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

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第2講電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差 一 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能 1 電場(chǎng)力做功 路徑 電勢(shì)差 電荷量 1 特點(diǎn) 電場(chǎng)力做功與電荷移動(dòng)的 無(wú)關(guān) 只取決于初 末位置的 和被移動(dòng)電荷的 2 電勢(shì)能 1 定義 電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能 等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到 位置時(shí)所做的功 2 矢標(biāo)性 電勢(shì)能是 但有正負(fù)之分 負(fù)值表明比零電勢(shì)能小 正值表示比零電勢(shì)能大 3 電勢(shì)能也具有相對(duì)性和系統(tǒng)性 一般以大地或無(wú)窮遠(yuǎn)處 為零勢(shì)能位置 零勢(shì)能 標(biāo)量 電勢(shì)能的減少量 4 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 電場(chǎng)力做的功等于 即WAB EpA EpB Ep 基礎(chǔ)檢測(cè) 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(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面 相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等 一重力不計(jì) 帶負(fù)電的粒子從左側(cè)進(jìn)入電場(chǎng) 運(yùn)動(dòng)軌跡 與三個(gè)等勢(shì)面分別交于a b c三點(diǎn) 則 A a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高B 粒子在c點(diǎn)時(shí)的加速度為零C 粒子從a到c電勢(shì)能不斷增加 圖6 2 1 D 粒子從a到b克服電場(chǎng)力做功大于從b到c克服電場(chǎng)力做功答案 AC 二 電勢(shì) 電勢(shì)差 等勢(shì)面1 電勢(shì) 1 定義 電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值 叫做這一點(diǎn)的電勢(shì) 2 定義式 3 矢標(biāo)性 電勢(shì)是 其大小有正負(fù)之分 其正 負(fù) 表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)高 低 標(biāo)量 零電勢(shì)點(diǎn) 4 相對(duì)性 電勢(shì)具有相對(duì)性 同一點(diǎn)的電勢(shì)因 選取的不同而不同 2 電勢(shì)差 1 定義 電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值稱為這兩點(diǎn)的電勢(shì)差 2 表達(dá)式 UAB 3 影響因素 電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB無(wú)關(guān) 與電場(chǎng)所帶電量q無(wú)關(guān) 它由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定 與初 末位置有關(guān) 與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān) 4 與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系 U Ed 適用條件 勻強(qiáng)電場(chǎng) 其中d為沿電場(chǎng)線方向的距離 3 等勢(shì)面 1 定義 電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面 2 特點(diǎn) 等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直 即跟場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直 在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功 電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 在空間中兩等勢(shì)面不相交 等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度 越疏的地方 電場(chǎng)強(qiáng)度 越大 越小 基礎(chǔ)檢測(cè) 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(gè)頂點(diǎn) P Q M分別為AB ED AF的中點(diǎn) O為正六邊形的中心 現(xiàn)在六個(gè)頂點(diǎn)依次放入等量正負(fù)電荷 若取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零 以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A P Q M各點(diǎn)具有相同的場(chǎng)強(qiáng)B P Q M各點(diǎn)電勢(shì)均為零C O點(diǎn)電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)均為零D 將一負(fù)檢驗(yàn)電荷從P點(diǎn)沿直線PM移到M點(diǎn)的過(guò)程中 電勢(shì)能先減小后增大 圖6 2 2 解析 由題意可知 等量正負(fù)電荷 位于正六邊形的六個(gè)頂 根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式 結(jié)合電場(chǎng)的疊加原理 可知P Q M各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相同 但方向不同 故A錯(cuò)誤 根據(jù)等量異種電荷中垂線的電勢(shì)為零 再由對(duì)稱性可以知 P Q M O各點(diǎn)電勢(shì)均為零 故B正確 根據(jù)圖可知 O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可看成三個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷與三個(gè)正點(diǎn)電荷電場(chǎng)疊加而成 且電荷均相同 則電場(chǎng)強(qiáng)度為零 故C正確 P到M過(guò)程中 電勢(shì)由零升高 后又降為零 負(fù)電荷的電勢(shì)能先減小后增大 故D正確 故選A 答案 A 考點(diǎn)1 電勢(shì)高低和電勢(shì)能大小的判斷 重點(diǎn)歸納1 電勢(shì)高低的判斷 續(xù)表 2 電勢(shì)能大小的判斷 典例剖析 圖6 2 3 思維點(diǎn)撥 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 電場(chǎng)線是間隔相等的平行線 等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的平行平面 負(fù)電荷在高電勢(shì)處電勢(shì)能小 在低電勢(shì)處電勢(shì)能大 答案 B 備考策略 熟悉幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)及等勢(shì)面的空間分布特點(diǎn) 可迅速對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的分布情況作出判斷 考點(diǎn)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(chǎng)中與場(chǎng)強(qiáng)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(duì)值也相等 現(xiàn)將M N從虛線上的O點(diǎn)以相同速率射出 兩粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡分別如圖中兩條實(shí)線所示 點(diǎn)a b c為實(shí)線與虛線的交點(diǎn) 已知O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn) 若不 計(jì)重力 則 圖6 2 4 A M帶負(fù)電荷 N帶正電荷 B N在a點(diǎn)的電勢(shì)能與M在c點(diǎn)的電勢(shì)能數(shù)值相同C N在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功 D M在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)的過(guò)程中 電場(chǎng)力對(duì)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(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面 相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相同 實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡 P Q是這條軌跡上 的兩點(diǎn) 由此可知 A 三個(gè)等勢(shì)面中 c等勢(shì)面電勢(shì)最高B 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能較大C 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大 圖6 2 5 D 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)加速度較大答案 BCD 考點(diǎn)2 電場(chǎng)力做功和電場(chǎng)中的功能關(guān)系 重點(diǎn)歸納1 電場(chǎng)中的功能關(guān)系 1 若只有電場(chǎng)力做功 電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 2 若只有電場(chǎng)力和重力做功 電勢(shì)能 重力勢(shì)能 動(dòng)能之和保持不變 2 電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法 1 由公式W FLcos 計(jì)算 此公式只適合于勻強(qiáng)電場(chǎng)中 可變形為 W qELcos 2 由W qU來(lái)計(jì)算 此公式適用于任何形式的靜電場(chǎng) 3 由動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算 W電場(chǎng)力 W其他力 Ek 4 由電勢(shì)能的變化計(jì)算 W Ep1 Ep2 3 帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)正負(fù)功的判斷 電場(chǎng)力與速度方向間的夾角小于90 電場(chǎng)力做正功 夾 角大于90 電場(chǎng)力做負(fù)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(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)線如圖6 2 6中實(shí)線所示 一帶正電 初速度不為零的小球從桌面上的A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 到C點(diǎn)時(shí) 突然受到一個(gè)外加的水平恒力F作用而繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示 v表示小球在C點(diǎn)的 速度 則下列判斷中正確的是 圖6 2 6 A 小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)的電勢(shì)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(diǎn)小球的速率不可能相等 解析 小球由A運(yùn)動(dòng)到B 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)的電勢(shì)能大 A錯(cuò)誤 由運(yùn)動(dòng)軌跡可知 恒力F的方向可能水平向左 B正確 C錯(cuò)誤 若小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中 電場(chǎng)力做功與克服恒力做功相等 則在A B兩點(diǎn)小球的速率相等 D錯(cuò)誤 答案 B 備考策略 判斷電場(chǎng)力做功的多少只要看電荷移動(dòng)的始末 位置的電勢(shì)差即可 與電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān) 考點(diǎn)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(diǎn)電荷對(duì)稱地放置在x軸上原點(diǎn)O的兩側(cè) a點(diǎn)位于x軸上O點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q之間 b位于y軸O點(diǎn)上方 取無(wú) 窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零 下列說(shuō)法正確的是 A b點(diǎn)的電勢(shì)為零 電場(chǎng)強(qiáng)度也為零B 正的試探電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于零 所受電場(chǎng)力方向向右 圖6 2 7 C 將正的試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn) 必須克服電場(chǎng)力做功D 將同一正的試探電荷先后從O b點(diǎn)移到a點(diǎn) 后者電勢(shì)能的變化較大 解析 因?yàn)榈攘慨惙N電荷在其連線的中垂線上的電場(chǎng)方向?yàn)樗街赶蜇?fù)電荷 所以電場(chǎng)方向與中垂線方向垂直 故中垂線為等勢(shì)線 因?yàn)橹写咕€延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處 所以中垂線的電勢(shì)為零 故b點(diǎn)的電勢(shì)為零 但是電場(chǎng)強(qiáng)度不為零 A錯(cuò)誤 等量異種電荷連線上 電場(chǎng)方向由正電荷指向負(fù)電荷 方向水平向右 在中點(diǎn)O處電勢(shì)為零 O點(diǎn)左側(cè)電勢(shì)為正 右側(cè)電勢(shì)為負(fù) 又知道正電荷在正電勢(shì)處電勢(shì)能為正 故B正確 O點(diǎn)的電勢(shì)低于a點(diǎn)的電勢(shì) 電場(chǎng)力做負(fù)功 所以必須克服電場(chǎng)力做功 C正確 O點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等 所以先后從O b點(diǎn)移到a點(diǎn) 電場(chǎng)力做功相等 電勢(shì)能變化相同 D錯(cuò)誤 答案 BC 4 多選 2014年山東青島質(zhì)檢 兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷所形成電場(chǎng)的等勢(shì)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(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng) 其運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)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(shì)能先變大后變小 圖6 2 8 D 經(jīng)過(guò)b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)的速度大小相同答案 CD 易錯(cuò)點(diǎn) 帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡分析問(wèn)題 分析這類問(wèn)題的一般方法是 先畫(huà)出入射點(diǎn)的軌跡切線 即畫(huà)出初速度v0的方向 再根據(jù)軌跡彎曲方向 確定電場(chǎng)力的方向 利用分析力學(xué)的方法來(lái)分析粒子的帶電性質(zhì) 電場(chǎng)力做功的正負(fù) 電勢(shì)能變化 動(dòng)能變化 電勢(shì)大小變化等問(wèn)題 例3 2013年重慶卷 如圖6 2 9所示 高速運(yùn)動(dòng)的 粒子被位于O點(diǎn)的重原子核散射 實(shí)線表示 粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡 M N和Q為軌跡上的三點(diǎn) N點(diǎn)離核最近 Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn) 則 A 粒子在M點(diǎn)的速率比在Q點(diǎn)的大B 三點(diǎn)中 粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能最大C 在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中 M點(diǎn)的電勢(shì) 比Q點(diǎn)的低 圖6 2 9 D 粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn) 電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為負(fù)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(diǎn)的連線的方向相反 故靠近O點(diǎn)的過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功 粒子的速度減小 遠(yuǎn)離的過(guò)程電場(chǎng)力做正功 粒子的速度增大 所以Q點(diǎn)的速度最大 N點(diǎn)的速度最小 故A錯(cuò)誤 只有電場(chǎng)力做功 各點(diǎn)的動(dòng)能與電勢(shì)能的和保持不變 N點(diǎn)的速度最小 故電勢(shì)能最大 故B正確 只有電場(chǎng)力做功 各點(diǎn)的動(dòng)能與電勢(shì)能的和保持不變 Q點(diǎn)的速度最大 故電勢(shì)能最小 粒子帶正電荷 所以Q點(diǎn)的電勢(shì)最低 故C錯(cuò)誤 粒子受力的方向大體向上 與粒子和O點(diǎn)的連線的方向相反 故靠近O點(diǎn)的過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功 遠(yuǎn)離的過(guò)程電場(chǎng)力做正功 故D錯(cuò)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(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面 相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相同 實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡 P Q是這條軌跡上 的兩點(diǎn) 由此可知 A 三個(gè)等勢(shì)面中 c等勢(shì)面電勢(shì)最高B 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能較大C 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大 圖6 2 10 D 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)加速度較大答案 BCD