高考物理一轮总复习课件:8-2电场能的性质.ppt
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- 高考 物理 一轮 复习 课件 电场 性质
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1、20182018高三一轮总复习高三一轮总复习物物 理理提高效率 创造未来 铸就辉煌必考部分必考部分 电磁学电磁学/8-12章章第八章第八章 电场电场第第2节节 电场能的性质电场能的性质栏栏 目目 导导 航航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点抓知识点抓知识点 用心研读用心研读 领悟细微深处领悟细微深处1一、电场力做功电势能一、电场力做功电势能1电场力做功电场力做功(1)特点:静电力做功与特点:静电力做功与 无关,只与无关,只与 有关有关(2)计算计算WqEd,适用于,适用于 电场电场WABqUAB,适用于任何电场,适用于任何电场2电势能电势能(1)大小:等于将电荷从该点移到大小:等于将
2、电荷从该点移到位置时电场力做的功位置时电场力做的功(2)公式:公式:Epq.(3)电场力做功与电势能变化的关系:电场力做功与电势能变化的关系:WABEpAEpB ,即电场力的,即电场力的功等于功等于的负值的负值路径路径初、末位置初、末位置匀强匀强零势能零势能Ep电势能变化量电势能变化量加深理解加深理解电势能的电势能的“四性四性”系统性系统性电势能由电场和电荷系统所共有,我们习惯说成电场中的电荷所具电势能由电场和电荷系统所共有,我们习惯说成电场中的电荷所具有的有的相对性相对性电势能是相对的,与零势能位置的选取有关,但电势能的变化是绝电势能是相对的,与零势能位置的选取有关,但电势能的变化是绝对的,
3、与零势能位置的选取无关对的,与零势能位置的选取无关矢标性矢标性电势能是标量,有正负,无方向电势能的正负表示电势能的大小电势能是标量,有正负,无方向电势能的正负表示电势能的大小任意性任意性零势能位置的选取理论上是任意的,但通常选取大地或无穷远处为零势能位置的选取理论上是任意的,但通常选取大地或无穷远处为零势能位置零势能位置判断正误判断正误1电场力做功与重力做功相似,均与路径无关电场力做功与重力做功相似,均与路径无关()2正电荷具有的电势能一定是正的,负电荷具有的电势能一定是负的正电荷具有的电势能一定是正的,负电荷具有的电势能一定是负的()3电场力做正功,电势能一定增加电场力做正功,电势能一定增加
4、()4电场力做功为零,电荷的电势能也为零电场力做功为零,电荷的电势能也为零()即时突破即时突破标量标量 零电势零电势 相对性相对性 2等势面等势面(1)定义:电场中定义:电场中 相同的各点构成的面叫做等势面相同的各点构成的面叫做等势面(2)等势面的特点等势面的特点在同一等势面上移动电荷时,电场力在同一等势面上移动电荷时,电场力 电场线与等势面电场线与等势面 ,并且由电势,并且由电势 的等势面指向电势的等势面指向电势 的等势面的等势面任意两个等势面都不任意两个等势面都不 等差等势面越密的地方,电场强度等差等势面越密的地方,电场强度 电势电势不做功不做功垂直垂直高高低低相交相交越大越大(3)几种典
5、型电场的等差等势面分布几种典型电场的等差等势面分布(如下图中虚线所示如下图中虚线所示)判断正误判断正误1电场中电场强度为零的地方电势一定为零电场中电场强度为零的地方电势一定为零()2带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动()3由于静电力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无由于静电力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关关,只跟这两点的位置有关()即时突破即时突破AB 电势的差值电势的差值 Ed 加深理解加深理解1电场中两点间的电势差由电场本身决定,与在这两点间移动的电荷的电荷
6、电场中两点间的电势差由电场本身决定,与在这两点间移动的电荷的电荷量、电场力做功的大小均无关量、电场力做功的大小均无关2电场中某点的电势是相对的,与零电势点的选取有关,而电势差是绝对的,电场中某点的电势是相对的,与零电势点的选取有关,而电势差是绝对的,与零电势点的选取无关与零电势点的选取无关3电势差是标量,但有正负之分,电势差的正负表示电场中两点间电势的高电势差是标量,但有正负之分,电势差的正负表示电场中两点间电势的高低低4计算电势差时,必须明确是哪两点间的电势差计算电势差时,必须明确是哪两点间的电势差A、B间的电势差记为间的电势差记为UAB,而而B、A间的电势差记为间的电势差记为UBA,且,且
7、UABUBA.5公式公式UEd只适用匀强电场,式中的只适用匀强电场,式中的d是两点沿电场方向的距离另外是两点沿电场方向的距离另外UEd还可以定性分析非匀强电场的问题还可以定性分析非匀强电场的问题6在匀强电场中,沿任意一条直线电势降落都是均匀的,因此,可以采用等分在匀强电场中,沿任意一条直线电势降落都是均匀的,因此,可以采用等分间距法求电势间距法求电势判断正误判断正误1电势差是标量,但是却有正负,正负表示起点和终点的电势谁高谁低电势差是标量,但是却有正负,正负表示起点和终点的电势谁高谁低()2电势差的值与零电势的选取有关电势差的值与零电势的选取有关()3电势是标量,有正负,电势的正负不表示大小电
8、势是标量,有正负,电势的正负不表示大小()4公式公式UEd只适用于匀强电场只适用于匀强电场()即时突破即时突破四、静电感应现象四、静电感应现象1静电感应静电感应当把一个不带电的金属导体放在电场中时,导体的两端分别感应出等量的正、当把一个不带电的金属导体放在电场中时,导体的两端分别感应出等量的正、负电荷,负电荷,_,这种现象叫静电感应,这种现象叫静电感应2静电平衡静电平衡(1)定义:当把导体放入电场中时,导体内的自由电荷定义:当把导体放入电场中时,导体内的自由电荷(如金属导体中的自由电如金属导体中的自由电子子)在电场力的作用下将发生定向移动而重新分布,在导体表面则出现感应电荷,当在电场力的作用下
9、将发生定向移动而重新分布,在导体表面则出现感应电荷,当感应电荷产生的附加电场与在导体内部的原电场感应电荷产生的附加电场与在导体内部的原电场_,使得,使得_时,自由电荷不再发生时,自由电荷不再发生_则导体处于静电平衡状态则导体处于静电平衡状态“近端近端”出现与施感电荷异种的感应电荷,出现与施感电荷异种的感应电荷,“远端远端”出现与施感电荷同种出现与施感电荷同种的感应电荷的感应电荷大小相等且方向相反大小相等且方向相反叠加场强为零叠加场强为零定向移动定向移动(2)处于静电平衡状态的导体的特点处于静电平衡状态的导体的特点导体内部的场强导体内部的场强 ;导体是一个导体是一个 ,导体表面是,导体表面是 ;
10、导体表面处的场强方向与导体表面导体表面处的场强方向与导体表面;导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的 上;上;在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量单位面积上的电荷量),凹,凹陷的位置几乎没有净电荷陷的位置几乎没有净电荷处处为零处处为零等势体等势体等势面等势面垂直垂直外表面外表面越大越大3静电现象的应用静电现象的应用(1)尖端放电:带电导体尖端附近的电场很强,可使尖端附近的空气尖端放电:带电导体尖端附近的电场很强,可使尖端附近的空气 而而产生放电现象,即尖端放电产生放电现象,即尖端放电(2)静电
11、屏蔽:电场中的导体静电屏蔽:电场中的导体相当于相当于外部电场影响不到导体内部;好像是外部电场被金属外壳外部电场影响不到导体内部;好像是外部电场被金属外壳“遮挡遮挡”住了,这种现象住了,这种现象叫做静电屏蔽叫做静电屏蔽发生电离发生电离由于静电感应,使得导体内部合场强为零由于静电感应,使得导体内部合场强为零抓重难点抓重难点 动手演练动手演练 掌握提分技巧掌握提分技巧21电势高低的判断方法电势高低的判断方法(1)沿电场线方向,电势越来越低沿电场线方向,电势越来越低(2)判断出判断出UAB的正负,再由的正负,再由UABAB,比较,比较A、B的大小,若的大小,若UAB0,则,则AB,若,若UAB0,则,
12、则AQB直线直线c位于某一等势面内,位于某一等势面内,MNC若电子由若电子由M点运动到点运动到Q点,电场力做正功点,电场力做正功D若电子由若电子由P点运动到点运动到Q点,电场力做负功点,电场力做负功【解析解析】由电子从由电子从M点分别运动到点分别运动到N点和点和P点的过程中电场力所做的负功相等点的过程中电场力所做的负功相等可知,可知,N、P两点在同一等势面上,且电场线方向为两点在同一等势面上,且电场线方向为MN,故选项,故选项B正确,选项正确,选项A错错误;误;M点与点与Q点在同一等势面上,电子由点在同一等势面上,电子由M 点运动到点运动到Q点,电场力不做功,故选项点,电场力不做功,故选项C错
13、误;电子由错误;电子由P点运动到点运动到Q点,电场力做正功,故选项点,电场力做正功,故选项D错误错误【答案答案】B例例 1(多选多选)(2015年海南卷年海南卷)如右图,两电荷量分别为如右图,两电荷量分别为Q(Q0)和和Q的点电荷的点电荷对称地放置在对称地放置在x轴上原点轴上原点O的两侧,的两侧,a点位于点位于x轴上轴上O点与点电荷点与点电荷Q之间,之间,b点位于点位于y轴轴O点上方,取无穷远处的电势为零下列说法正确的是点上方,取无穷远处的电势为零下列说法正确的是()Ab点电势为零,电场强度也为零点电势为零,电场强度也为零B正的试探电荷在正的试探电荷在a点的电势能大于零,所受电场力方向向右点的
14、电势能大于零,所受电场力方向向右C将正的试探电荷从将正的试探电荷从O点移到点移到a点,必须克服电场力做功点,必须克服电场力做功D将同一正的试探电荷先后从将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到两点移到a点,后者电势能的变化较大点,后者电势能的变化较大例例 2【解析解析】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷,所以电场方向与中垂线方向垂直,故中垂线为等势线,因为中垂线延伸到无穷荷,所以电场方向与中垂线方向垂直,故中垂线为等势线,因为中垂线延伸到无穷远处,所以中垂线的电势为零,故远处,所以中垂线的电势为零,故b点的电势为
15、零,但是电场强度不为零,点的电势为零,但是电场强度不为零,A错误;错误;等量异种电荷连线上,电场方向由正电荷指向负电荷,方向水平向右,在中点等量异种电荷连线上,电场方向由正电荷指向负电荷,方向水平向右,在中点O处电处电势为零,势为零,O点左侧电势为正,右侧电势为负,又知道正电荷在正电势处电势能为正,点左侧电势为正,右侧电势为负,又知道正电荷在正电势处电势能为正,故故B正确;正确;O点的电势低于点的电势低于a点的电势,正电荷从点的电势,正电荷从O点到点到a点电场力做负功,所以必须点电场力做负功,所以必须克服电场力做功,克服电场力做功,C正确;正确;O点和点和b点的电势相等,所以先后从点的电势相等
16、,所以先后从O、b点移到点移到a点,电势点,电势能变化相同,能变化相同,D错误错误【答案答案】BC(多选多选)如右图所示,、是两个等量异种点电荷形如右图所示,、是两个等量异种点电荷形成电场中的、位于同一平面内的三条等势线,其中为直线,与、与间的成电场中的、位于同一平面内的三条等势线,其中为直线,与、与间的电势差相等一个重力不计、带负电的粒子进入电场,运动轨迹如图中实线所示,电势差相等一个重力不计、带负电的粒子进入电场,运动轨迹如图中实线所示,与、分别交于与、分别交于a、b、c三点下列判断正确的是三点下列判断正确的是()A粒子在粒子在c点时的加速度为零点时的加速度为零Ba点的电势比点的电势比b点
17、的电势高点的电势高C粒子从粒子从a到到b再到再到c,电势能不断增加,电势能不断增加D若粒子从若粒子从a到到b电场力做功大小为电场力做功大小为W1,从,从b到到c电场力电场力做功大小为做功大小为W2,则,则W1W2跟踪训练跟踪训练 1解析:解析:粒子做曲线运动,其加速度不为零,选项粒子做曲线运动,其加速度不为零,选项A错误;粒子所受电场力的方向错误;粒子所受电场力的方向与电场线的方向共线,而电场线与等势面处处垂直,故粒子所受电场力的方向也与与电场线的方向共线,而电场线与等势面处处垂直,故粒子所受电场力的方向也与等势面垂直,根据曲线运动轨迹的特点可知,粒子所受电场力指向轨迹凹的一侧,等势面垂直,根
18、据曲线运动轨迹的特点可知,粒子所受电场力指向轨迹凹的一侧,综上,粒子在综上,粒子在c点所受电场力的方向与等势面点所受电场力的方向与等势面垂直,指向左侧由于粒子带负电,垂直,指向左侧由于粒子带负电,故过故过c点的电场线与等势面点的电场线与等势面垂直,指向右侧,又因为电场线指向电势低的等势面,垂直,指向右侧,又因为电场线指向电势低的等势面,故有故有abc,选项,选项B正确;负电荷在电势高处电势能小,故粒子在正确;负电荷在电势高处电势能小,故粒子在c点电势能最点电势能最大,在大,在a点电势能最小,选项点电势能最小,选项C正确;因为等势面正确;因为等势面与与、与与的电势差相等,根的电势差相等,根据据W
19、qU可知,将同一粒子由等势面可知,将同一粒子由等势面移至移至和由等势面和由等势面移至移至,电场力做功大,电场力做功大小相等,选项小相等,选项D错误错误答案:答案:BC重难点重难点 2推论推论2匀强电场中若两线段匀强电场中若两线段ABCD,且,且ABCD,则,则UABUCD(或或ABCD),如图乙所示,如图乙所示例例 3提分秘笈提分秘笈(多选多选)某电场中等势面的分布如右图所示,图中虚线表示等势面,过某电场中等势面的分布如右图所示,图中虚线表示等势面,过a、b两点的等势面电势分别为两点的等势面电势分别为40 V和和10 V,c点是点是a、b连线的中点,则连线的中点,则a、b两点的电两点的电场强度
20、场强度Ea、Eb及及c处的电势处的电势c,应,应()AEaEb Bc大于大于25 VCc小于小于25 V DEaEb;由;由UEd可知电势为可知电势为25 V的等势的等势面应在面应在c点的左边所以点的左边所以c点的电势应小于点的电势应小于25 V,故选项,故选项A、C正确正确【答案答案】AC例例 4如图所示,如图所示,a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是匀强电场中的四个点,它们正好是一个梯形的四个顶点电场线与梯形所在的平面平行是一个梯形的四个顶点电场线与梯形所在的平面平行ab平行于平行于cd,且,且ab边长为边长为cd边长的一半已知边长的一半已知a点的电点的电势是势是3 V,b点的电
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