2019高考物理一輪復習 第七章 靜電場 第2節(jié) 電場能的性質課件 新人教版.ppt

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第2節(jié)電場能的性質 知識梳理 考點自診 一 靜電力做功和電勢能1 靜電力做功 1 特點 靜電力做功與路徑無關 只與電荷量和電荷移動過程始 末位置間的電勢差有關 2 計算方法 W qEd 只適用于勻強電場 其中d為帶電體在沿電場方向上的位移 WAB qUAB 適用于任何電場 2 電勢能 1 定義 電荷在電場中具有的勢能 稱為電勢能 2 說明 電勢能具有相對性 通常取無窮遠或大地為電勢能零點 知識梳理 考點自診 3 靜電力做功與電勢能的關系 1 靜電力做的功等于電荷電勢能的減少量 即WAB EpA EpB 2 通過WAB EpA EpB可知 靜電力對電荷做多少正功 電荷電勢能就減少多少 靜電力對電荷做多少負功 電荷電勢能就增加多少 3 電勢能的大小 由WAB EpA EpB可知 若令EpB 0 則EpA WAB 即一個電荷在電場中某點具有的電勢能 數(shù)值上等于將電荷從該點移到零勢能位置過程中靜電力所做的功 知識梳理 考點自診 二 電勢 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 3 相對性 電勢具有相對性 同一點的電勢因零電勢點的選取不同而不同 知識梳理 考點自診 2 等勢面 1 定義 電場中電勢相同的各點構成的面 2 等勢面的特點 等勢面一定與電場線垂直 即與電場強度的方向垂直 在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 等差等勢面越密的地方電場強度越大 反之越小 知識梳理 考點自診 三 電勢差1 定義 電荷在電場中 由一點A移到另一點B時 電場力所做的功WAB與移動的電荷的電荷量q的比值 3 影響因素電勢差UAB由電場本身的性質決定 與移動的電荷q及電場力做的功WAB無關 與零勢點的選取無關 4 電勢差與電勢的關系 UAB A B UAB UBA 知識梳理 考點自診 5 勻強電場中電勢差與電場強度的關系 1 電勢差與電場強度的關系式 U Ed 其中d為電場中兩點間沿電場線方向的距離 2 電場強度的方向和大小與電勢差的關系 電場中 電場強度方向指向電勢降低最快的方向 在勻強電場中 電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢 知識梳理 考點自診 1 多選 關于電勢差的計算公式 下列說法正確的是 D 電場中A B兩點間的電勢差UAB等于把正電荷q從A點移動到B點時電場力所做的功 答案 解析 知識梳理 考點自診 2 多選 2017 河北衡水期末 關于靜電場的電場強度和電勢 下列說法正確的是 A 電場強度的方向處處與等勢面垂直B 電場強度為零的地方 電勢也為零C 隨著電場強度的大小逐漸減小 電勢也逐漸降低D 任一點的電場強度總是指向該點電勢降落最快的方向 答案 解析 知識梳理 考點自診 3 2017 甘肅白銀會寧縣期中 如圖所示 在E 500V m的勻強電場中 a b兩點相距d 2cm 它們的連線跟電場強度方向的夾角是60 則Uab等于 A 5VB 10VC 5VD 10V 答案 解析 知識梳理 考點自診 4 多選 光滑絕緣水平面上有兩個帶等量異種電荷的小球A B 小球A通過絕緣輕彈簧與豎直墻相連 如圖所示 小球B在外力F作用下緩慢向右移動 移動中兩小球電荷量不變 則對兩小球和彈簧組成的系統(tǒng)的分析正確的是 A 外力F對系統(tǒng)做正功 彈性勢能增加B 外力F對系統(tǒng)做正功 彈性勢能減少C 靜電力做正功 電勢能減少D 靜電力做負功 兩球間電勢差增大 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 電勢高低與電勢能大小的判斷1 電勢高低的判斷 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 電勢能大小的判斷 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例1 2017 河南濮陽油田一模 如圖所示 真空中等量同種正點電荷放置在M N兩點 在MN連線上有對稱點a c MN連線的中垂線上有對稱點b d 則下列說法正確的是 A 正電荷 q在c點的電勢能大于在a點的電勢能B 正電荷 q在c點的電勢能小于在a點的電勢能C 在MN連線的中垂線上 O點電勢最高D 負電荷 q從d點由靜止釋放 在它從d點運動到b點的過程中 加速度先減小再增大 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥畫出電場線 根據(jù)電場線的分布情況判斷 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練1 2017 河北石家莊二模 如圖所示 實線為某電場的電場線 虛線表示該電場的等勢面 A B C是電場中的三點 下列說法正確的是 A 三點中 B點的電場強度最大B 三點中 A點的電勢最高C 將一帶負電的檢驗電荷從A移動到B 電勢能增大D 將一帶正電的檢驗電荷從A移動到B和從A移動到C 電勢能的變化相同 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 多選 2017 福建泉州一模 如圖所示 MN是邊長為L的等邊三角形abc的中位線 在M N兩點分別固定著電荷量均為 Q的點電荷 下列說法正確的是 A a點的電場強度大小為kB a點的電勢高于c點的電勢C a b兩點間的電勢差大于b c兩點間的電勢差D 負點電荷從b點移到c點的過程中電勢能先增大后減小 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 公式U Ed的拓展應用1 兩個推論 2 如圖乙所示 AB CD 且AB CD 則UAB UCD 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 三點妙用 1 解釋等差等勢面的疏密與電場強度大小的關系 當電勢差U一定時 電場強度E越大 則沿電場強度方向的距離d越小 即電場強度越大 等差等勢面越密 2 定性判斷非勻強電場電勢差的大小關系 如距離相等的兩點間的電勢差 E越大 U越大 E越小 U越小 3 利用 x圖象的斜率判斷沿x軸方向電場強度Ex隨位置的變化規(guī)律 在 x圖象中斜率k Ex 斜率的大小表示電場強度的大小 正負表示電場強度的方向 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例2 多選 2017 全國卷 一勻強電場的方向平行于xOy平面 平面內a b c三點的位置如圖所示 三點的電勢分別為10V 17V 26V 下列說法正確的是 A 電場強度的大小為2 5V cmB 坐標原點處的電勢為1VC 電子在a點的電勢能比在b點的低7eVD 電子從b點運動到c點 電場力做功為9eV 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥解決此類題目的關鍵 在勻強電場中沿同一方向線段的長度與線段兩端的電勢差成正比 在勻強電場中電場線平行且均勻分布 故等勢面平行且均勻分布 思路 找到等勢面 畫出電場線 電場強度的大小 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練3 2017 陜西西安月考 a b c d是勻強電場中的四個點 它們正好是一個平行四邊形的四個頂點 電場線與平行四邊形所在平面平行 已知a點的電勢為11V b點的電勢為13V c點的電勢為15V 如圖 由此可知d點的電勢為 A 11VB 13VC 15VD 17V 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 4 多選 某電場中等勢面的分布如圖所示 圖中虛線表示等勢面 過a b兩點的等勢面電勢分別為40V和10V c點是a b連線的中點 則a b兩點的電場強度Ea Eb及c處的電勢 c應滿足 A Ea EbB c大于25VC c小于25VD Ea Eb 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 5 多選 2017 廣東惠州二模 空間存在平行于x軸方向的靜電場 其電勢 隨x的分布如圖所示 一質量為m 電荷量為q的帶電的粒子從坐標原點O由靜止開始 僅在電場力作用下沿x軸正方向運動 則下列說法正確的是 A 該粒子帶正電荷B 空間存在的靜電場電場強度E是沿x軸正方向均勻減小的C 該粒子從原點O運動到x0過程中電勢能是減小的 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 等勢面及運動軌跡問題1 幾種常見的典型電場的等勢面比較 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 在電場中帶電粒子運動軌跡問題的分析方法 1 從軌跡的彎曲方向判斷受力方向 軌跡向合外力方向彎曲 從而分析電場方向或電荷的正負 2 結合軌跡 速度方向與靜電力的方向 確定靜電力做功的正負 從而確定電勢能 電勢和電勢差的變化等 3 根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例3 多選 2017 天津卷 如圖所示 在點電荷Q產(chǎn)生的電場中 實線MN是一條方向未標出的電場線 虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡 設電子在A B兩點的加速度大小分別為aA aB 電勢能分別為EpA EpB 下列說法正確的是 A 電子一定從A向B運動B 若aA aB 則Q靠近M端且為正電荷C 無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpA EpBD B點電勢可能高于A點電勢 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥從曲線運動的特點和規(guī)律出發(fā)判斷出電子的受力方向 再利用相關電場和帶電粒子在電場中的運動規(guī)律解決問題 帶電粒子運動軌跡類問題的解題技巧 1 判斷速度方向 帶電粒子運動軌跡上某點的切線方向為該點處的速度方向 2 判斷電場力 或電場強度 的方向 僅受電場力作用時 帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側 再根據(jù)粒子的正負判斷電場強度的方向 3 判斷電場力做功的正負及電勢能的增減 若電場力與速度方向成銳角 則電場力做正功 電勢能減少 若電場力與速度方向成鈍角 則電場力做負功 電勢能增加 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練6 多選 2017 山東青島質檢 兩個固定的等量異種點電荷所形成電場的等勢面如圖中虛線所示 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D 經(jīng)過b點和d點時的速度大小相同 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 7 多選 2016 海南卷 如圖 一帶正電的點電荷固定于O點 兩虛線圓均以O為圓心 兩實線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運動的軌跡 a b c d e為軌跡和虛線圓的交點 不計重力 下列說法正確的是 A M帶負電荷 N帶正電荷B M在b點的動能小于它在a點的動能C N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能D N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 電場中的功能關系1 求電場力做功的幾種方法 1 由公式W Flcos 計算 此公式只適用于勻強電場 可變形為W Eqlcos 2 由WAB qUAB計算 此公式適用于任何電場 3 由電勢能的變化計算 WAB EpA EpB 4 由動能定理計算 W電場力 W其他力 Ek 特別提醒 電荷沿等勢面移動電場力不做功 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 電場中的功能關系 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 3 除重力 彈簧彈力之外 其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化 4 所有外力對物體所做的功等于物體動能的變化 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例4 多選 2017 甘肅一模 如圖所示 半圓槽光滑 絕緣 固定 圓心是O 最低點是P 直徑MN水平 a b是兩個完全相同的帶正電小球 視為點電荷 b固定在M點 a從N點靜止釋放 沿半圓槽運動經(jīng)過P點到達某點Q 圖中未畫出 時速度為零 則小球a A 從N到Q的過程中 重力與庫侖力的合力先增大后減小B 從N到P的過程中 速率先增大后減小C 從N到Q的過程中 電勢能一直增加D 從P到Q的過程中 動能減少量小于電勢能增加量 BC 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 小球a從N點靜止釋放 過P點后到Q點速度為零 整個運動過程只有重力和庫侖力做功 庫侖力方向與小球a速度方向夾角一直大于90 所以庫侖力整個過程做負功 小球a從N到Q的過程中 庫侖力增大 庫侖力與重力的夾角減小 所以它們的合力一直增大 故A錯誤 小球a受力如圖所示 在靠近N點的位置 合力與速度夾角小于90 在P點合力與速度夾角大于90 所以小球a從N到P的過程中 速率應先增大后減小 故B正確 從N到Q的過程中 庫侖力一直做負功 所以電勢能一直增加 故C正確 根據(jù)能量守恒可知 P到Q的過程中 動能的減少量等于重力勢能和電勢能的增加量之和 故D錯誤 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥對a受力分析 明確庫侖力及重力的合力 根據(jù)功的公式明確合力做功情況 再根據(jù)重力做功和電場力做功的特點與勢能的關系分析電勢能的變化 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練8 多選 2017 湖南懷化期末 由同種絕緣材料做成的水平面MN和斜面NP 如圖所示 NQ垂直水平面且左側有一水平向右的勻強電場 一個帶正電的物體從與N點相距L0的位置靜止釋放 調節(jié)斜面的傾角 當傾角 37 時 物體沿斜面也能滑行L0距離 然后物體沿原路徑返回到出發(fā)點時靜止 已知物體每次經(jīng)過N點時沒機械能損失且返回途中撤去電場 已知sin37 0 6 cos37 0 8 則 A 物體與該材料間的動摩擦因數(shù)為B 物體與該材料間的動摩擦因數(shù)為0 75C 如果物體距離N點3L0由靜止釋放 物體能沿斜面滑行1 8L0D 如果物體距離N點3L0由靜止釋放 物體能沿斜面滑行3L0 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 9 多選 2016 全國卷 如圖 一帶負電荷的油滴在勻強電場中運動 其軌跡在豎直面 紙面 內 且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱 忽略空氣阻力 由此可知 A Q點的電勢比P點高B 油滴在Q點的動能比它在P點的大C 油滴在Q點的電勢能比它在P點的大D 油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓練 靜電場中的圖象問題幾種常見圖象的特點及規(guī)律 模型建立 典例示范 變式訓練 模型建立 典例示范 變式訓練 例題 多選 2017 江蘇卷 在x軸上有兩個點電荷q1 q2 其靜電場的電勢 在x軸上分布如圖所示 下列說法正確的有 A q1和q2帶有異種電荷B x1處的電場強度為零C 負電荷從x1移到x2 電勢能減小D 負電荷從x1移到x2 受到的電場力增大 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓練 思維點撥本題的核心是對 x圖象的認識 要能利用圖象大致分析出電場的方向及電場線的疏密變化情況 依據(jù)沿電場線的方向電勢降低 還有就是圖象的斜率描述電場的強弱 電場強度 命題分析近幾年 高考中以電場圖象和電勢圖象切入命題的試題逐漸增多 如E x圖象 x圖象 或與粒子運動規(guī)律有關的圖象 如v t圖象 此類問題考查學生將繁雜變化的量用圖象清晰地表示的能力 考查學生數(shù)形轉換的科學思想方法 總結提升電場中圖象問題的處理方法解決圖象問題時首先根據(jù)圖象的意義 寫出有關的數(shù)學表達式 其次需要巧妙地利用圖象的截距 斜率 極值點 變化趨勢 面積等信息分析處理物理問題 模型建立 典例示范 變式訓練 1 多選 2017 全國卷 在一靜止點電荷的電場中 任一點的電勢 與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示 電場中四個點a b c和d的電場強度大小分別為Ea Eb Ec和Ed 點a到點電荷的距離ra與點a的電勢 a已在圖中用坐標 ra a 標出 其余類推 現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b c點移動到d點 在相鄰兩點間移動的過程中 電場力所做的功分別為Wab Wbc和Wcd 下列選項正確的是 A Ea Eb 4 1B Ec Ed 2 1C Wab Wbc 3 1D Wbc Wcd 1 3 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓練 2 多選 2017 四川眉山東坡區(qū)月考 靜電場在x軸上的電場強度E隨x的變化關系如圖所示 x軸正向為電場強度正方向 帶正電的點電荷沿x軸運動 則點電荷 A 在x2和x4處電勢能相等B 由x1運動到x3的過程中電勢能增大C 由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小D 由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓練 3 2017 內蒙古赤峰寧城縣三模 兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O M兩點 兩電荷連線上各點電勢 隨x變化的關系如圖所示 其中A N兩點的電勢均為零 ND段中的C點電勢最高 則 A N點的電場強度大小為零B A點的電場強度大小為零C NC間電場強度方向指向x軸正方向D 將一負點電荷從N點移到D點 電場力先做正功后做負功 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓練 4 2017 河北張家口二模 一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動 其電勢能Ep隨位移x變化的關系如圖所示 其中0 x2段是關于直線x x1對稱的曲線 x2 x3段是直線 則下列說法正確的是 A x1處電場強度最小 但不為零B 粒子在0 x2段做勻變速運動 x2 x3段做勻速直線運動C 在0 x1 x2 x3處電勢 0 1 2 3的關系為 3 2 0 1D x2 x3段的電場強度大小 方向均不變 答案 解析