高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題六 第2講 電勢能 電勢 電勢差課件 新人教版.ppt

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第2講電勢能電勢電勢差 一 電場力做功與電勢能 1 電場力做功 路徑 電勢差 電荷量 1 特點 電場力做功與電荷移動的 無關(guān) 只取決于初 末位置的 和被移動電荷的 2 電勢能 1 定義 電荷在電場中具有的勢能 等于靜電力把它從該點移動到 位置時所做的功 2 矢標性 電勢能是 但有正負之分 負值表明比零電勢能小 正值表示比零電勢能大 3 電勢能也具有相對性和系統(tǒng)性 一般以大地或無窮遠處 為零勢能位置 零勢能 標量 電勢能的減少量 4 電場力做功與電勢能變化的關(guān)系 電場力做的功等于 即WAB EpA EpB Ep 基礎(chǔ)檢測 1 多選 2016年浙江寧波期中 如圖6 2 1所示 虛線表示某電場中的三個等勢面 相鄰等勢面間的電勢差相等 一重力不計 帶負電的粒子從左側(cè)進入電場 運動軌跡 與三個等勢面分別交于a b c三點 則 A a點的電勢比b點的電勢高B 粒子在c點時的加速度為零C 粒子從a到c電勢能不斷增加 圖6 2 1 D 粒子從a到b克服電場力做功大于從b到c克服電場力做功答案 AC 二 電勢 電勢差 等勢面1 電勢 1 定義 電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值 叫做這一點的電勢 2 定義式 3 矢標性 電勢是 其大小有正負之分 其正 負 表示該點電勢比零電勢高 低 標量 零電勢點 4 相對性 電勢具有相對性 同一點的電勢因 選取的不同而不同 2 電勢差 1 定義 電場中兩點間電勢的差值稱為這兩點的電勢差 2 表達式 UAB 3 影響因素 電勢差UAB與電場力做功WAB無關(guān) 與電場所帶電量q無關(guān) 它由電場本身的性質(zhì)決定 與初 末位置有關(guān) 與零電勢點的選取無關(guān) 4 與場強的關(guān)系 U Ed 適用條件 勻強電場 其中d為沿電場線方向的距離 3 等勢面 1 定義 電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面 2 特點 等勢面一定與電場線垂直 即跟場強的方向垂直 在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功 電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面 在空間中兩等勢面不相交 等差等勢面越密的地方電場強度 越疏的地方 電場強度 越大 越小 基礎(chǔ)檢測 2 2015年甘肅一模 如圖6 2 2所示 A B C D E F為正六邊形的六個頂點 P Q M分別為AB ED AF的中點 O為正六邊形的中心 現(xiàn)在六個頂點依次放入等量正負電荷 若取無窮遠處電勢為零 以下說法中錯誤的是 A P Q M各點具有相同的場強B P Q M各點電勢均為零C O點電勢與場強均為零D 將一負檢驗電荷從P點沿直線PM移到M點的過程中 電勢能先減小后增大 圖6 2 2 解析 由題意可知 等量正負電荷 位于正六邊形的六個頂 根據(jù)點電荷電場強度公式 結(jié)合電場的疊加原理 可知P Q M各點場強大小相同 但方向不同 故A錯誤 根據(jù)等量異種電荷中垂線的電勢為零 再由對稱性可以知 P Q M O各點電勢均為零 故B正確 根據(jù)圖可知 O點場強可看成三個負點電荷與三個正點電荷電場疊加而成 且電荷均相同 則電場強度為零 故C正確 P到M過程中 電勢由零升高 后又降為零 負電荷的電勢能先減小后增大 故D正確 故選A 答案 A 考點1 電勢高低和電勢能大小的判斷 重點歸納1 電勢高低的判斷 續(xù)表 2 電勢能大小的判斷 典例剖析 圖6 2 3 思維點撥 在勻強電場中 電場線是間隔相等的平行線 等勢面是垂直于電場線的平行平面 負電荷在高電勢處電勢能小 在低電勢處電勢能大 答案 B 備考策略 熟悉幾種典型電場的電場線分布特點及等勢面的空間分布特點 可迅速對電場強度和電勢的分布情況作出判斷 考點練透 1 2016年浙江嘉興期中改編 如圖6 2 4所示中虛線為電場中與場強方向垂直的等間距平行直線 兩粒子M N質(zhì)量相等 所帶電荷的絕對值也相等 現(xiàn)將M N從虛線上的O點以相同速率射出 兩粒子在電場中運動的軌跡分別如圖中兩條實線所示 點a b c為實線與虛線的交點 已知O點電勢高于c點 若不 計重力 則 圖6 2 4 A M帶負電荷 N帶正電荷 B N在a點的電勢能與M在c點的電勢能數(shù)值相同C N在從O點運動至a點的過程中克服電場力做功 D M在從O點運動至b點的過程中 電場力對它做的功等 于零 答案 D 2 多選 如圖6 2 5所示 虛線a b c代表電場中三個等勢面 相鄰等勢面之間的電勢差相同 實線為一帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域的運動軌跡 P Q是這條軌跡上 的兩點 由此可知 A 三個等勢面中 c等勢面電勢最高B 帶電質(zhì)點通過P點時電勢能較大C 帶電質(zhì)點通過Q點時動能較大 圖6 2 5 D 帶電質(zhì)點通過P點時加速度較大答案 BCD 考點2 電場力做功和電場中的功能關(guān)系 重點歸納1 電場中的功能關(guān)系 1 若只有電場力做功 電勢能與動能之和保持不變 2 若只有電場力和重力做功 電勢能 重力勢能 動能之和保持不變 2 電場力做功的計算方法 1 由公式W FLcos 計算 此公式只適合于勻強電場中 可變形為 W qELcos 2 由W qU來計算 此公式適用于任何形式的靜電場 3 由動能定理來計算 W電場力 W其他力 Ek 4 由電勢能的變化計算 W Ep1 Ep2 3 帶電粒子在電場中做曲線運動時正負功的判斷 電場力與速度方向間的夾角小于90 電場力做正功 夾 角大于90 電場力做負功 典例剖析例2 2015年陜西西安名校聯(lián)考 在光滑絕緣的水平桌面上 存在著方向水平向右的勻強電場 電場線如圖6 2 6中實線所示 一帶正電 初速度不為零的小球從桌面上的A點開始運動 到C點時 突然受到一個外加的水平恒力F作用而繼續(xù)運動到B點 其運動軌跡如圖中虛線所示 v表示小球在C點的 速度 則下列判斷中正確的是 圖6 2 6 A 小球在A點的電勢能比在B點的電勢能小B 恒力F的方向可能水平向左 C 恒力F的方向可能與v方向相反D 在A B兩點小球的速率不可能相等 解析 小球由A運動到B 電場力做正功 電勢能減少 小球在A點的電勢能比在B點的電勢能大 A錯誤 由運動軌跡可知 恒力F的方向可能水平向左 B正確 C錯誤 若小球由A運動到B的過程中 電場力做功與克服恒力做功相等 則在A B兩點小球的速率相等 D錯誤 答案 B 備考策略 判斷電場力做功的多少只要看電荷移動的始末 位置的電勢差即可 與電荷移動的路徑無關(guān) 考點練透 3 多選 2015年海南卷 如圖6 2 7所示 兩電荷量分別為Q Q 0 和 Q的點電荷對稱地放置在x軸上原點O的兩側(cè) a點位于x軸上O點與點電荷Q之間 b位于y軸O點上方 取無 窮遠處的電勢為零 下列說法正確的是 A b點的電勢為零 電場強度也為零B 正的試探電荷在a點的電勢能大于零 所受電場力方向向右 圖6 2 7 C 將正的試探電荷從O點移到a點 必須克服電場力做功D 將同一正的試探電荷先后從O b點移到a點 后者電勢能的變化較大 解析 因為等量異種電荷在其連線的中垂線上的電場方向為水平指向負電荷 所以電場方向與中垂線方向垂直 故中垂線為等勢線 因為中垂線延伸到無窮遠處 所以中垂線的電勢為零 故b點的電勢為零 但是電場強度不為零 A錯誤 等量異種電荷連線上 電場方向由正電荷指向負電荷 方向水平向右 在中點O處電勢為零 O點左側(cè)電勢為正 右側(cè)電勢為負 又知道正電荷在正電勢處電勢能為正 故B正確 O點的電勢低于a點的電勢 電場力做負功 所以必須克服電場力做功 C正確 O點和b點的電勢相等 所以先后從O b點移到a點 電場力做功相等 電勢能變化相同 D錯誤 答案 BC 4 多選 2014年山東青島質(zhì)檢 兩個固定的等量異種點電荷所形成電場的等勢面如圖6 2 8中虛線所示 一帶電粒子以某一速度從圖中a點進入電場 其運動軌跡為圖中實線所示 若粒子只受靜電力作用 則下列關(guān)于帶電粒子的判斷正確的是 A 帶正電B 速度先變大后變小C 電勢能先變大后變小 圖6 2 8 D 經(jīng)過b點和d點時的速度大小相同答案 CD 易錯點 帶電粒子運動軌跡分析問題 分析這類問題的一般方法是 先畫出入射點的軌跡切線 即畫出初速度v0的方向 再根據(jù)軌跡彎曲方向 確定電場力的方向 利用分析力學(xué)的方法來分析粒子的帶電性質(zhì) 電場力做功的正負 電勢能變化 動能變化 電勢大小變化等問題 例3 2013年重慶卷 如圖6 2 9所示 高速運動的 粒子被位于O點的重原子核散射 實線表示 粒子運動的軌跡 M N和Q為軌跡上的三點 N點離核最近 Q點比M點離核更遠 則 A 粒子在M點的速率比在Q點的大B 三點中 粒子在N點的電勢能最大C 在重核產(chǎn)生的電場中 M點的電勢 比Q點的低 圖6 2 9 D 粒子從M點運動到Q點 電場力對它做的總功為負功 解析 根據(jù)圖線彎曲的方向 可以判定粒子受力的方向大體向上 與粒子和O點的連線的方向相反 故靠近O點的過程電場力做負功 粒子的速度減小 遠離的過程電場力做正功 粒子的速度增大 所以Q點的速度最大 N點的速度最小 故A錯誤 只有電場力做功 各點的動能與電勢能的和保持不變 N點的速度最小 故電勢能最大 故B正確 只有電場力做功 各點的動能與電勢能的和保持不變 Q點的速度最大 故電勢能最小 粒子帶正電荷 所以Q點的電勢最低 故C錯誤 粒子受力的方向大體向上 與粒子和O點的連線的方向相反 故靠近O點的過程電場力做負功 遠離的過程電場力做正功 故D錯誤 故選B 答案 B 觸類旁通 多選 如圖6 2 10所示 虛經(jīng)a b c代表電場中三個等勢面 相鄰等勢面之間的電勢差相同 實線為一帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域的運動軌跡 P Q是這條軌跡上 的兩點 由此可知 A 三個等勢面中 c等勢面電勢最高B 帶電質(zhì)點通過P點時電勢能較大C 帶電質(zhì)點通過Q點時動能較大 圖6 2 10 D 帶電質(zhì)點通過P點時加速度較大答案 BCD