高考物理总复习第七章静电场基础课2电场的能的性质市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.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2电场能性质,1/65,电势能、电势,1.,电势能,知识排查,(1),电场力做功特点：,电场力做功与,无关，只与,相关。,(2),电势能,定义：电荷在,中含有势能，数值上等于将电荷从该点移到,位置时电场力所做功。,电场力做功与电势能改变关系：电场力做功等于,，即,W,AB,E,p,A,E,p,B,E,p,。,2/65,2,.,电势,(1),定义：试探电荷在电场中某点含有,与它,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：电势含有,，同一点电势因选取,不一样而不一样。,3/65,3,.,等势面,(1),定义：电场中,各点组成面。,(2),四个特点,等势面一定与,垂直。,在,上移动电荷时电场力不做功。,电场线方向总是从,等势面指向,等势面。,等差等势面越密地方电场强度,，反之,。,4/65,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,比值。,2,.,定义式,：,U,AB,。,3,.,电势差与电势关系,：,U,AB,，,U,AB,U,BA,。,5/65,匀强电场中电势差与电场强度关系,电场线,6/65,(1),电势等于零物体一定不带电。,(,),(2),电场强度为零点，电势一定为零。,(,),(3),A,、,B,两点电势差是恒定，所以,U,AB,U,BA,。,(,),(4),电场中，场强方向是指电势降落最快方向。,(,),(5),电势有正负之分，所以电势是矢量。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),(5),小题速练,1.,思索判断,7/65,2.(,多项选择,),某电场电场线分布如图,1,所表示，以下说法正确是,(,),A.,a,点电势高于,b,点电势,B.,c,点场强大于,b,点场强,C.,若将一检验电荷,q,由,a,点移至,b,点，它电势能增大,D.,若在,d,点再固定一点电荷,Q,，将一检验电荷,q,由,a,移至,b,过程中，电势能减小,解析,沿着电场线方向电势逐步降低，由题图可知由,a,到,b,为电场线方向，故选项A正确；电场线密集地方电场强度大，故选项B错误；电荷,q,由,a,点移至,b,点，则电场力做正功，其电势能将减小，故选项C错误；若在,d,点再固定一点电荷,Q,，则由合场强方向可知电荷,q,由,a,移至,b,过程中，电场力将做正功，其电势能将减小，故选项D正确。,答案,AD,图,1,8/65,3.,人教版选修,3,1P,22,T,3,改编,如图,2,所表示，以下说法正确是,(,),A.,A,B,B.,负电荷在,A,点时电势能大于在,B,点时电势能,C.,负电荷由,B,移动到,A,时静电力做正功,D.,U,AB,0,答案,B,图,2,9/65,判断电场力做功、电势和电势能,1.,判断电场力做功正负,(1),依据电场力与速度夹角：夹角是锐角，电场力做正功。夹角是钝角，电场力做负功。,(2),依据,W,AB,qU,AB,：由,q,和,U,AB,正负，判断,W,AB,正负。,2,.,判断电势能改变,(1),依据电场力做功：电场力做正功，电势能降低，电场力做负功，电势能增加。,(2),依据,E,p,q,：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高电势能越小。,10/65,3,.,判断电势高低,11/65,1.,(,全国卷,，15),关于静电场等势面，以下说法正确是,(,),A.,两个电势不一样等势面可能相交,B.,电场线与等势面处处相互垂直,C.,同一等势面上各点电场强度一定相等,D.,将一负试探电荷从电势较高等势面移至电势较低等势面，电场力做正功,解析,若两个不一样等势面相交，则在交点处存在两个不一样电势数值，与事实不符，选项,A,错误；电场线一定与等势面垂直，选项,B,正确；同一等势面上电势相同，但电场强度不一定相同，选项,C,错误；将一负电荷从电势较高等势面移至电势较低等势面，电场力做负功，故选项,D,错误。,答案,B,12/65,2.(,多项选择,),将一电荷量为,Q,小球放在不带电金属球附近，所形成电场线分布如图,3,所表示，金属球表面电势处处相等。,a,、,b,为电场中两点，则,(,),A.,a,点电场强度比,b,点大,B.,a,点电势比,b,点高,C.,检验电荷,q,在,a,点电势能比在,b,点大,D.,将检验电荷,q,从,a,点移到,b,点过程中，电场力做负功,答案,ABD,图,3,13/65,3.(,河南六市一联，,17,),在真空中,A,、,B,两点分别放有异种点电荷,Q,和,2,Q,，以,A,、,B,连线中点,O,为圆心作一圆形路径,acbd,，如图,4,所表示，则以下说法正确是,(,),A.,场强大小关系有,E,a,E,b,、,E,c,E,d,B.,电势高低关系有,a,b,、,c,d,C.,将一负点电荷沿圆弧由,a,运动到,b,过程中电场力做正功,D.将一正点电荷沿直线由,c,运动到,d,过程中电势能一直不变,图,4,14/65,解析,对比等量异种点电荷电场分布可知，题图中场强大小关系有,E,b,E,a,，,E,c,E,d,，选项,A,错误；因沿着电场线方向电势逐步降低可知，,a,a,0,，则以下叙述正确是,(,),图,5,16/65,解析,因不确定该电场为匀强电场，由题中所述条件无法确定,c,点电势高低，故选项,A,错误；依据电势能定义可知，正电荷所在位置电势越高，其电势能也越大，选项,B,正确；因,c,点电势无法判定，故正电荷只受电场力作用从,a,点运动到,c,点，动能增减无法判定，正电荷从,b,点运动到,c,点，电场力做功正负也无法判定，选项,C,正确，,D,错误。,答案,BC,17/65,电场线、等势面和带电粒子轨迹问题,1.,常见等势面比较,电场,等势面,(,实线,),图样,主要描述,匀强电场,垂直于电场线一簇平面,点电荷电场,以点电荷为球心一簇球面,18/65,等量异种点电荷电场,两电荷连线中垂面为等势面,等量同种正点电荷电场,在电荷连线上，中点电势最低；在中垂线上，中点电势最高,19/65,2.,分析方法,(1),依据等势面与电场线垂直，画出电场线。,(2),依据运动轨迹弯曲方向，判断电场力方向，从而分析电场方向或电荷正负，确定电势能、电势改变。,20/65,1.,(,天津理综，,7),(,多项选择,),如图,6所表示，在点电荷,Q,产生电场中，实线,MN,是一条方向未标出电场线，虚线,AB,是一个电子只在静电力作用下运动轨迹。设电子在,A,、,B,两点加速度大小分别为,a,A,、,a,B,，电势能分别为,E,p,A,、,E,p,B,。以下说法正确是,(,),A.,电子一定从,A,向,B,运动,B.,若,a,A,a,B,，则,Q,靠近,M,端且为正电荷,C.,不论,Q,为正电荷还是负电荷一定有,E,p,A,a,B,，说明电子在,A,点受到电场力较大，,A,点电场强度较大，依据点电荷电场分布可知，靠近,M,端为场源电荷位置，应为正电荷，故选项B正确；不论,Q,为正电荷还是负电荷，一定有电势,A,B,，电子电势能,E,p,e,，电势能是标量，所以一定有,E,p,A,0,，得,E,k,M,E,k,N,，选项,D,错误。,答案,A,28/65,(1),只适合用于匀强电场。,(2),d,为某两点沿电场强度方向上距离，或两点所在等势面之间距离。,(3),电场强度方向是电势降低最快方向。,电势差与电场强度关系,29/65,甲乙,图,10,30/65,【典例】(全国卷,，21),(,多项选择)一匀强电场方向平行于,xOy,平面，平面内,a,、,b,、,c,三点位置如图11所表示，三点电势分别为10 V、17 V、26 V。以下说法正确是(),A.,电场强度大小为,2.5 V/cm,B.,坐标原点处电势为1 V,C.,电子在,a,点电势能比在,b,点低,7 eV,D.,电子从,b,点运动到,c,点，电场力做功为,9 eV,图,11,31/65,32/65,答案ABD,33/65,1.(,多项选择,),如图,12,，在正点电荷,Q,电场中有,M,、,N,、,P,和,F,四点，,M,、,N,、,P,为直角三角形三个顶点，,F,为,MN,中点，,M,30,。,M,、,N,、,P,、,F,四点处电势分别用,M,、,N,、,P,、,F,表示。已知,M,N,，,P,F,，点电荷,Q,在,M,、,N,、,P,三点所在平面内，则,(,),A.,点电荷,Q,一定在,MP,连线上,B.,连接,PF,线段一定在同一个等势面上,C.,将正试探电荷从,P,点搬运到,N,点，电场力做负功,D.,P,大于,M,图,12,34/65,解析,依据正点电荷电场特点可知，点电荷电场等势面是以点电荷为中心同心球面，故分别作,MN,连线中垂线和,PF,连线中垂线，如图所表示，依据图中几何关系可知，两条线交,MP,于,A,点，即点电荷在,A,点，选项,A,正确，,B,错误；将正试探电荷从,P,点搬运到,N,点，电场力做正功，选项,C,错误；沿着电场线方向电势逐步降低，故,P,M,，选项,D,正确。,答案,AD,35/65,2.,如图,13,所表示，,a,、,b,、,c,代表某固定点电荷电场中三个等势面，相邻两等势面间距离相等，直线是电场中几条没标明方向电场线，粗曲线是一带正电粒子只在电场力作用下运动轨迹一部分，,M,、,N,是轨迹上两点。粒子过,M,、,N,两点时加速度大小分别是,a,M,、,a,N,，电势能分别是,E,p,M,、,E,p,N,，,a,、,b,、,c,电势分别是,a,、,b,、,c,，,a,、,b,间电势差为,U,ab,，,b,、,c,间电势差为,U,bc,，则以下判断正确是,(,),图,13,A.,a,M,a,N,，,E,p,M,E,p,N,B.,a,b,c,，,E,p,M,a,N,，,U,ab,U,bc,D.,U,ab,U,bc,，,E,p,M,E,p,N,36/65,解析,依据粒子运动轨迹可知电场力指向运动轨迹内侧，即斜向左上方，因为粒子带正电，所以带正电粒子受到点电荷吸引力，所以固定点电荷一定带负电，电场线方向指向圆心，故,a,b,a,N,；因为,a,、,b,之间电场强度大于,b,、,c,之间电场强度，而相邻两等势面间距离相等，依据,U,Ed,可得,|,U,ab,|,U,bc,|,；设粒子从,M,点向,N,点运动，电场力做负功，电势能增加，所以,E,p,M,E,p,N,，选项,B,正确。,答案,B,37/65,1.,求电场力做功几个方法,(1),由公式,W,Fl,cos,计算，此公式只适合用于匀强电场，可变形为,W,Eql,cos,。,(2),由,W,AB,qU,AB,计算，此公式适合用于任何电场。,(3),由电势能改变计算：,W,AB,E,p,A,E,p,B,。,(4),由动能定理计算：,W,电场力,W,其它力,E,k,。,电场中功效关系,38/65,2.,电场中功效关系,(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，其它各力对物体做功等于物体机械能改变。,(4),全部外力对物体所做功等于物体动能改变。,39/65,【典例】,(,多项选择,),如图,14,所表示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是,O,，最低点是,P,，直径,MN,水平。,a,、,b,是两个完全相同带正电小球,(,视为点电荷,),，,b,固定在,M,点，,a,从,N,点静止释放，沿半圆槽运动经过,P,点抵达某点,Q,(,图中未画出,),时速度为零。则小球,a,(,),A.,从,N,到,Q,过程中，重力与库仑力协力先增大后减小,B.,从,N,到,P,过程中，速率先增大后减小,C.,从,N,到,Q,过程中，电势能一直增加,D.,从,P,到,Q,过程中，动能降低许小于电势能增加量,图,14,40/65,解析,a,从,N,点静止释放，过,P,点后到,Q,点速度为零，整个运动过程只有重力和库仑力做功，库仑力方向与,a,速度方向夹角一直大于90，所以库仑力整个过程做负功。小球,a,从,N,到,Q,过程中，库仑力增大，库仑力与重力夹角从90一直减小，所以它们协力一直增大，故A错误；带电小球,a,受力如图所表示，在靠近,N,点位置，协力与速度夹角小于90，在,P,点协力与速度夹角大于90，所以小球,a,从,N,到,P,过程中，速率应先增大后减小，故B正确；从,N,到,Q,过程中，库仑力一直做负功，所以电势能一直增加，故C正确；依据能量守恒可知，,P,到,Q,过程中，动能降低许等于重力势能和电势能增加量之和，故D错误。,答案BC,41/65,【拓展延伸】,(1),在【典例】中小球,a,从,N,到,Q,过程中机械能守恒吗？,(2),在【典例】中，若把,b,球固定在圆心,O,点,(,其它条件不变,),，小球,a,从,N,点静止释放，小球,a,抵达何处时速度为零？在此过程中机械能守恒吗？为何？,答案,(1),机械能不守恒。,(2),小球,a,抵达,M,点时速度为零，在此过程中机械能守恒，因为库仑力、轨道支持力都不做功。,42/65,1.,电场中有,a,、,b,两点，已知,a,500 V,，,b,1 500 V,，将电荷量为,q,410,9,C,点电荷从,a,移到,b,时，电场力做功为,(,),A.,负功,810,6,J B.,正功,810,6,J,C.,负功,410,6,J D.,正功,410,6,J,解析,用绝对值进行计算。,W,qU,4,10,9,2 000 J,8,10,6,J(,注意此式仅为数值关系)，因为负电荷从低电势处移至高电势处，所以电场力做正功。故选项B正确。,答案,B,43/65,图,15,44/65,45/65,答案C,46/65,3.,如图,16,所表示，表面均匀带电圆盘水平放置，从靠近圆心,O,处以初速度,v,0,竖直向上抛出一个质量为,m,、带电荷量为,q,小球,(,看作试探电荷,),，小球上升最高点为,B,点，经过,A,点时速度最大，已知,OA,h,1,，,OB,h,2,，重力加速度为,g,，取,O,点电势为零，不计空气阻力，则能够判断,(,),图,16,47/65,答案B,48/65,处理电场力做功问题时应注意以下两点,(1),利用电场线特点、等势面特点来分析电场力做功情况。,(2),应用公式,W,AB,qU,AB,计算时，,W,AB,、,q,、,U,AB,普通都要带正、负号计算。,49/65,电场中三类图象,识图、用图能力培养,50/65,【例1】(全国卷,，20),(,多项选择)在一静止点电荷电场中，任一点电势,与该点到点电荷距离,r,关系如图17所表示。电场中四个点,a,、,b,、,c,和,d,电场强度大小分别为,E,a,、,E,b,、,E,c,和,E,d,。点,a,到点电荷距离,r,a,与点,a,电势,a,已在图中用坐标(,r,a,，,a,),标出，其余类推。现将一带正电试探电荷由,a,点依次经,b,、,c,点移动到,d点，在相邻两点间移动过程中，电场力所做功分别为,W,ab,、,W,bc,和,W,cd,。以下选项正确是(),A.,E,a,E,b,4,1 B.,E,c,E,d,2,1,C.,W,ab,W,bc,3,1 D.,W,bc,W,cd,1,3,图,17,51/65,答案,AC,52/65,易错点,(1),不能准确识图，没有明确各点间距关系。,(2),没有及时联想到点电荷电场中场强与距离关系。,(3),不能灵活应用电场中功效关系。,53/65,【针对训练1】(江苏单科，8),(,多项选择,),在,x,轴上有两个点电荷,q,1,、,q,2,，其静电场电势,在,x,轴上分布如图18所表示。以下说法正确有(),A.,q,1,和,q,2,带有异种电荷,B.,x,1,处电场强度为零,C.,负电荷从,x,1,移到,x,2,，电势能减小,D.,负电荷从,x,1,移到,x,2,，受到电场力增大,图,18,54/65,解析,由,x,1,处电势为零可知，两点电荷,q,1,和,q,2,带有异种电荷，选项,A,正确；在,x,图象中，图象切线斜率表示电场强度，则,x,1,处电场强度不为零，选项,B,错误；且有,x,1,到,x,2,电场强度逐步减小，负电荷受到电场力逐步减小，选项,D,错误；由,E,p,q,可知，负电荷在电势高处电势能低，负电荷从,x,1,移到,x,2,，电势能减小，选项,C,正确。,答案,AC,55/65,类型二,E,x,图象,1.,描述电场强度随位移改变规律。,2.,场强,E,正负表示场强方向。,3.,图线与,x,轴围成,“,面积,”,表示电势差。,56/65,【例2】,(,多项选择,),静电场在,x,轴上场强,E,随,x,改变关系如图19所表示，,x,轴正向为场强正方向，带正电点电荷沿,x,轴运动，则点电荷(),A.,在,x,2,和,x,4,处电势能相等,B.,由,x,1,运动到,x,3,过程中电势能增大,C.,由,x,1,运动到,x,4,过程中电场力先增大后减小,D.,由,x,1,运动到,x,4,过程中电场力先减小后增大,图19,57/65,解析,由题图可知，,x,1,到,x,4,场强先变大，再变小，则点电荷受到电场力先增大后减小，,C,正确，,D,错误；由,x,1,到,x,3,及由,x,2,到,x,4,过程中，电场力做负功，电势能增大，知,A,错误，,B,正确。,答案,BC,58/65,【针对训练2】空间有一沿,x,轴对称分布电场，其电场强度,E,随,x,改变图象如图20所表示。以下说法正确是(),A.,O,点电势最低,B.,x,2,点电势最高,C.,x,1,和,x,1,两点电势相等,D.,x,1,和,x,3,两点电势相等,图,20,59/65,解析,由题图知，沿,x,轴方向,O,点两侧电场强度方向相反，故,O,点可能电势最低，也可能电势最高，选项,A,错误；,x,1x,2,、,x,3,三点在同一电场线上，由沿电场线方向电势逐步降低可知，不论,O,点右侧电场强度沿,x,轴向右还是向左，,x,2,点电势都不是最高，,x,1,、,x,3,两点电势也不相等，选项,B,、,D,错误；由题图知，电场强度在,O,点两侧对称，故,x,1,、,x,1,两点电势相等，选项,C,正确。,答案,C,60/65,类型三,E,p,x,图象,1.,描述电势能随位移改变规律。,2.,依据电势能改变能够判断电场力做功正、负。,3.,依据,W,E,p,Fx,，图象,E,p,x,斜率为电场力。,61/65,【例3】,(,多项选择,),一带负电粒子只在电场力作用下沿,x,轴正方向运动，其电势能,E,p,随位移,x,改变关系如图21所表示，则以下说法正确是(),A.,粒子从,x,1,处运动到,x,2,处过程中电场力做正功,B.,x,1,、,x,2,处电场强度方向沿,x,轴正方向,C.,x,1,处电场强度大小大于,x,2,处电场强度大小,D.,x,1,处电势比,x,2,处电势低,图,21,62/65,答案AD,63/65,【针对训练3】一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零直线运动。取该直线为,x,轴，起始点,O,为坐标原点，其电势能,E,p,与位移,x,关系如图22所表示。以下图象中合理是(),图,22,64/65,答案D,65/65,