电场的能的性质-课件.ppt

1、3 3 电场的电场的能能的性质的性质 (2011 (2011安徽皖南八校摸底联考安徽皖南八校摸底联考)如图如图631所示，一簇电场线的分布关于所示，一簇电场线的分布关于y轴对称，轴对称，O是坐标原是坐标原点，点，M、N、P、Q是以是以O为圆心的一个圆周上的四为圆心的一个圆周上的四个点，其中个点，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631 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一正电荷在一正电荷在O点时的电势能小于在点时的电势能小

2、于在Q点时的点时的电势能电势能 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 顺着电场线电势越来越低所以顺着电场线电势越来越低所以A项错误；项错误；ON段电场线比较密集，平均电场强度大，由段电场线比较密集，平均电场强度大，由U=Ed定性分析可知定性分析可知B选项错误；作出等势面可得选项错误；作出等势面可得O点电点电势比势比Q点电势高，正电荷在电势高处电势能大，所点电势高，正电荷在电势高处电势能大，所以以C选项错误；选项错误；M点与点与P点的电势差为负值，电荷带点的电势差为负值，电荷带负电，由负电，由W=qU.可得可得D选项正确选项正确 某静电场的电场线分布如图某静

3、电场的电场线分布如图632所所示，虚线示，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为们的电势分别为F Fa、F Fb、F Fc，F FaF FbF Fc，一带，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知所示，由图可知()图图632A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 由粒子运动轨迹

4、可知场源电荷为正由粒子运动轨迹可知场源电荷为正电荷，电荷，KL，电场力做负功，电势能增加，电场力做负功，电势能增加，A错错C对；对；LM，电势相等，电场力不做功，电势相等，电场力不做功，BD错错 (2010(2010安徽安徽)如图如图633所示，在所示，在xOy平面内有平面内有一个以一个以O为圆心、半径为圆心、半径R=0.1m的圆，的圆，P为圆周上的一为圆周上的一点，点，O、P两点连线与两点连线与x轴正方向的夹角为轴正方向的夹角为q q.若空间存若空间存在沿在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小轴负方向的匀强电场，场强大小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()A

5、UOP=10sinq q(V)BUOP=10sinq q(V)CUOP=10cosq q(V)DUOP=10cosq q(V)（2）活用电场线 图图633 在匀强电场中，两点间的电势差在匀强电场中，两点间的电势差U=Ed，而，而d是沿场强方向上的距离，所以是沿场强方向上的距离，所以d=Rsinq q，故：，故：UOP=100(0.1sinq q)(V)=10sinq q(V)，A正确正确 点评：点评：在匀强电场中，沿场强方向的两在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积，点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积，即：即：U=Ed.在匀强电场中，电场强度等于沿场在匀强电

6、场中，电场强度等于沿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.（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634 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：A（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

7、随x变化的图线(设场强沿x轴正方向时取正值).图图635 图图635 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.41340V/m=2.0 10 V/m2 10Ed4223240V/m=1.0 10 V/m4 10Ed 点评：对于应用图象解决问题，应从图象点评：对于应用图象解决问题，应从图象中获取有用的信息若图象是直线，分析图象的中获取有用的信息若图象是直线，分析图象的斜率及截距表示的物

8、理意义；若图象是曲线，利斜率及截距表示的物理意义；若图象是曲线，利用图象中的一些特殊点进行分析从图象中获取用图象中的一些特殊点进行分析从图象中获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 如图如图636甲所示，一条电场线与甲所示，一条电场线与Ox轴重合，方向未知，取轴重合，方向未知，取O点电势为零，点电势为零，Ox方向上各方向上各点的电势点的电势F F随随x变化的情况如图乙所示，若在变化的情况如图乙所示，若在O点由静点由静止释放一电子，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

9、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636 从图乙可以看出，沿从图乙可以看出，沿x正方向电势逐渐正方向电势逐渐升高，由电场线的性质可知，沿着电场线电势逐升高，由电场线的性质可知，沿着电场线电势逐渐降低，说明电场线的方向沿渐降低，说明电场线的方向沿x负方向，又因为负方向，又因为电子带负电，所以电子受到的电场力方向沿电子带负电，所以电子受到的电场力方向沿x正正方向，电子沿方向，电子沿Ox方向运动，选项方向运动，选项A正确；电子在正确；电子在运动过程中电场力做正功，电子的电势能减小，运动过程中电场力做正功，电子的电势能减小，选

10、项选项B错误；错误；由于电势随由于电势随x的变化不是均匀的，所以电的变化不是均匀的，所以电场强度的大小是变化的，电子在运动过程中受场强度的大小是变化的，电子在运动过程中受到的电场力是变化的，电子运动的加速度是变到的电场力是变化的，电子运动的加速度是变化的，选项化的，选项C错误；由图乙中电势随错误；由图乙中电势随x的变化情的变化情况可知，电场强度随况可知，电场强度随x的变化是先减小后增大，的变化是先减小后增大，所以电子受到的电场力是先减小后增大，电子所以电子受到的电场力是先减小后增大，电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2.电场力与其他力共同作用下带电体的能

11、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637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

12、在其连线的中垂线CD上是等势线，依题意，C=D=0(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：212MCqUmgLmv222MmgLmvq(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：12ACQqFFkd21TvFmgFmL22TvQqFmmgkLd 点评：计算带电粒子在电场中的电势能，可点评：计算带电粒子在电场中的电势能，可以根据电势能的计算式以根据电势能的计算式Ep=qF F进行计算，也可以进行计算，也可以根据电场力做功等于电势能的变化量计算计算根据电场力做功等于电势能的变化量计算计算动能和电势能之和，可以根据能量守

13、恒计算，也动能和电势能之和，可以根据能量守恒计算，也可以分别计算出动能和电势能，直接把两者相可以分别计算出动能和电势能，直接把两者相加加 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638(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)

14、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002abLEfqU 02.EmgL(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，4L01()2Obn EUq(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01()2aOObnEUUq 214nLx 易错题：将一电量为易错题：将一电量为q=2106C的正点电的正点电荷从电场外一点移至电场中荷从电场外一点移至电场中A点，电场力做功点，电场力做功4105J，求，求A点的电势点的电

15、势564 10202 1020.WWqUUVVqAV【错，所以，所以，点电势解为】-=错解分析：错误混淆了电势与电势差两个概错解分析：错误混淆了电势与电势差两个概念间的区别在电场力的功的计算式念间的区别在电场力的功的计算式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 正解：设场外一点正解：设场外一点P电势为电势为UP=0，从，从PA，电场力做功电场力做功W=qUPA，所以，所以W=q(UPUA)，即，即4105=2106(0UA)，解得，解得UA=20V 点评：公式点评：公式W=qU有两种用法：有两种用法：(1)当电荷当电荷由由AB时，写为时，写为W=qUAB=q(UAUB)，强调带符，强调带符号用，此时号用，此时W的正、负直接与电场力做正功、负的正、负直接与电场力做正功、负功对应；功对应；(2)W、q、U三者都取绝对值运算，但三者都取绝对值运算，但所得所得W或或U的正负号需另做判断建议基础不够的正负号需另做判断建议基础不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