电场的能的性质.ppt

3 3 电场的电场的能能的性质的性质第六章第六章静电场静电场1 (2011(2011安安徽徽皖皖南南八八校校摸摸底底联联考考)如如图图631所所示示，一一簇簇电电场场线线的的分分布布关关于于y轴轴对对称称，O是是坐坐标标原原点点，M、N、P、Q是是以以O为为圆圆心心的的一一个个圆圆周周上上的的四四个个点点，其中其中M、N在在y轴上，轴上，Q点在点在x轴上，则轴上，则()1.只存在电场力时电场的能的性质的描述及其相互关系（1）活用等势面 图图6312 AM点的电势比点的电势比P点的电势高点的电势高 BOM间的电势差等于间的电势差等于NO间的电势差间的电势差 C一一正正电电荷荷在在O点点时时的的电电势势能能小小于于在在Q点点时时的的电势能电势能 D将一负电荷由将一负电荷由M点移到点移到P点，电场力做正功点，电场力做正功3 顺顺着着电电场场线线电电势势越越来来越越低低所所以以A项项错错误误；ON段段电电场场线线比比较较密密集集，平平均均电电场场强强度度大大，由由U=Ed定定性性分分析析可可知知B选选项项错错误误；作作出出等等势势面面可可得得O点点电电势势比比Q点点电电势势高高，正正电电荷荷在在电电势势高高处处电电势势能能大大，所所以以C选选项项错错误误；M点点与与P点点的的电电势势差差为为负负值值，电电荷荷带带负负电，由电，由W=qU.可得可得D选项正确选项正确4 某某静静电电场场的的电电场场线线分分布布如如图图632所所示示，虚虚线线a、b、c是是某某静静电电场场中中的的三三个个等等势势面面，它它们们的的电电势势分分别别为为F Fa、F Fb、F Fc，F FaF FbF Fc，一一带带正正电电的的粒粒子子射射入入电电场场中中，其其运运动动轨轨迹迹如如实实线线KLMN所示，由图可知所示，由图可知()图图6325A粒子从粒子从K到到L的过程中，电场力做正功的过程中，电场力做正功B粒子从粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C粒子从粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D粒子从粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少6 由由粒粒子子运运动动轨轨迹迹可可知知场场源源电电荷荷为为正正电电荷荷，KL，电电场场力力做做负负功功，电电势势能能增增加加，A错错C对对；LM，电电势势相相等等，电电场场力力不不做做功功，BD错错7 (2010(2010安安徽徽)如如图图633所所示示，在在xOy平平面面内内有有一一个个以以O为为圆圆心心、半半径径R=0.1m的的圆圆，P为为圆圆周周上上的的一一点点，O、P两两点点连连线线与与x轴轴正正方方向向的的夹夹角角为为q q.若若空空间间存存在在沿沿y轴轴负负方方向向的的匀匀强强电电场场，场场强强大大小小E=100V/m，则则O、P两点的电势差可表示为两点的电势差可表示为()AUOP=10sinq q(V)BUOP=10sinq q(V)CUOP=10cosq q(V)DUOP=10cosq q(V)（2）活用电场线 图图6338大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静9 在在匀匀强强电电场场中中，两两点点间间的的电电势势差差U=Ed，而而d是是沿沿场场强强方方向向上上的的距距离离，所所以以d=Rsinq q，故故：UOP=100(0.1sinq q)(V)=10sinq q(V)，A正确正确 点点评评：在在匀匀强强电电场场中中，沿沿场场强强方方向向的的两两点点间间的的电电势势差差等等于于场场强强与与这这两两点点的的距距离离的的乘乘积积，即即：U=Ed.在在匀匀强强电电场场中中，电电场场强强度度等等于于沿沿场场强方向单位距离上的电势差，即强方向单位距离上的电势差，即E=U/d.10 （2009北京）某静电场的电场线分布如图6-3-4所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为P和Q，则（）AEPEQ，PQ BEPEQ，PQ CEPEQ，PQ DEPEQ，PQ 图图63411 从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度，故P点的场强大于Q点的场强，因电场线的方向由P指向Q，而沿电场线的方向电势逐渐降低，P点的电势高于Q点的电势.答案：A12（3）识图用图 有一静电场，其电势随坐标x的改变而变化，变化的图线如图6-3-5(a)所示.试在图(b)中画出该静电场的场强E随x变化的图线(设场强沿x轴正方向时取正值).图图635 13图图635 14 从图(a)可知，坐标原点的电势为零，各点的电势也就是该点与原点之间的电势差.根据匀强电场中电势差与电场强度的关系：E=U/d，则有另外，电场线从高电势指向低电势，所以E1沿x轴负方向，取负值；E2沿x轴正方向时取正值.作出的图象如图6-3-5(b)所示.15 点点评评：对对于于应应用用图图象象解解决决问问题题，应应从从图图象象中中获获取取有有用用的的信信息息若若图图象象是是直直线线，分分析析图图象象的的斜斜率率及及截截距距表表示示的的物物理理意意义义；若若图图象象是是曲曲线线，利利用用图图象象中中的的一一些些特特殊殊点点进进行行分分析析从从图图象象中中获获取取的信息结合物理规律列方程进行求解的信息结合物理规律列方程进行求解16 如如图图636甲甲所所示示，一一条条电电场场线线与与Ox轴轴重重合合，方方向向未未知知，取取O点点电电势势为为零零，Ox方方向向上上各各点点的的电电势势F F随随x变变化化的的情情况况如如图图乙乙所所示示，若若在在O点点由由静静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则()A电子将沿电子将沿Ox方向运动方向运动B电子的电势能将增大电子的电势能将增大C电子运动的加速度恒定电子运动的加速度恒定D电子运动的加速度先增大后减小电子运动的加速度先增大后减小图图63617 从从图图乙乙可可以以看看出出，沿沿x正正方方向向电电势势逐逐渐渐升升高高，由由电电场场线线的的性性质质可可知知，沿沿着着电电场场线线电电势势逐逐渐渐降降低低，说说明明电电场场线线的的方方向向沿沿x负负方方向向，又又因因为为电电子子带带负负电电，所所以以电电子子受受到到的的电电场场力力方方向向沿沿x正正方方向向，电电子子沿沿Ox方方向向运运动动，选选项项A正正确确；电电子子在在运运动动过过程程中中电电场场力力做做正正功功，电电子子的的电电势势能能减减小小，选项选项B错误；错误；18 由由于于电电势势随随x的的变变化化不不是是均均匀匀的的，所所以以电电场场强强度度的的大大小小是是变变化化的的，电电子子在在运运动动过过程程中中受受到到的的电电场场力力是是变变化化的的，电电子子运运动动的的加加速速度度是是变变化化的的，选选项项C错错误误；由由图图乙乙中中电电势势随随x的的变变化化情情况况可可知知，电电场场强强度度随随x的的变变化化是是先先减减小小后后增增大大，所所以以电电子子受受到到的的电电场场力力是是先先减减小小后后增增大大，电电子子运动的加速度先减小后增大，选项运动的加速度先减小后增大，选项D错误错误192.电场力与其他力共同作用下带电体的能量问题 如图6-3-7所示，固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量均为Q，其中A带正电，B带负电，DC是它们连线的垂直平分线，A、B、C三点构成一边长为d的等边三角形，另有一个带电小球E，质量为m，电荷量为+q(可视为质点)，被长为L的绝缘轻质细线悬挂于O点，O点在C点的正上方，现把小球E拉起到M点，图图63720使细线水平绷直且与A、B、C处于同一竖直面内，并由静止开始释放，小球向下做圆周运动到最低点C时，速度为v，已知静电力恒量为k，若取D点的电势为零，求：(1)在A、B所形成的电场中，M点的电势.(2)绝缘细线在C点所受到的拉力FT.A、B两处等量异种电荷形成的电场在其连线的中垂线CD上是等势线，依题意，C=D=021(1)带电小球从M到C运动过程中，由动能定理有：另有：M=UMC则可得：22(2)如图所示，在C点小球受到A、B两处点电荷的合力为：方向竖直向下.由牛顿第二定律有：得：23 点点评评：计计算算带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的电电势势能能，可可以以根根据据电电势势能能的的计计算算式式Ep=qF F进进行行计计算算，也也可可以以根根据据电电场场力力做做功功等等于于电电势势能能的的变变化化量量计计算算计计算算动动能能和和电电势势能能之之和和，可可以以根根据据能能量量守守恒恒计计算算，也也可可以以分分别别计计算算出出动动能能和和电电势势能能，直直接接把把两两者者相相加加24 如图6-3-8所示，在绝缘水平面上，相距为L的A、B两点处分别固定着两个等电量的正电荷，a、b是AB连线上的两点，其中Aa=Bb=L/4，O为AB连线的中点，一质量为m、带电量为+q的小滑块(可以看做质点)以初动能E0从a点出发，沿直线AB向b点运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n1)，且到达b点时动能恰好为零，小滑块最终停在O点，求：图图63825(1)小滑块与水平面的动摩擦因数.(2)O、b两点间的电势差.(3)小滑块运动的总路程.(1)由Aa=Bb=L/4，O为AB连线的中点知，a、b关于O点对称，则Uab=0.设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f，对于小滑块由a到b的过程有：f=N=mg所以26(2)对于小滑块由O到b的过程有：0-nE0=-f +qUO b由以上各式得，27(3)对于小滑块从a开始到最终在O点停下的过程有：0-E0=qUaO-fx所以28 易易错错题题：将将一一电电量量为为q=2106C的的正正点点电电荷荷从从电电场场外外一一点点移移至至电电场场中中A点点，电电场场力力做做功功4105J，求，求A点的电势点的电势29 错错解解分分析析：错错误误混混淆淆了了电电势势与与电电势势差差两两个个概概念念间间的的区区别别在在电电场场力力的的功功的的计计算算式式W=qU中中，U指电场中两点间的电势差而不是某点电势指电场中两点间的电势差而不是某点电势 正正解解：设设场场外外一一点点P电电势势为为UP=0，从从PA，电电场场力力做做功功W=qUPA，所所以以W=q(UPUA)，即即4105=2106(0UA)，解得，解得UA=20V30 点点评评：公公式式W=qU有有两两种种用用法法：(1)当当电电荷荷由由AB时时，写写为为W=qUAB=q(UAUB)，强强调调带带符符号号用用，此此时时W的的正正、负负直直接接与与电电场场力力做做正正功功、负负功功对对应应；(2)W、q、U三三者者都都取取绝绝对对值值运运算算，但但所所得得W或或U的的正正负负号号需需另另做做判判断断建建议议基基础础不不够够扎实的同学采用后一种方法扎实的同学采用后一种方法31