N,。下列判断正确的是,(,),A.,v,M,v,N,a,M,a,N,B.,v,M,v,N,M,N,C.,M,N,E,p,M,E,p,N,D.,a,M,a,N,E,p,M,N,选项,B,、,C,均错误,;,电场线疏密表示电场强度大小,故,N,点电场强度大于,M,点电场强度,带电粒子只受电场力,故,a,M,v,N,则有,E,k,M,E,k,N,由能量守恒定律可得,E,p,M,a,B,则,Q,靠近,M,端且为正电荷,C.,无论,Q,为正电荷还是负电荷,一定有,E,p,A,a,B,则场源电荷必在,M,端,一定为正电荷,故,B,正确,;,电子从,A,运动到,B,做减速运动,电场力做负功,电势能增加,故,E,p,A,E,p,B,故,C,正确。,答案,解析,关闭,BC,-,20,-,考点一,考点二,考点三,考点四,电场力做功与电场中的功能关系,(,师生共研,),规范训练,1,.,求电场力做功的几种方法,(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=Eql,cos,。,(2),由,W,AB,=qU,AB,计算,此公式适用于任何电场。,(3),由电势能的变化计算,:W,AB,=E,p,A,-E,p,B,。,(4),由动能定理计算,:W,电场力,+W,其他力,=,E,k,。,2,.,电场中的功能关系,(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、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。,(4),所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。,-,21,-,考点一,考点二,考点三,考点四,例题,在足够长的粗糙绝缘水平槽中,长为,2l,的绝缘轻质细杆两端各连接一个质量均为,m,的带电小球,A,和,B,右图为俯视图,(,槽两侧光滑,),。,A,球的电荷量为,+2q,B,球的电荷量为,-3q(,均可视为质点,也不考虑两者间相互作用的库仑力,),。现让,A,处于如图所示的有界匀强电场区域,MPQN,内,已知虚线,MP,恰位于细杆的中垂线,MP,和,NQ,的距离为,3l,匀强电场的电场强度为,方向水平向右。释放带电系统,让,A,、,B,从静止开始运动,(,忽略小球运动中所产生的磁场造成的影响,动摩擦因数,=0.2),。求,:,(1),小球,B,第一次到达电场边界,MP,所用的时间,;,(2),小球,A,第一次离开电场边界,NQ,时的速度大小,;,(3),带电系统运动过程中,B,球电势能增加量的最大值。,-,22,-,考点一,考点二,考点三,考点四,解析,(1),带电系统开始运动后,先向右加速运动,当,B,进入电场区时,开始做减速运动。设,B,球进入电场前的过程中,系统的加速度为,a,1,由牛顿第二定律,:,2,Eq-,2,mg=,2,ma,1,解得,a,1,=g,-,23,-,考点一,考点二,考点三,考点四,(3),当带电系统速度第一次为零时,此时,A,球已经到达右边界,NQ,处,B,球克服电场力做的功越多,B,球增加的电势能越多,设系统速度减小到零时,A,球离右边界,NQ,的距离为,x,A,球离开电场后,系统的加速度为,a,3,由牛顿第二定律,:,-,3,Eq-,2,mg=,2,ma,3,得,:,a,3,=-,2,g,由,解得,:,x=,0,.,1,l,2,l,所以,B,没有出电场。,故,B,电势能增加量的最大值为,E,p,=-W=-,-,3,Eq,(,l+x,),=,3,Eq,(,l+x,),=,3,Eq,1,.,1,l=,3,.,3,Eql=,3,.,96,mgl,。,-,24,-,考点一,考点二,考点三,考点四,思维训练,(2018,全国,卷,)(,多选,),图中虚线,a,、,b,、,c,、,d,、,f,代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面,b,上的电势为,2,V,。一电子经过,a,时的动能为,10,eV,从,a,到,d,的过程中克服电场力所做的功为,6,eV,。下列说法正确的是,(,),A.,平面,c,上的电势为零,B.,该电子可能到达不了平面,f,C.,该电子经过平面,d,时,其电势能为,4,eV,D.,该电子经过平面,b,时的速率是经过,d,时的,2,倍,答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,