6-2 电场能的性质)
电场能的性质(经典归纳)
电场能的性质一、电势、电势差某点相对零电势的电势差叫做该点的电势,是标量.在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功.由电场本身因素决定,与检验电荷无关。
点评:类似于重力场中的高度.某点相对参考面的高度差为该点的高度.注意:(1)高度是相对的.与参考面的选取有关,而高度差是绝对的与参考面的选取无关.同样电势是相对的与零电势的选取有关,而电势差是绝对的,与零电势的选取无关.(2)一般选取无限远处或大地的电势为零.当零电势选定以后,电场中各点的电势为定值.(3)电场中A、B两点的电势差等于A、B的电势之差,即U AB=φA-φB,沿电场线方向电势降低.电荷从电场中的一点移到另一点,电场力做的功跟其电量的比值叫做这两点的电势差,U=W/q,是标量.点评:电势差很类似于重力场中的高度差.物体从重力场中的一点移到另一点,重力做的功跟其重量的比值叫做这两点的高度差h=W/G.例题1、如图所示,P、Q是两个电荷量相等的正点电荷,它们连线的中点是O,A、B是中垂线上的两点,OA<OB,用EA、EB分别表示A、B两点的电场强度,φA、φB分别表示A、B两点的电势,则()A、EA一定大于EB,φA一定大于φBB、EA不一定大于EB,φA一定大于φBC、EA一定大于EB,φA不一定大于φBD、EA不一定大于EB,φA不一定大于φB2、如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的一个正方形的四个顶点,已知A、B、C三点电势分别为φA15V,φB=3V,φC=-3V,由此可得D点的电势φD=_____V.3、如图a,b,c是一条电力线上的三个点,电力线的方向由a到c,a、b间的距离等于b、c间的距离。
用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,可以断定()A.Ua>Ub>UcB.Ea>Eb>EcC.Ua-Ub=Ub-UcD.Ea=Eb=Ec二、电场力做功与电势能1.电势能:电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能.电势能是电荷与所在电场所共有的。
电场的两大性质
电场的作用
电场对放入其中的电 荷产生力的作用,即 库仑力。
电场可以传递能量, 例如静电感应过程中 电场传递电能。
电场可以改变电荷的 运动状态,即产生加 速度。
02 电场的物理性质
电场力
电场力是电荷在电场中受到的 力,其大小与电荷的电量成正 比,与电荷所在位置的电场强
度成正比。
电场力具有方向,其方向与 正电荷所受电场力的方向相 同,与负电荷所受电场力的
性质也满足相应的对称性。
常见的电场对称性包括轴对称、 面对称、中心对称等。
电场的对称性有助于简化电场的 计算和分析过程。
04 电场的动态性质
电场的变化规律
电场随时间变化
电场随时间变化而产生电磁波,如无 线电波、光波等。
电场随空间变化
电场随空间位置的变化而产生电势差 和电场梯度,影响电荷的运动和能量 分布。
利用电场使灰尘颗粒带电, 然后在电场中受力而沉积, 实现空气净化。
静电复印
利用电场将带电墨粉吸附 到纸张上,实现文字和图 像的复制。
电子束焊接
在真空环境下,通过电场 加速电子束,使电子束撞 击工件表面产生热量实现 焊接。
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方向相反。
电场力是库仑力的宏观表现, 是电场中电荷相互作用的力。
电场强度
电场强度是描述电场强弱和方 向的物理量,其大小等于单位 点电荷在该点所受的电场力。
电场强度具有方向,其方向与 正电荷在该点所受的电场力方 向相同。
电场强度是矢量,具有大小和 方向,遵循矢量运算法则。
电势
01 电势是描述电场能的物理量,其大小等于单位正 电荷在该点所具有的电势能。
线垂直。
电场线的疏密程度表示电场强度的大小,越密集的地方电场强
2015届一轮课件6-2 电场能的性质
提 考 能 · 素 养 速 升
B点 电 势 能 比 B点 电 势 能 比
菜
单
高三一轮总复习·物理
固 考 基 · 教 材 梳 理 析 考 点 · 重 难 突 破
【解析】 如 题 图 的 电 场 线 可 能 是 匀 强 电 场 中 的 电 场 线 , 也 可 能 是 正 电 荷 放 在 左 端 时 的 电 场 线 , 也 可 能 是 负 电 荷 放 在 右 端 箭 头 处 的 电 场 线 , 还 有 可 能 是 正 、 负 电 荷 间 的 一 条 电 场 线 , 故 该 电 场 不 一 定 是 匀 强 电 场 . 根 据 电 场 线 的 故A点 电 势 一 定 高 于 把 负 电 荷 从 增 加 , 故 负 电 荷 在
AC 由 O 指向 B AC 由 B 指向 O
明 考 向 · 两 级 集 训
C. 位 于 O点 的 负 点 电 荷 形 成 的 电 场 D. 位 于 D点 的 负 点 电 荷 形 成 的 电 场
课 时 作 业
提 考 能 · 素 养 速 升
菜 单
高三一轮总复习·物理
固 考 基 · 教 材 梳 理 析 考 点 · 重 难 突 破
零势能 位 置 时 所 做 的 功 .
2 () 静 电 力 做 功 与 电 势 能 变 化 的 关 系 静 电 力 做 的 功 等 于 电 势 能 的
明 考 向 · 两 级 集 训
减少量 , WAB= EpA- EpB.
课 时 作 业
3 () 电 势 能 的 相 对 性 , 电 势 能 是 相 对 的 , 通 常 把 电 荷 在 离 场 源 电 荷
不同 .
菜
单
ห้องสมุดไป่ตู้
高三一轮总复习·物理
电场知识点总结
电场知识点总结(电场能的性质)知识要点梳理知识点一——电场力做功的特点和电势能▲知识梳理1.电场力做功与路径无关电荷在电场中移动时,静电力做功跟重力做功相似,只与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关。
2.电势能由于移动电荷时静电力做功与路径无关,只与始末位置有关,这种与位置有关的电荷在电场中具有的势能,叫电势能,用表示,单位是J。
3.电场力做功与电荷电势能变化的关系电场力对电荷做正功时,电荷电势能减少;电场力对电荷做负功时,电荷电势能增加。
电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。
根据电场力做功与电势能变化的关系可以看出功与电势差的关系,即。
4.电荷在某点具有的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功,即电势能是相对的。
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
5.电势能的物理意义是描述电荷在电场中做功本领大小的。
6.电场力做功,且只有电场力的功与电势能的变化相对应。
每一种势能都对应一种特定的力,势能的变化只与这个特定的力的功有关。
▲疑难导析1.电场力做功和重力做功的比较重力做功电场力做功相同点重力对物体做正功,物体重力势能减小,重力对物体做负功,物体重力势能增加电场力对电荷做正功,电荷电势能减少,电场力对电荷做负功,电荷电势能增加不同点重力只有引力,正、负功比较容易判断。
例如物体上升,重力做负功电荷存在两种。
同种电荷的斥力场,靠近做负功,远离做正功,异种电荷的引力场,靠近做正功,远离做负功2.电荷的电势能与物体的重力势能比较静电场重力场电场中的电荷具有势能——电势能重力场中的物体具有势能——重力势能电场中的同一位置上不同电量电荷的电势能不同重力场中同一位置上不同质量物体的重力势能不同在电场力作用下移动电荷,即电场力做正功时,电势能减少外力反抗电场力作用移动电荷,即电场力做负功时,电势能增加在重力作用下移动物体,即重力做正功时,重力势能减少外力反抗重力作用移动物体,即重力做负功时,重力势能增加3.电势能大小的比较方法(1)场源电荷判断法①场源电荷为正,离场源电荷越近,正检验电荷电势能越大,负检验电荷电势能越小。
电场能的知识点总结
电场能的知识点总结电场能是指物体因在电场中而具有的能量。
电场能是电荷在电场中储存的能量。
在电场中,正电荷和负电荷之间会产生相互作用,这种相互作用会使得电荷具有电场能。
电场能的存在对于电场的存在和作用有着重要的影响。
本文将对电场能的相关知识进行总结,包括电场能的定义、性质、计算和应用等方面。
1. 电场能的定义电场是由电荷所产生的一种物理场,它是一个具有能量的场。
当一个电荷放置在电场中时,其位置和状态都会受到电场的影响,这就是电场能。
电场能是电荷在电场中所具有的能量,它能够影响电荷的运动和相互作用。
2. 电场能的性质(1)电场能与电荷之间的相互作用:电场能是电荷在电场中所具有的能量,它能够影响电荷的位置和状态。
当一个电荷置于电场中时,它会受到电场的作用力,这种作用力会使电荷具有电场能。
(2)电场能的正负:电场能是一个标量量,其正负取决于电荷在电场中的位置和状态。
当电荷在电场的正方向移动时,其电场能为正;当电荷在电场的负方向移动时,其电场能为负。
(3)电场能与电势能的关系:电场能与电势能密切相关,它们都是描述电荷在电场中具有的能量。
电场能是由电势能所导出的,当电荷在电场中发生移动时,电势能会转化为电场能。
电场能还可以转化为动能或其他形式的能量,这种相互转化是由电场力所引起的。
3. 电场能的计算电场能的计算可以通过电场能的定义和电场力的计算来实现。
电场能的计算涉及到电场的场强和电荷所受到的作用力。
根据电场能的定义,其计算公式为:E = qV其中E表示电场能,q表示电荷量,V表示电场的电势能。
根据这个计算公式,我们可以通过电荷量和电场的电势能来计算电场能的大小。
在实际应用中,我们还可以通过电场力和电荷的位移来计算电场能的大小。
4. 电场能的应用电场能在许多领域中都有着重要的应用,它可以影响电荷的运动和相互作用,从而对电场的存在和作用产生影响。
电场能的应用包括以下几个方面:(1)电动机和发电机:电场能可以转化为动能和电能,这种能量转化在电动机和发电机中有着重要的应用。
《走向高考》2013高考物理总复习 6-2电场能的性质 73张
必考内容 第六章
第2讲
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(2)公式只适用于匀强电场。 (3)场强的另一单位:伏特/米,V/m。 (4)场强方向是电势降低的最快方向。
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电场中的功能关系
考点自清 1.电场力做多少正功,电势能就减少 多少;电场力做多 少负功,电势能就 增加多少。 2.只有电场力做功时, 电势能和动能之和保持不变。 3.只有电场力和重力做功时,电势能、重力势能、动能 三者之和保持不变。
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归纳领悟 U 关于匀强电场电势差和电场强度的关系:E= d 上式只适用于匀强电场,它表明在匀强电场中,场强在 数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。 (1)公式中的 d 是沿场强方向上两点间的距离,如果两点 不在同一电场线上,应将 d 分解到场强方向,即 d 应是场强 方向的投影距离。
题型突破
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电势差、电势、电势能的理解
命题规律 根据电场力做功特点, 确定两点间的电势差,
某点电势大小或电势能的变化。
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(2012· 福建理综)如图,在点电荷 Q 产生的电场中, 将两个带正电的试探电荷 q1、q2 分别置于 A、B 两点,虚线 为等势线。取无穷远处为零电势点,若将 q1、q2 移动到无穷 远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的 是( )
必考内容 第六章
第2讲
电场能的性质知识点
《电场能的性质》知识点一、电场力做功与电势能1.电场力做功的特点(1)电场中移动电荷时,电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,可见电场力做功与重力做功相似.(2)在匀强电场中,电场力做的功W=旦凶,其中d为沿电场线方向的位移.2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功.(2)电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB=E^ -E DB.(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在皿表面上的电势能规定为零.二' 电势.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.(2)定义式:9=舞(3)标矢性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点高(低).(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同.(5)沿着电场线方向电势逐渐降低.3.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点构成的面.⑵特点①电场线跟等势面垂直,即场强的方向跟等势面垂直.②在等势面上移动电荷时电场力不做功.③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面.④等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小.⑤任意两等势面不相交.三、电势差.电势差:电荷q在电场中A、8两点间移动时,电场力所做的功必8跟它的电荷量q的比值,叫做A、B间的电势差,也叫电压.公式:U AB=^~.q.电势差与电势的关系:U AB=(P A —(P B,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且相乘,再和第一个数相乘,它们的积不变,即(axb)xc=ax(bxc)。
5 .乘法分配律:两个数的和与一个数相乘,可以把两个加数分别与这个数相乘再把两 个积相加,即(a+b)xc=axc+bxc 。
6 .减法的性质:从一个数里连续减去几个数,可以从这个数里减去所有减数的和,差不变,即a-b-c=a-(b+c)。
6.2电场能的性质
思考1:电场中的功能关系有哪些?
1.功能关系
(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变; (2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动 能之和保持不变;
深 化 拓 展
思考2:求电场力做功的方法有几种?
2.电场力做功的计算方法 (1)由公式W=Fxcosθ计算,此公式只适用于匀强电场, 可变形为W=qExcosθ. (2)由W=qU来计算,此公式适用于任何形式的静电场. (3)由动能定理来计算:W电场力+W其他力=ΔEk.
练2.一带电小球在空中由a点运动到b点的过程中,受重力、 电场力和空气阻力三个力作用.若重力势能增加3 J,机 械能增加0.5 J,电场力做功1 J,则小球( ) A.重力做功为3 J C.空气阻力做功0.5 J 答案: D B.电势能增加1 J D.动能减少2.5 J
练3.一个带电小球从空中的a点运动到b点的过程中,重力做功 0.3J,电场力做功0.1J.若小球除受到重力、电场力之外不受其他 力作用,则下列判断错误的是( B ) A.在a点的电势能比b点电势能多0.1J B.在a点的重力势能比b点的重力势能少0.1J C.在a点的动能比在b点的动能少0.4J D.在a点的机械能比在b点的机械能少0.1J
电势差的引入在电学中具有十分重要的意义.主要是: (1)与零势点的选择无关; (2)无论何种电场,只要已知电场中两点的电势差UAB,那么 在这两点间移动电荷q时,电场力所做的功的计算十分简便明 了,为WAB=qUAB;功的正负亦可由q和UAB乘积的正负得到; (3)一般UAB取绝对值时称为电压.在电路中,电压是一个比较 容易测定的物理量.
(4)由电势能的变化计算:W电场力=Ep1-Ep2.
3.电势能大小的四种判断方法
思考3:电势能大小的判断方法有哪些?
2015高考物理一轮复习课件:6-2 电场能的性质
电荷量 的比值.
Ep 10 q . (2)定义式:φ=□
11 标量 ,有正负之分,其正(负)表示该点 (3)矢标性:电势是□ 12 零电势 高(低). 电势比□
13 相对性 ,同一点的电势因选取□ 14 (4)相对性:电势具有□
零电势点
的不同而不同.
2.等势面 15 电势相等 (1)定义:电场中□ (2)四个特点 16 电场线 垂直. ①等势面一定与□ 17 同一等势面上 ②在□ 18 ③电场线方向总是从□ 的等势面. 移动电荷时电场力不做功. 19 电势低 电势高 的等势面指向□ 的各点组成的面.
第六章
电 场
第 2讲
电场能的性质
回扣教材 抓基础
题型分类 学方法
开卷速查 规范特训
回扣教材
抓基础
夯实基础 厚积薄发
知识梳理 一、电场力做功与电势能 1.静电力做功 1 路径 无关,只与□ 2 初末位置 有 (1)特点:静电力做功与□ 关.
(2)计算方法 3 电场方向 的距 ①W=qEd,只适用于匀强电场,其中 d 为沿□ 离. 4 任何电场 ②WAB=qUAB,适用于□
图 6-2-4
答案:ABD
考点三
匀强电场中电势差和场强的关系
图 6-2-5
4.如图 6-2-5 所示,水平放置的带电平行板 M、N 相距 10 cm,A 点距 M 板 0.3 cm,AB 间距为 10 cm,且与水平方向成 30° 角, 将一带电荷量为 2.0×10-6C 的正电荷 q 由 A 点沿 AB 直线 移到 B 点,电场力做功为 1.6×10 (1)板间电场强度; (2)M、N 两板间的电势差; (3)电荷 q 在 B 点的电势能.
答案:B
考点二
电势和等势面
6-2电场能的性质
第6章 第2 讲
高考物理总复习
归纳领悟 1.只有电场力做功时,电势能与动能之间相互转化, 因此电势能和动能之和保持不变. 2.只有重力与电场力做功时,电势能的变化可以从电 场力做功求得,而重力势能的变化可以由重力做功求得, 动能的变化等于电场力与重力做功之和,因此,电势能、 重力势能和动能之和保持不变.
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高考物理总复习
(3)由电势的定义不难得出,电场中某点的电势在数值 上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的 功,这说明,当电场中某点的位置和零电势点确定后,这 一点电势就是确定的了,电势与该点有无检验电荷无关, 即电势的大小由电场本身和零电势位置决定. (4)沿电场线方向电势越来越低,场强的方向是电势降 落最快的方向.
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A.b 点场强大于 d 点场强 B.b 点场强小于 d 点场强 C.a、b 两点间的电势差等于 b、c 两点间的电势差 D.试探电荷+q 在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能
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[解析]
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电场中的功能关系
考点自清 1.电场力做多少正功,电势能就 减少 多少;电场 力做多少负功,电势能就 增加 多少.
电势能和动能 之和保持不变. 2. 只有电场力做功时,
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3.只有电场力和重力做功时,电势能、重力势能、 动能三者之和保持不变.
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电场的性质特点
电场的性质特点电场是由电荷产生的物理现象,它具有许多特点和性质。
本文将重点探讨电场的性质特点,包括电场的定义、电场的特性以及电场的应用。
一、电场的定义电场是指电荷周围存在的一种物理场,是由电荷所形成的力场。
电场可以通过电场力来描述,其大小与电荷量和距离成反比,方向则与电荷的正负有关。
二、电场的特性1. 叠加性:电场服从叠加原理,即当有多个电荷存在时,其电场叠加,最终形成的电场是各个电荷产生的电场的矢量和。
2. 无源性:电场无源,即电场的环绕闭合路径上总电场功为零。
这意味着在电场中做功是不可能的。
3. 等势性:电场中的所有点满足相同的电势值,这些点构成等势线,等势线是垂直于电场线的曲线。
等势线上的电场力做功为零。
4. 电场强度:电场强度用于描述电场的强弱,并且与电荷量和距离成反比。
电场强度的单位是牛顿/库仑。
5. 电场线:电场线用于描述电场的方向和强弱,为了方便表示,人们将电场线规定为从正电荷指向负电荷的方向。
6. 理想导体内的电场:在理想导体内,电场为零。
理想导体内部任何点的电势均相等。
三、电场的应用1. 静电感应:电场的一个重要应用是静电感应。
当一个导体放置在某个电场中时,导体内部会感应出一个等势体,导致导体表面电荷分布。
2. 电场能量:电场具有能量,可将电势能转化为其他形式的能量。
例如,静电场能够将电荷进行积累,形成静电,这种储存的能量可以在放电时释放。
3. 电场加速器:电场加速器是一种利用电场力对带电粒子进行加速的装置。
在电场加速器中,电荷沿着特定轨道进行加速,用于研究基本粒子的性质。
4. 电场探测器:电场探测器用于检测电场的存在和强度。
常见的电场探测器包括电场计和放电管等。
5. 电场屏蔽:电场屏蔽是通过电场屏蔽材料将电场限制在特定区域内。
电场屏蔽可用于保护电子设备免受外界电场的干扰。
总结:电场具有叠加性、无源性、等势性、电场强度、电场线和理想导体内的电场等特点。
电场的应用范围广泛,包括静电感应、能量转化、电场加速器、电场探测器和电场屏蔽等领域。
电场的能的性质复习.doc
§2 电场的能的性质一、电势1.电势:电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功。
电势用字母φ表示。
①表达式:qW AOA =ϕ 单位:伏特(V ),且有1V=1J/C 。
②意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。
③相对性:电势是相对的,只有选择零电势的位置才能确定电势的值,通常取无限远或地球的电势为零。
④标量:只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示比零电势高还是低。
⑤高低判断:顺着电场线方向电势越来越低。
二、等势面:电场中电势相等的点构成的面。
①意义:等势面来表示电势的高低。
②典型电场的等势面:ⅰ匀强电场; ⅱ点电荷电场; ⅲ等量的异种点电荷电场; ⅳ等量的同种点电荷电场。
③等势面的特点: ⅰ同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功;ⅱ等势面一定跟电场线垂直; ⅲ电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
三、电势差1.电势差:电荷q 在电场中由一点A 移动到另一点B 时,电场力所做的功W AB 与电荷量的q 的比值。
U AB =qW AB注意:电势差这个物理量与场中的试探电荷无关,它是一个只属于电场的量。
电势差是从能量角度表征电场的一个重要物理量。
电势差也等于电场中两点电势之差①BA AB A B BA B A AB U U U U -=⎭⎬⎫-=-=ϕϕϕϕ ②电势差由电场的性质决定,与零电势点选择无关。
2.电场力做功:在电场中AB 两点间移动电荷时,电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。
W AB = q •U AB 注意: ①该式适用于一切电场; ②电场力做功与路径无关③利用上述结论计算时,均用绝对值代入,而功的正负,借助于力与移动方向间关系确定。
四、电势能1.定义:因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。
2.电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能的零点。
人教版高中物理一轮复习课件:6.2电场能的性质的描述
(2)方法技巧 ①分析三个点的电势大小关系,找出电势最高点与最低点连线 上与第三点电势相等的点. ②连接等势点,画出等势线. ③根据电场线与等势线垂直画出电场线. ④根据U=Ed及UAB=φA-φB求所求点的电势.
电场中的功能关系问题
【例证3】(12分)如图所示,同一竖直线上的A、B两点,固定有
2.等势面 (1)定义:电场中_电__势__相__等__的各点组成的面. (2)四个特点. ①等势面一定与_电__场__线__垂直. ②在_同__一__等__势__面__上移动电荷时电场力不做功. ③电场线方向总是从_电__势__高__的等势面指向_电__势__低__的等势面. ④等差等势面越密的地方电场强度_越__大__,反之_越__小__.
(1)小球在C点受到的电场力的大小和方向. (2)在等量异种点电荷的电场中,M点的电势φM.
【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)等量异种点电荷的电场中电场线、等势面分布的特点. (2)小球由M到C的过程中的功能转化关系.
【规范解答】(1)小球到达最低点C时,+q与-q对其的电场力F1、
电势能
场强为零,电势 能不一定为零; 电势为零,电势 能一定为零
匀强电场中UAB=Ed(d为A、B间沿场强方向的距离);电势沿着
联系
场强方向降低最快;UAB=φA-φB;
Ep q
; UAB
WAB q
;
WAB=ΔEpAB=EpA-EpB
如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、
半径R=0.1 m的圆,P为圆周上的一点,O、
匀强电场中电势与电场方向的确定 【例证2】如图所示,A、B、C、D、E、F 为匀强电场中一个边长为10 cm的正六边 形的六个顶点,A、B、C三点电势分别为 1 V、2 V、3 V,正六边形所在平面与电 场线平行.下列说法错误的是( ) A.通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线 B.匀强电场的场强大小为10 V/m C.匀强电场的场强方向为由C指向A D.将一个电子由E点移到D点,电子的电势能将减少1.6×10-19 J
选修3-1复习 6.2 电场能的性质(带答案)
§6.2 电场能的性质复习目标:1、理解电场力做功特点,掌握电场力做功和电势能的变化的关系2、理解电势能、电势的概念及相互关系。
3、理解等势面的概念及等势面和电场线的关系。
4、理解电势差的定义及正负值的定义。
5、会用AB A B U ϕϕ=- 及ABAB W U q=进行相关计算 6、理解匀场电场中电势差跟电场强度的关系AB U Ed = 7、会用AB U Ed =或ABU E d=解决有关问题 基础巩固:一、电势差、电势、电势能2、(1)电场中确定的两点间的电势差是 的,和零电势参考点的选取 。
(2)电势是相对量,它的大小和电势零点选取(3)在选取了参考点以后,在确定的电场中的确定点的电势是 ,和该点有无试探电荷无关。
(4)正电荷由静止开始仅在电场力作用下一定由 电势处向 电势处运动;负电荷由静止开始仅在电场力的作用下一定由 向 运动。
二、电场力的功 1、特点电场力做功与路径 ,只与 有关。
2、计算方法(1)由公式W qE S =⋅ (S 为电荷初末位置在电场方向上的位移) (2)由公式AB AB W qU =(AB U 为电荷初末位置间电势差的大小)(3)由电场力做功和电势能的变化的关系:AB PA PB W E E =-,(.PA PB E E 分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能) (4)由动能定理KW W E +=电场力其他力 三、等势面1、定义:电场中 构成的面叫等势面。
2、等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直,且从 等势面指向 等势面。
(2)电场线越密的地方,等势面也 。
(3)沿等势面移动电荷,电场力 做功,沿电场线移动电荷,电场力 做功。
(4)电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具(5)实际中测量等电势点较容易,所以往往通过描绘等势线来确定电场线。
四、电势差与电场强度的关系1、匀强电场中电势差U 和电场强度E 的关系式为U=2、说明(1)U=Ed 只适用匀强电场的计算,对非匀强场可以用来定性分析,如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差一定时,E 越大处,d ,即等势而越 (2)式中d 的含义是某两点 距离或两点所在等势面间的距离。
2013高三物理复习测试:6-2电场能的性质的描述
电场的能的性质练习题一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分.每小题只有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.电场线分布如图所示,电场中a,b两点的电场强度大小分别为E a和E b,电势分别为φa和φb,则() A.E a>E b,φa>φb B.E a>E b,φa<φbC.E a<E b,φa>φb D.E a<E b,φa<φb2.将一正电荷从无限远处移入电场中M点,电场力做功W1=6×10-9 J,若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无限远处,电场力做功W2=7×10-9 J,则M、N两点的电势φM、φN,有如下关系()A.φM<φN<0B.φN>φM>0 C.φN<φM<0 D.φM>φN>0 3.一正电荷仅在电场力作用下,从A点运动到B点,速度大小随时间变化的图象如图所示.下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势φ的高低的判断,正确的是()A.E A>E B,φA>φB B.E A=E B,φA=φBC.E A<E B,φA>φB D.E A<E B,仅φA<φB4.(2011年高考上海单科)两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势φ随位置x变化规律的是图()5.如图所示,虚线表示等势面,相邻两等势面间的电势差相等,有一带正电的小球在电场中运动,实线表示该小球的运动轨迹.小球在a点的动能等于20 eV,运动到b点时的动能等于2 eV.若取c点为零势点,则当这个带电小球的电势能等于-6 eV时(不计重力和空气阻力),它的动能等于()A.16 eV B.14 eV C.6 eV D.4 eV6.如图所示,在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q和-Q,x轴上的P点位于-Q的右侧.下列判断正确的是()A.在x轴上没有与P点电场强度相同的点B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同C.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能增大D.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能减小7.如图所示,空间有与水平方向成θ角的匀强电场.一个质量为m的带电小球,用长L的绝缘细线悬挂于O点.当小球静止时,细线恰好处于水平位置.现用一个外力将小球沿圆弧缓慢地拉到最低点,此过程小球的电荷量不变.则该外力做的功为()A.mgL B.mgL tan θC.mgL cot θD.mgL/cos θ8.a、b、c、d是匀强电场中的四个点.它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如图所示.由此可知c点的电势为() A.4 V B.8 V C.12 V D.2 4 V9.如图所示,在重力加速度为g的空间,有一个带电荷量为+Q的场源电荷置于O点,B、C为以O为圆心,半径为R的竖直圆周上的两点,A、B、O在同一竖直直线上,AB=R,O、C在同一水平线上.现在有一质量为m,电荷量为-q的有孔小球,沿光滑绝缘细杆AC从A点由静止开始滑下,滑至C点时速度的大小为5gR,下列说法正确的是()A.从A到C小球做匀加速运动B.从A到C小球的机械能守恒C.B、A两点间的电势差为mgR/2qD.若从A点自由释放,则下落到与B点在同一水平面的D点位置时的速度大小为3gR二、非选择题(本题共2小题.共30分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)10.(15分)在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0×105 N/C,方向与x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8 C,质量m=1.0×10-2 kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0 m/s,如图所示.(g取10 m/s2)试求:(1)物块向右运动的最大距离;(2)物块最终停止的位置.11.(15分)如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处电势为零),P A连线与水平轨道的夹角为60°.试求:(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;(2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势;(3)物块能获得的最大速度.。
6-2第2单元_电场_电场强度
第2单元 电场 电场强度一、法拉第电场理论1.电荷周围有电场,电场是看不见摸不着的,但它却是客观存在的.2.电场对放入其中的电荷有力的作用(电场的力的性质).3.放入电场中的电荷具有电势能,电势能的多少还与零势能面的选择有关(电场的能的性质).二、电场强度1.定义放入电场中某一点的点电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值,叫做这一点的电场强度.2.定义式:E =F q(1)场强是描述电场力的性质的物理量.电场中某点的场强与试探电荷(检验电荷)的电性和电量q 无关,与试探电荷所受的电场力F 无关.即使无试探电荷存在,该点的场强依然是原有的值.场强只是由电场本身的特性决定的.(2)试探电荷(检验电荷):是一种理想化的模型.一般认为其电荷量很小,为研究问题而将其放入电场,对原有电场的分布无影响.(3)电场强度是矢量,规定电场中某点的场强方向,跟正电荷在该点的受力方向相同,与放在该点的负电荷受力方向相反.3.真空中的点电荷Q 形成的电场(1)距Q 为r 的P 点场强大小:E =k Q r 2.(2)场强的方向:如果Q 是正电荷,场强方向就是沿QP 连线背离Q ;如果Q 是负电荷,E 的方向就是沿着QP 连线指向Q .4.E =F q 和E =k Q r 2两个公式的比较(1)E =F q 是场强的定义式,是一个适用各种电场的普适公式;E =k Q r 2是由库仑定律和场强的定义式推导出来的,仅适用于真空中的点电荷形成的电场.(2)E =F q 中q 是引入的试探电荷,故E 与q 无关.而E =k Q r 2中Q 是产生电场的场源电荷.当r 不变时E 与Q 成正比.【考题随练1】 电场中有一点P ,下列说法正确的是( )A .若放在P 点的试探电荷的电荷量减半,则P 点场强减半B .若P 点没有试探电荷,则P 点的场强为零C .P 点的场强越大,则同一电荷在P 点受到的电场力越大D .P 点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向【解析】 场强的大小和方向是由该点的电场本身决定的,与是否放入试探电荷无关.场强的方向规定为正电荷在该点受力方向,所以,A 、B 、D 三项错误.由E =F q 得F =qE .同一试探电荷,场强越大,电场力越大,C 项正确.【考题随练2】 下列说法正确的是( )A .公式E =F q ,只适用于真空中点电荷产生的电场B .由公式E =F q 可知,电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受电场力成正比C .在公式F =k Q 1Q 2r 2中k Q 2r 2是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小;而k Q 1r 2是点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处场强的大小D .由公式E =k Q r 2可知,在离点电荷非常近的地方(r →0),电场强度可达无穷大【解析】 E =F q 适用于任何电场,A 项错;电场中某点电场强度由电场本身决定,B 项错;点电荷间的相互作用力是通过电场产生的,C 项对;E =k Q r 2是点电荷产生的电场中某点场强的计算式,当r →0时,所谓“点电荷”已不存在,该公式不适用.三、电场线1.定义为了形象的描绘电场,人为地在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致,这些曲线就叫电场线.2.电场线的特点(1)静电场的电场线是不闭合的曲线,总是从正电荷(或无穷远处)发出,终止于负电荷(或无穷远处).(2)在没有电荷的地方,电场线不会中断,也不会相交.(3)电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密的地方,其场强就越大.(4)电场线上某点的切线方向即该点的场强方向也就是正电荷在该点所受电场力的方向,因此电场线不是电荷在电场中的运动轨迹.(5)电场线是为了形象的表示电场的方向和强弱引入的假想线,它不是电场中实际存在的线.3.几种典型电场的电场线分布如下图所示4.匀强电场(1)意义:在电场的某一区域里,如果各点的场强的大小和方向都相同,这个区域的电场就叫匀强电场.(2)实例:两块靠近的、大小相等且互相正对的平行金属板,若分别带上等量异种电荷,两板之间的电场为匀强电场如右图所示,这也是教科书中讲平行板电容器的一个原因.(3)电场线分布:均匀分布的相互平行的直线.【考题随练3】关于同一电场的电场线,下列表述正确的是()A.电场线是客观存在的B.电场线越密,电场强度越小C.沿着电场线方向,电势越来越低D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小【解析】电场是客观存在的,而电场线是假想的,A项错.电场线越密的地方电场强度越大,B项错.沿着电场线的方向电势逐渐降低,C项对.负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加,D项错.【答案】 C四、静电屏蔽1.定义由于静电感应,可使金属网罩或金属壳内的场强为零,遮挡住了外界电场对它们的影响,这种现象叫静电屏蔽.2.说明金属包皮或网罩只能屏蔽外来电场,但不能挡住内部电荷向外激发的电场.3.静电平衡的几个特点(1)处于静电平衡状态的导体其内部合场强为零.导体内无净电荷,电荷只分布在导体表面.(2)导体表面处场强与面电荷密度成正比.导体表面曲率大的地方电荷面密度也大.(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,它的表面是个等势面.处于静电平衡的导体,其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直.地球是一个极大的导体,可以认为处于静电平衡状态,所以它是一个等势体.【考题随练4】(原创题)如下图所示,一电子射线演示仪简图.Ⅱ区为空金属壳体,关于电子的运动,以下说法正确的是()A.电子在Ⅰ区匀速运动B.电子在Ⅱ区匀速运动C.电子在Ⅲ区匀速运动D.电子在Ⅲ区匀加速运动【解析】由于Ⅱ区为空金属壳体,外电场被屏蔽.电子受电场力为零,做匀速直线运动.在Ⅰ区做加速直线运动.在Ⅲ区做减速直线运动,B选项正确.【答案】B高考调研规律(三十六)求合场强的四种特殊方法电场的叠加原理:如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加形成合电场.这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和.(1)同一直线上电场叠加,E 合=E 1±E 2(同向则应相加,异向则应相减).(2)不在同一直线上电场叠加,E 合用平行四边形定则求解.以上是求合场强最基本的方法,求合场强还有一些技巧型的方法如:对称法、补偿法、等效替换法、极限法、特值法、微元法等.1.对称法利用带电体电荷分布具有对称性,或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法.【考题随练1】 如图所示,电量为+q 和-q 的点电荷分别位于正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有( )A .体中心、各面中心和各边中点B .体中心和各边中点C .各面中心和各边中点D .体中心和各面中心【解析】 两个等量同种电荷在其连线的中点处的合场强为零.两个等量同种正电荷在其连线的中垂线上的合场强沿中垂线指向远离正电荷的方向.两个等量同种负电荷在其连线的中垂线上的合场强沿中垂线指向负电荷的方向.在正方体的上面中心,上面的四个电荷分成两组产生的场强都是零,下面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向,所以正方体的上面中心处的合场强为零,同理所有各面中心处的合场强都为零.在体中心,可以将八个电荷分成四组,产生的合场强为零.而在各边中心,场强无法抵消,合场强不为零.正确答案是D 项.【答案】 D【学法指导】 第一,电场的叠加遵从平行四边形定则;第二,利用对称法;第三,采用定性比较的方法,如右图所示,对于各边中点的场强,例如P 点场强,起决定作用的是该边两端的电荷,其中一个电荷在中点的场强就为kq a 2 2,而产生反方向场强的两个电荷,到P 点的间距大于a ,由此可判断在P 点的实际场强不为零.2.补偿法补偿法:题目所给的模型不是一个标准的模型,这时填补一些条件就可以成为学生常见的熟知的模型,最终将填补的模型产生的影响去掉即可.【考题随练2】 (2014·河北石家庄)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面AB 上均匀分布正电荷,总电荷量为q ,球面半径为R ,CD 为通过半球顶点与球心O 的轴线,在轴线上有M 、N 两点,OM =ON =2R .已知M 点的场强大小为E ,则N 点的场强大小为( )A.kq 2R 2-EB.kq 4R 2C.kq 4R 2-ED.kq 4R 2+E【解析】 首先进行补偿,如下图所示,右侧也有对称的q ,则可以将补偿后的圆,看成带电量为2q ,电荷中心在O 点,若将带电量为2q 的球面放在O 处.根据对称性可知,原来q 在圆心左侧2R 处产生的场强为E ,则补偿部分在N 点产生的场强也为E ,方向水平向右,但这是在完整圆环多补的,故E N =k 2q 2R 2-E =kq 2R 2-E ,A 选项正确.3.等效替换法等效替换法:一般情况下不同的带电导体会形成不同的电场,但有时不同的带电导体也能在某个区域形成相同的电场,只要形成的电场相同我们就可以将带电导体进行等效替换.将不熟悉的模型转化为熟悉的模型进行解题.【考题随练3】 电荷量为Q 的正点电荷距一很大的接地金属板的距离为a ,如右图所示,试求金属板对点电荷的静电力.【解析】 金属板由于静电感应,左侧出现正电荷,右侧出现负电荷,又由于金属板接地,所以正电荷消失.以现有知识,我们无法直接求解,但我们能想到,点电荷与带电平板间的电场线分布,跟在左侧与金属板距离相等的位置处放置一个等量负电荷时产生的电场线分布一致,如下图所示.由库仑定律,得F =k Q 2r 2,所以F =k Q 2 2a 2=k Q 24a 2,方向垂直指向金属板.【学法指导】 本题从表面形式上看,很大的金属板上的负电荷与电荷量为Q 的正点电荷间的作用无从解决,但通过对称性,将非点电荷的情景构建为点电荷的模型来计算,不能不说这是一种利用对称性的巧妙构思.【考题随练4】 (2013·安徽)如图所示,xOy 平面是无穷大导体的表面,该导体充满z <0的空间,z >0的空间为真空.将电荷为q 的点电荷置于z 轴上z =h 处,则在xOy 平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q 和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z 轴上z=h 2处的场强大小为(k 为静电力常量)( )A .k 4q h 2B .k 4q 9h 2C .k 32q 9h 2D .k 40q 9h 2【解析】 根据题意可知,电荷q (不妨令带正电)与导体表面上的感应电荷共同激发的电场等效于如下图所示形成的电场.而这种电场进一步等效为如右图所示的情景.因此,在z 轴上z =h 2处的场强转换为+q 在h 2处产生的沿-z 方向的场强E 1=k q h 2 2和-q 在3h 2处产生的沿-z 方向的场强E 2=k q 3h 2 2,故合场强E =k 40q 9h 2,D 选项正确,其他选项错误.4.极限特值法极限特值法:是把某个物理量推向极端,极端是一种特例,特例应包含在一般规律当中.对于许多选择题,利用极限法可以很容易的排除掉一部分选项,有时甚至可以排除掉三个选项.高考综合拓展(三十)电场力常考的四类题型电场强度是从力的角度描述电场的,只要题目中给出电场强度就意味着给出了电场力. 电场线生动形象的描述空间中电场强度的分布.电荷在电场中受到电场力的作用,解题时要准确的判断电荷所受电场力的大小及方向往往是解题的关键.1.电场力作用下的平衡问题合理的选择研究对象,按顺序受力分析,依据平衡条件列出平衡方程是解题的关键.【例1】 (2013·新课标全国Ⅱ)如右图所示,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a 、b 和c 分别位于边长为l 的正三角形的三个顶点上;a 、b 带正电,电荷量均为q ,c 带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k .若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为( )A.3kq 3l 2B.3kq l 2C.3kq l 2D.23kq l 2【解析】 本题考查库仑定律、电场力、平衡条件及其相关知识点,意在考查考生综合运用知识解决问题的能力.设小球c 带电荷量为Q ,由库仑定律可知小球a 对小球c 的库仑引力为F =k qQ l 2,小球b 对小球c 的库仑引力为F =k qQ l 2,二力合力为2F cos30°.设水平匀强电场场强的大小为E ,对c 球,由平衡条件,可得QE =2F cos30°,解得E =3kq l 2,选项B 正确.2.电场力作用下的动态平衡【例2】 在匀强电场中,将质量为m ,带电量为q 的小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为θ,如右图所示,则电场强度的大小为( )A .有唯一值mg tan θ/qB .最小值是mg sin θ/qC .最大值mg tan θ/qD .mg /q 【解析】 如右图所示,利用三角形定则,很容易判断出AB 跟速度方向垂直时,电场强度有最小值.【答案】 B3.利用电场线的分布研究电场力电场线是认识和研究电场问题的有利工具,必须掌握典型电场的电场线的分布,知道电场线的切线方向与场强方向一致,其疏密可反映场强大小.清除对电场线的一些错误认识.【例3】 等量异种点电荷的连线和中垂线如图所示,现将一个带负电的检验电荷先从图中的a 点沿直线移动到b 点,再从b 点沿直线移动到c 点,则检验电荷在此全过程中( )A .所受电场力的方向不变B .所受电场力的大小恒定C .b 点场强为0,电荷在b 点受力也为0D .在平面内与c 点场强相同的点总共有四处【解析】 如图所示,为等量异种电荷的电场线分布图,由图知从a 到b 、及从b 到c 的过程中,负电荷所受电场力均沿电场线的切线方向向上且不为0,选项A 正确,选项C 错误.从电场线的疏密可看出,全过程中场强一直在变大,故电场力F =qE 也变大,B 项错.与c 点场强相同的点从图上电场线的方向及疏密可看出关于b 对称的地方还有一处,D 项错.【答案】 A【学法指导】 场强是个矢量,即有大小又有方向,分别通过电场线的疏密与指向来反映.熟记几种常见的电场线分布图,用图像来直观反应规律是解决此类问题的捷径.如从图上可看出在两电荷连线的外侧还有两点的场强大小与c 点相等,但方向不同;此种题型有时也可运用平行四边形定则,通过场强的叠加来反应合场强的变化.4.电场力作用下的圆周运动如果是匀速圆周运动则应利用匀速圆周运动的条件合力大小不变方向始终指向圆心,进行受力分析时注意电场力即可.如果是非匀速圆周运动则应利用动能定理,其中求合力做功必然要分析电场力做功.如为匀强电场则可直接按功的定义来求,如果为非匀强电场则应用W =Uq 来求.【例4】 (2013·新课标全国Ⅱ)如图所示,匀强电场中有一半径为r 的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行.a 、b 为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行.一电荷量为q (q >0)的质点沿轨道内侧运动.经过a点和b 点时对轨道压力的大小分别为N a 和N b .不计重力,求电场强度的大小E 、质点经过a 点和b 点时的动能.【解析】 本题主要考查受到约束的带电质点在匀强电场中的运动、牛顿第二定律、动能定理及其相关的知识点,意在考查考生灵活应用知识解决问题的能力.质点所受电场力的大小为F =qE ①设质点质量为m ,经过a 点和b 点时的速度大小分别为v a 和v b ,由牛顿第二定律,有F +N a =m v 2a r ②N b -F =m v 2b r ③设质点经过a 点和b 点时的动能分别为E k a 和E k b ,有E k a =12mv 2a ④E k b =12mv 2b ⑤根据动能定理,有 E k b -E k a =2rF ⑥联立①②③④⑤⑥式,得E =16q (N b -N a )⑦E k a =r 12(N b +5N a )⑧E k b =r 12(5N b +N a )⑨。
高中物理知识点总结课件:6.2电场能的性质
五、处于静电平衡状态中的导体的特点
1.导体是________,导体表面是一个 ________.
2.导体内部场强处处为________. 3.电荷分布在导体的外表面,内部没有
________. 4.单位:________,符号:________. 5.影响因素:电势差UAB由________决定,
一、静电力做功的特点与电势能
1.静电力做功的特点
(1)在电场中移动电荷时静电力做功与 ________无关,只与________有关,可见 静电力做功与________做功相似.
(2)在匀强电场中,静电力做的功W= ________,其中d为沿________方向的位 移.
2.电势能
与移动的电荷q及电场力做功WAB________, 与零电势点的选取________.
思考:能不能说电势降落的方向就是电场线
答案: 一、1.路径 初末位置 重力 qEd 电场线
2.零势能 电势能的减少量 无限远处 大 地
二、1.电势能 电荷量 φ=Eqp 标量 零电势点 相 对性 零电势点 2.电势相同 垂直 垂直 等势面 电势 高 电势低 越大 越小
2.电势能
(1)电势能有正负.根据Ep=qφ可得,当q>0 时,电势越高,电势能越大;当q<0时,电 势越高,电势能越小.
(2)电势能是电荷与所在电场共有的,且具有 相对性,通常取无穷远处或大地为电势能的 零点.
(3)电势能的变化与零势能点的选择无关,这 与电势差相同.电势能的变化与电场力做功 有关,电场力的功与零电势的选取无关.
(2)电势的高低是相对的,不是绝对的,在讨 论电势大小时,首先必须选定某一位置的电 势为零,否则讨论是无意义的.零电势点的 选取是任意的,但一般在理论上取离场源电 荷无穷远处为零电势位置,实际应用时,则 取大地为零电势点.
新课标2012届高考物理总复习配套课件6-2课时2 电场能的性质
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变式2—1
(2010·安徽高考)如图7所示,在xOy平面内有一个以O
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2.等势面
(1)定义:电场中 电势相等 的各点组成的面.
(2)特点: ①等势面一定与电场线 垂直 ,即跟场强的方向 垂直 . ②在 同一等势面 上移动电荷时电场力不做功. ③电场线总是 从电势高 的等势面指向 电势低 的等势面. ④等差等势面越密的地方电场强度 越大 ;反之 越小 .
2 ×10 7 1 . W1 可得 E= = m =60 V V / m /. qd 4×10- 8×5×10- 2
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2 设 b、 两 沿强 向 离 ) ( c 点场方距为 60° ,W2=qUbc. 由述式: 上各得 =1 4 . × 10
-7
d1, Ubc=Ed1, 1=bc· 则 d o s c
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——要点深化——
电场线、场强、电势、等势面它们之间有何关系?
1.电场线与场强的关系:电场线越密的地方表示场强越大,电 场线上每点的切线方向表示该点的场强方向. 2.电场线与电势的关系:沿着电场线方向,电势越来越低.
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3.等势面与电场线的关系
(1)电场线总是与等势面垂直,且从高等势面指向低等势面.
过程中,电势能减小
解析:电场线密集的地方场强大,则Ec<Eb,选项A错误;沿电场
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图6-2-5
A.EA>EB,φA>φB C.EA>EB,φA=φB B.EA>EB,φA<φB D.EA=EB,φA>φB
解析
无限大接地金属板和板前一正点电荷形成的
电场区域,和两个等量异号的点电荷形成的电场等效 (如图所示),P所在位臵相当于等量异号电荷连线的中 垂线位臵,此处电势为零,MN相当于等量异号电荷的 连线即图中水平线,则由图中电场线及等势面的分布
情况知EA>EB,φA<φB,故B对.
答案
B
考点二
电场线、等势面及带电粒子的运动轨
迹的综合问题
1.几种常见的典型电场的等势面比较 电场 匀强电场 等势面(实线)图样 重要描述
垂直于电场线的一
簇平面 以点电荷为球心的 一簇球面
点电荷 的电场
等量异种点电
连线的中垂线上的
荷的电场
电势为零
等量同种正点
电荷的电场
解析
根据牛顿第二定律可得ma=qE,又根据电场
线的疏密程度可以得出Q、R两点处的电场强度的大小 关系为ER>EQ,则带电粒子在 R、Q两点处的加速度大
小关系为aR>aQ,故D错误;由于带电粒子在运动过程
中只受电场力作用,只有动能与电势能之间的相互转 化,则带电粒子的动能与电势能之和不变,故 C 错误; 根据物体做曲线运动的轨迹与合外力的关系可知,带 电粒子在 R 处所受的电场力的方向为沿电场线向右,
又由于该粒子带负电,势面与电场线的关系可得 R、Q 两点处的电势 的关系为 φR>φQ, 根据电势能与电势的关系 Ep=qφ 及 带电粒子的电性可得 R 、 Q 两点处电势能的关系为 EPR<EPQ,则 R、Q 两点处的动能的关系为 EkR>EkQ, 1 2 根据动能的定义式 Ek= mv 可得 R、Q 两点处速度大 2 小关系为 vR>vQ,故 A 正确;P、Q 两点处电势的关系 为 φP>φQ, 根据电势能与电势的关系 Ep=qφ 及带电粒 子的电性可得 P、Q 两点处电势能的关系为 EPR<EPQ, 故 B 错误.
点和D点的电场强度大小相等,但方向不相同,选项B 错; A点电势高,正电荷从 A点移至 B点,电场力做正 功,选项C对;负电荷从 C点移至D点,电场力不做功,
电势能不变,选项D错.
答案 C
三、电势差、匀强电场中电势差与电场强度的 关系
⊙问题导引
关于电势差的计算公式,下列说法正确的是 WAB A .电势差的公式 UAB = q 说明两点间的电势差 UAB 与电场力做功 WAB 成正比,与移动电荷的电荷量 q 成反比
势能增大.有时还要用到牛顿第二定律、动能定理等
知识.
一粒子从 A点射入电场,从 B点射出,电场 的等势面和粒子的运动轨迹如图6-2-6所示,图中左 侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力.下列说
法正确的有
A.粒子带负电荷 B.粒子的加速度先不变,后变小 C.粒子的速度不断增大 D.粒子的电势能先减小,后增大 图6-2-6
WAB (3)关系式:UAB= q .
(4)影响因素:电势差 UAB 由电场本身的性质决定,与 移动的电荷 q 及电场力做的功 WAB 无关 ,与电势零点的 选取 无关 .
2.匀强电场中电势差与电场强度的关系
(1)电势差与电场强度的关系式
U= Ed,其中d为匀强电场中两点间沿 电场线 方向 的距离. (2)电场强度的方向和大小 电场中,电场强度的方向是指电势 降低最快 的方 向.在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿 电场 方 向每单位距离上降低的电势.
即WAB= EpA-EpB .
(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在 离场源电荷 无限远处 的电势能规定为零,或把电荷在
_____ 大地 表面上的电势能规定为零.
⊙自主检测 1. (2014· 四川省绵阳第三次诊断 )如图 6- 2 - 1所示, a 、 b 、 c 、 d 、 e 、 f 、 g 、 h 分别为立方体的八个顶点, 两个带正电的点电荷分别固定在 e 、 g ,电荷量均为 Q ,
沿电场线方向电势逐渐降低
依据电场 力做功
WAB 根据 UAB= q , 将 WAB、 q 的正负号代 入,由 UAB 的正负判断 φA、φB 的高低 取无穷远处电势为零,正电荷周围电势 为正值,负电荷周围电势为负值;靠近 正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低 正电荷在电势较高处电势能大,负电荷 在电势较低处电势能大
⊙知识梳理
1.电势
(1)定义:电荷在电场中某一点具有的 电势能 与它的 电荷量 的比值,叫做这一点的电势. _______
Ep φ= q (2)定义式:
.
(3)矢标性:电势是 标量 ,只有大小,没有方向,但
有正负之分. (4)相对性:电场中某一点的电势的数值与 电势零点 ________ 的选择有关(大地或无穷远默认为零).
钝角,电场力应做负功,粒子速度不断减小,由功能
关系可知,粒子的电势能始终增加,C、D错误.
[答案] AB
⊙规律总结 解题突破口:根据所给的等势面,明确电场分布情 况,画出电场线,再根据电荷电性找到电荷的受力方
向、受力大小变化;根据运动轨迹或路径,判断功的
正负、动能及电势能的变化.
突破训练
2.(2014· 四川省名校检测)如图6-2-7所示,虚线a、
B.四个点中c点处的电势最低 C.b、d两点处的电场强度相同 D .将一试探电荷+ q 沿圆周由 a 点移至 c 点,+ q 的 电势能减小
[ 解析 ]
画出电场的电场线,由对称性可知 b 、 d 两
点的电势相同.根据电场线和等势面的分布,且电场 线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,可知 四点中c点电势最低.b、d两点的电场强度大小相等, 但方向不同,故两点处的电场强度不同,将试探电荷 +q由a点移至c点,即由电势高处移到电势低处,电场 力做正功,电势能减小.
与 初末位置 有关,可见电场力做功与 重力 做功相似.
(2)在匀强电场中,电场力做的功W=qEd ,其中d为沿 电场线方向 的位移. _____________ 2.电势能 (1)定义:电荷在电场中具有的势能,电荷在某点的电
势能,等于把它从该点移到 零势能 位置时电场力所做
的功.
(2)电场力做功与电势能变化的关系 电场力做的功等于 电势能的减少量 ,
连线上,中点电势 最低,而在中垂线 上,中点电势最高
2.解决该类问题应熟练掌握以下知识及规律 (1) 带电粒子所受合力 ( 往往仅为电场力 ) 指向轨迹曲 线的内侧.
(2)该点速度方向为轨迹切线方向.
(3)电场线或等差等势面密集的地方场强大. (4)电场线垂直于等势面. (5)顺着电场线电势降低最快. (6)电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电
B.把正电荷从 A 点移到 B 点电场力做正功,则有 UAB>0 WAB C.电势差的公式 UAB= q 中,UAB 与移动电荷的 电荷量 q 无关 D.电场中 A、B 两点间的电势差 UAB 等于把正电荷 q 从 A 点移动到 B 点时电场力所做的功
[答案] BC
⊙知识梳理
1.电势差
(1)定义:电场中两点间电势的 差值 ,也叫电压. (2)静电力做功与电势差的关系:电荷在电场中由一 点A移到另一点B时,静电力做的功 与电荷量的比值等 于电势差.
b、c代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子
仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、 Q 是这条轨迹上的三点,由此可知
图6-2-7
A.带电粒子在 R点时的速度大小大于在 Q点时的速
度大小
B.带电粒子在 P点时的电势能比在 Q点时的电势能 大 C.带电粒子在 R点时的动能与电势能之和比在 Q点 时的小,比在P点时的大 D.带电粒子在 R点时的加速度大小大于在 Q点时的 加速度大小
从b点由静止释放负电荷,不会沿直线运动到 h点,选
项C错;从f点由静止释放,将沿直线运动到h点,电场 力先做正功后做负功,电荷的电势能先减小后增大, 选项D对. 答案 AD
二、电势、等势面
⊙问题导引 在静电场中,下列说法正确的是
A .电场强度处处为零的区域内,电势一定也处处
为零 B .电场强度处处相同的区域内,电势一定也处处 相同 C.电场强度的方向总是跟等势面垂直 D.电势降低的方向就是电场强度的方向 [答案] C
的静电场,实线为电场线,虚线为等势线.A、B两点
与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线 AB对称,则
图6-2-2
A.A点和B点的电势相同 B.C点和D点的电场强度相同 C.正电荷从A点移至B点,电场力做正功
D.负电荷从C点移至D点,电势能增大
解析 由题图可知,φA=φC=φD>φB,选项A错;C
第二节
电场能的性质
基础要点整合
一、静电力做功与电势能
⊙问题导引
物体从高为 h1的 A点下降到高为 h2的B点,重力做正 功还是负功?做功多少?与移动的路径是否有关?重 力势能如何变化?重力做功与重力势能的变化有什么 关系?
[ 答案 ]
ΔEp
正功
mg(h1 - h2)
无关
减小
WG =-
⊙知识梳理 1.电场力做功的特点 (1)在电场中移动电荷时,电场力做功与 路径无关,只
不计重力.一个带负电的检验电荷
图6-2-1
A.在b、d两点的电势能相等 B.在a、c两点受到的电场力相同 C .从 b 点静止释放,将沿直线运动到 h 点,电势能
保持不变
D.从f点静止释放,将沿直线运动到h点,电势能先 减小后增大
解析
由对称性, b、 d两点的电势相同,因此负电
荷在b、d两点的电势能相等,选项A对;负电荷在 a、 c两点受到的电场力大小相等,方向不同,选项 B错;
[ 解析 ]
根据电场线与等势面垂直并指向电势低的