C029.电势和电势能.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,*,电势和电势能,季 军,南阳中学,2007,年,7,月,一、,电势差（电压）和电势,二、,电场线和等势面,三、,电荷引入电场,07,学年度南京市金陵中学一模,6,07,学年南京市期末质量调研,4,南京市,07,届二模试卷,11,07,年,1,月海淀区期末练习,1,07,年,1,月北京市崇文区期末统一练习,9,07,年,1,月山东潍坊市期末统考,9,07,年天津五区县重点校联考,6,07,届南京市综合检测题（二）,1,07,年重庆市第一轮复习第三次月考卷,7,07,届,1,月武汉市调研考试,8,2007,年物理海南卷,7,07,年,1,月广东省汕尾市调研测试,10,2007,年理综山东卷,19,07,年上海虹口区教学质量检测三,12,07,年,1,月海淀区期末练习,10,07,年扬州市期末调研测试,11,06,年江苏连云港市最后模考,8,07,届南京市第一次调研测试,11,合肥市,2007,年教学质量检测一,12,2007,年高考上海卷,13,2007,年高考广东卷,3,2007,年理综全国卷,20,2007,年理综宁夏卷,21,电势和电势能,一、电势差（电压）和电势,电荷,q,在电场中由,A,点移到,B,点，电场力做功,W,AB,与,q,的比，叫,AB,间的电势差（又叫电压），用,U,AB,表示，即,W,AB,=,qU,AB,。,如果在电场中选择某一点为参考点，可以用电势差来定义电场中各点的电势：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（即零势能点）时电场力所做的功。电势用,表示。在理论研究中一般以无穷远为零势能点，在实际电路中一般以大地为零势能点。,电压和电势的关系：,U,AB,=,A,-,B,，,显然有,U,AB,=-,U,BA,。,两点间的电压与零电势点的选取没有关系。,二、电场线和等势面,物理学中用电场线和等势面来形象地描绘电场强度和电势。,电场线、等势面的特点和电场线、等势面间的关系：,电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。,电场线互不相交，等势面也互不相交。,电场线和等势面在相交处互相垂直。,电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。,电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。,沿匀强电场中任何一条直线（等势面除外），电势都是均匀变化的。,6,种常见的电场的电场线和等势面：,孤立点电荷周围的电场,等量异种点电荷的电场,等量同种点电荷的电场,匀强电场,点电荷与带电平板,三、电荷引入电场,1,将电荷引入电场,将电荷引入电场后，它一定受电场力,F=,Eq,，,且一定具有电势能,E=q,。,2,在电场中移动电荷电场力做的功,在电场中移动电荷电场力做的功,W=,qU,，,只与始末位置的电势差有关。,在只有电场力做功的情况下，电场力做功的过程是电势能和动能相互转化的过程。,W,=-,E,=,E,k,。,无论对正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电势能就减小；克服电场力做功，电势能就增大。,正电荷在电势高处电势能大；负电荷在电势高处电势能小。,利用公式,W=,qU,进行计算时，各量都取绝对值，功的正负由电荷的正负和移动的方向判定。,四、静电感应、静电屏蔽,1.,把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,+,+,+,2.,导体中没有电荷定向移动的状态叫静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体：内部场强处处为零，,（表面的场强垂直于表面）；整个导体是等势体。,下右图在验电器外罩一个金属网，验电器的箔片就不再张开，表示金属网内各处的场强都为零。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,3,导体壳可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响。这种现象叫静电屏蔽。有的电学仪器和电子设备外面套有金属罩，,有的通信电缆外面包有一层,铅皮，都是用来防止外界电,场干扰的，起静电屏蔽作用。,07,学年度南京市金陵中学一模,6,6,如图甲是某电场中的一条电场线，,a,、,b,是这条线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从,a,运动到,b,在这过程中，电荷的速度一时间图线如图乙所示，比较,a,、,b,两点电势的高低和场强的大小,（,）,A,a,b,，,E,a,E,b,B,a,b,，,E,a,E,b,C,a,b,，,E,a,E,b,D,a,b,，,E,a,E,b,乙,0,t,v,a,b,甲,B,07,学年南京市期末质量调研,4,v,t,0,乙,B,A,甲,4,图甲是某电场中的一条电场线，,A,、,B,是这条电场线上的两点。若将一负电荷从,A,点自由释放，负电荷在电场力作用下沿电场线从,A,到,B,运动过程中的,v,-t,图线如图乙所示。比较,A,、,B,两点电势的高低和场强的大小，可得（,）,A.B.,C D,B,南京市,07,届二模试卷,11,11,、如图甲所示，是电场中的一条直线电子以某一初速度从,A,点出发，仅在电场力作用下沿,AB,运动到,B,点，其,v-t,图象如图乙所示，关于,A,、,B,两点的电场强度,E,A,、,E,B,和电势 的关系，下列判断正确的是 （,）,A,E,A,E,B,B,E,A,E,B,0,t,v,A,B,A C,07,年,1,月海淀区期末练习,1,+Q,A,B,C,1,如图所示，在静止电荷,+,Q,所产生的电场中，有与,+,Q,共面的,A,、,B,、,C,三点，且,B,、,C,处于以,+,Q,为圆心的同一圆周上。设,A,、,B,、,C,三点的电场强度大小分别为,E,A,、,E,B,、,E,C,，,电势分别为 ，则下列判断中正确的是（）,A,E,A,E,B,，,C,E,A,E,B,，,D,E,A,E,C,，,B D,07,年,1,月北京市崇文区期末统一练习,9,v,A,A,v,0,t,B,v,B,9,A,、,B,是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在电场力作用下从,A,点运动到,B,点，运动过程中的速度一时间图像如图所示，比较,A,、,B,两点电势 的高低、场强,E,的大小及电荷的电势能,，,下列说法正确的是（）,A,9,如图所示，,a,、,b,、,c,、,d,为匀强电场中的等势面，且电势,.,一带电粒子沿图中的,AB,曲线运动，不计粒子所重力，则粒子（,）,A,一定带负电,B,运动轨迹是抛物线,C,从,A,运动到,B,的过程中电势能增加,D,从,A,运动到,B,的过程中动能与电势能之和保持不变,07,年,1,月山东潍坊市期末统考,9,B D,a,d,c,b,B,A,07,年天津五区县重点校联考,6,6,如图所示，空间有一水平匀强电场，竖直平面内的初速度为,v,0,的微粒沿着图中虚线由,A,运动到,B,，,其能量变化情况是 （,）,A,动能减少，重力势能增加，电势能减少,B,动能减少，重力势能增加，电势能增加,C,动能不变，重力势能增加，电势能增加,D,动能增加，重力势能增加，电势能减少,E,B,A,B,07,届南京市综合检测题（二）,1,1,如图所示，三条虚线表示某电场中的三个等势面，其电势分别为,1,=10V,，,2,=20V,，,3,=30V,，,一个带电粒子只受电场力作用，按图中实线轨迹从,A,点运动到,B,点，则,（,）,A,粒子带负电,B,粒子在,A,点的速度大于在,B,点的速度,C,粒子在,A,点的加速度大于在,B,点的加速度,D,粒子在,A,点的电势能大于在,B,点的电势能,A,B,A C D,07,年重庆市第一轮复习第三次月考卷,7,7,、如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为,+,Q,图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面有两个一价离子,M,、,N,（,不计重力，也不计它们之间的电场力）先后从,a,点以相同的速率,v,0,射入该电场，运动轨迹分别为曲线,apb,和,aqc,，,其中,p,、,q,分别是它们离固定点电荷最近的位置以下说法中正确的是（,）,A,、,M,一定是正离子，,N,一定是负离子,B,、,M,在,p,点的速率一定大于,N,在,q,点的速率,C,、,M,在,b,点的速率一定大于,N,在,c,点的速率,D,、,M,从,pb,过程电势能的增量一定,小于,N,从,aq,电势能的增量,c,+,a,b,p,q,Q,B D,07,届,1,月武汉市调研考试,8,8,如图中的虚线为某电场的等势面，今有两个带电粒子（不计重力和它们的相互作用力），以不同的速率、,沿不同的方向，从,A,点飞入电场后，分别沿径迹,1,和,2,运动，由轨迹可以断定（,）,A,两粒子带电量的绝对值一定不同,B,两粒子的电性一定不同,C,两粒子的动能都是先减少后增大,D,两粒子的分别经过,B,、,C,两点时的速率一定相等,1,A,C,B,2,B,2007,年物理海南卷,7,7.,如图所示，固定在,Q,点的正点电荷的电场中有,M,、,N,两点，已知,MQ,NQ,，,下列叙述正确的是（,）,A.,若把一正的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，则电场力对该电荷做功，电势能减少,B.,若把一正的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，则该电荷克服电场力做功，电势能增加,C.,若把一负的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，则电场力对该电荷做功，电势能减少,D.,若把一负的点电荷从,M,点沿直线移到,N,点，再从,N,点沿不同路径移回到,M,点；则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷,所做的功，电势能不变,M,Q,N,A D,07,年,1,月广东省汕尾市调研测试,10,10,、如图,示,，绝缘杆长,L,，,两端分别带有等量异号电荷，电量值为,Q,，,处在场强为,E,的匀强电场中，杆与电场线夹角,60,若使杆沿顺时针转过,60,(,以杆上某一点为圆心转动,),，则下述正确的是（,）,A,、,电场力不作功，两电荷电势能不变,B,、,电场力作的总功为,-,QEL/2,两电荷的电势能增加,C,、,电场力作的总功为,QEL/2,两电荷的电势能减小,D,、,电场力做的总功大小跟转轴位置无关,+,Q,-,Q,E,C D,2007,年理综山东卷,19,19,如图所示，某区域电场线左右对称分布，,M,、,N,为对称线上两点。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,A C,M,N,07,年上海虹口区教学质量检测三,12,12.A,、,B,两点各放有电量为,+,Q,和,+2,Q,的点电荷，,A,、,B,、,C,、,D,四点在同一直线上，且,AC=CD=DB,。,若将一正电荷从,C,点沿直线移到,D,点，则 （,）,(A),电场力一直做正功。,(B),电场力先做正功再做负功。,(C),电场力一直做负功。,(D),电场力先做负功再做正功。,+,Q,+2,Q,A,B,C,D,点拨：,电场强度为,0,的点,P,在,AB,中点左侧,P,点左侧的场强方向向右，,P,点右侧的场强方向向左，如图示：,+,Q,+2,Q,A,B,C,D,P,B,07,年,1,月海淀区期末练习,10,10,如图所示的,xOy,平面区域内存在电场，一个正电荷先后两次从,C,点分别沿直线被移动到,A,点和,B,点，在这两个过程中，均需克服电场力做功，且做功的数值相等。那么这一区域内的电场可能是（）,A,沿,y,轴正向的匀强电场,B,沿,x,轴的负向的匀强电场,C,在第,象限内某位置的一个负,电荷所产生的电场,D,在第,象限内某位置的一个正电荷所产生的电场,O,y,x,A,C,B,B D,07,年扬州市期末调研测试,11,11,如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒,P,位于两板间恰好平衡，现用外力将,P,固定住（保持其电荷量不变），然后使两板各绕其中点转过,角，如图中虚线所示，再撤去外力以后，则,P,在两板间 （）,A,重力势能将保持不变,B,重力势能将变小,C,电势能将变大,D,电势能将变小,P,A D,两板转过,角，,qE,mg,P,恰好平衡，有,qE,mg,微粒带负电，,解：,有,qE,cos,mg,带电微粒,P,将沿水平向左运动，重力势能将保持不变，,与下板的电势差增大，微粒带负电，电势能将变小,06,年江苏连云港市最后模拟考试,8,8,如图所示，在,O,点处放置一个正电荷。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,，,则下列说法中正确的是,(),A,小球通过,C,点的速度大小是,B,小球通过,C,点的速度大小是,C,小球由,A,到,C,电场力做功是1/2,mv,2,-,mgh,D,小球由,A,到,C,机械能的损失是,mg(h-R/,2,)-,1,/,2,mv,2,O,A,B,C,R,h,30,B D,O,A,B,C,R,h,30,解：,B,、,C,两点电势相等，,BC,电场力不做功。,由动能定理，,BC,1/2,m,v,C,2,-,1/2,m,v,2,=,mgRsin,30),v,C,2,=,v,2,+,gR,小球由,A,到,C,机械能的损失即克服电场力做功是,E,=,mgh,-1/2,m,v,C,2,=,mg,(,h,-,R,/2)-,1/2,m,v,2,11,如图所示，在匀强电场中有一半径为,R,的圆,O,，,场强方向与圆,O,所在平面平行，场强大小为,E,。,电荷量为,q,的带正电微粒以相同的初动能沿着各个方向从,A,点进入圆形区域中，只在电场力作用下运动，从圆周上不同点离开圆形区域，其中从,C,点离开圆形区域的带电微粒的动能最大，图中,O,是圆心，,AB,是圆的直径，,AC,是与,AB,成,角的弦，则（,）,A,匀强电场的方向沿,AC,方向,B,匀强电场的方向沿,OC,方向,C,从,A,到,C,电场力做功为,2,qERcos,D,从,A,到,C,电场力做功为,2,qER cos,2,07,届南京市第一次调研测试,11,A,O,B,C,B D,合肥市,2007,年教学质量检测一,12,12,匀强电场中有,A,、,B,、,C,三点，它们的连线组成一个等边三角形，且,AB=BC=AC=,4cm,，,如图所示，电场方向与,A,、,B,、,C,三点所在平面平行。把一个电量为,-210,-9,C,的点电荷从,A,点移到,B,点，电场力做功为,810,-9,J,；,若把另一电量为,110,-9,C,的点电荷从,C,点移到,A,点，电场力做功为,410,-9,J,，则,B,、,C,两点的电势差,U,BC,=,V,，,该匀强电场的电场强度,E,=,N/C,。,（,结果保留,2,位有效数字）,C,B,A,0,1.110,2,2007,年上海卷,13,13,一点电荷仅受电场力作用，由,A,点无初速释放，先后经过电场中的,B,点和,C,点。点电荷在,A,、,B,、,C,三点的电势能分别用,E,A,、,E,B,、,E,C,表示，则,E,A,、,E,B,和,E,C,间的关系可能是（,）,（,A,）,E,A,E,B,E,C,。,（,B,）,E,A,E,B,E,C,。,（,C,）,E,A,E,C,E,B,。,（,D,）,E,A,E,C,E,B,。,A D,2007,年高考广东卷,3,3,图,2,所示的匀强电场,E,的区域内，由,A,、,B,、,C,、,D,、,A,、,B,、,C,、,D,作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面,ABCD,垂直。下列说法正确的是,(),A,AD,两点间电势差,U,AD,与,A A,两点间电势差,U,AA,相等,B,带正电的粒子从,A,点沿路径,A,D,D,移到,D,点，电场力做正功,C,带负电的粒子从,A,点沿路径,A,D,D,移到,D,点，电势能减小,D,带电的粒子从,A,点移到,C,点，,沿对角线,A C,与沿路径,A,B,B,C,电场力做功相同,A,B,C,D,E,A,B,C,D,图,2,B D,2007,年理综全国卷,20,20.,a,、,b,、,c,、,d,是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点,.,电场线与矩形所在平面平行。已知,a,点的电势为,20V,b,点的电势为,24V,，,d,点的电势为,4V,，,如图，由此可知,c,点的电势为,(),A.4 VB.8 V,C.12 VD.24 V,d,a,b,c,20V,24V,4V,解,:,运用一个结论,:,在匀强电场中,任意一族平行线上等距离的两点的电势差相等,所以,U,ab,=,U,dc,所以,c,点电势为,8,V,又解：,对角线,bd,中点的电势为中间值,14,V,由此求得,c,点电势为,8,V,.,B,2007,年理综宁夏卷,21,21,、匀强电场中的三点,A,、,B,、,C,是一个三角形的三个顶点，,AB,的长度为,1 m,，,D,为,AB,的中点，如图所示。已知电场线的方向平行于,ABC,所在平面，,A,、,B,、,C,三点的电势分别为,14 V,、,6 V,和,2 V,。,设场强大小为,E,，,一电量为,1,10,6,C,的正电荷从,D,点移到,C,点电场力所做的功为,W,，,则,（,）,A,W,8,10,6,J,，,E,8 V/m,B,W,6,10,6,J,，,E,6 V/m,C,W,8,10,6,J,，,E,8 V/m,D,W,6,10,6,J,，,E,6 V/m,A,D,B,C,A,解：,A,D,B,C,14V,2V,6V,容易看出,AB,中点,D,的电势为,10V,，,AC,中点的,E,电势为,8V,，,AE,三等分点,F,点的电势为,10V,，,10V,8V,E,F,G,W,DC,=,qU,DC,=8,10,6,J,连接,FD,即为等势线。,过,B,作,FD,延长线的垂线,BG,为一条电场线,d,=,BG,8 V/m,A,对,