沪科版高二第一学期(试用版) 电场的能的性质综合课件(31张ppt)
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（1）小球沿水平面运动的加速度大小； （2）小球对地面的压力大小； （3）小球从A点运动到B点，电势能的变化百度文库。
沪科版高二第一学期（试用版）3.7 电场的能的性质综合课件（31张PPT ）
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【典型例题】
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【典型例题】
例13、（2019.金山一模）（16分）光滑绝缘的水平面附近存在一个水平方向的电场，其 中某一区域的电场线与x轴平行，其电势φ随x轴的关系如图所示，图中虚线为图线在x＝ 0.15 m处的切线。质量为m＝1×10-4kg、带电量为q＝+1.6×10-10 C的小物体处于x＝0.15 m处由静止释放后开始运动。小物体运动过程中能量守恒，取g＝10 m/s2 。 （1）分析判断小物体的运动方向； （2）已知图线上任意一点切线斜率的大小即为该点处的电场强度大小，求小物体开始运 动时的加速度大小； （3）求小物体运动0.05 m时的速度大小； （4）若水平面粗糙，且小滑块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，试分析说明小物体的运 动情况。
【作业讲评】
9．如图所示，一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最
低点与一条水平轨道相连，轨道都是光滑的．轨道所在空间存
在水平向右的匀强电场，场强为E．从水平轨道上的A点由静止 释放一质量为m的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨道内做圆 周运动，求释放点A距圆轨道最低点B的距离s．已知小球受到的
电场力大小等于小球重力的3/4倍。
例12、（2018.静安二模）（15分）如图，一带正电小球质量m＝
0.1kg，置于光滑绝缘水平面上的A点，空间存在着斜向上与水平 成37°的匀强电场。该小球从静止开始沿水平面做匀加速直线运
动，当运动到B点时，测得其速度vB＝4m/s，此时小球的位移s＝ 4m。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求 ：
A．带电粒子带正电 B．Epa<Epb<Epc C．Epc－Epb＝Epb－Epa D．Epc－Epb<Epb－Epa
BD [解析] 由D、E、F三点电势关系知，左侧场源电荷带正电，b点电场强度方 向向右偏下，根据曲线运动的轨迹介于合力与速度(轨迹的切线)之间，确定带电 粒子在b点受到的电场力与b点电场强度的方向相反，所以带电粒子带负电，其在 a、b、c三点的电势能大小关系是Epa<Epb<Epc，选项A错误，选项B正确；根据等 量异种电荷形成电场的特点，Uab>Ubc，所以Epc－Epb<Epb－Epa，选项C错误，选 项D正确．
【知识梳理】
2.电势能高低的四种判断方法
判断角度
判断方法
做功判断 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势
法
能增大
电荷电势 正电荷在电势越高的地方电势能越高，负电荷在电
法
势越低的地方电势能越高
公式法
由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式， 针对Ep数值可做如下判断：若Ep为正值，其绝对值越 大表示电势能越大；若Ep为负值，其绝对值越小表示
【典型例题】
例8、如图所示，一个电荷量为＋Q的点电荷甲固定在绝缘水 平面上的O点，另一个电荷量为－q、质量为m的点电荷乙从A 点以初速度v0沿它们的连线向甲运动，到B点时速度最小且为v. 已知静电力常量为k，点电荷乙与水平面的动摩擦因数为μ， A、B间距离为L，则以下说法不正确的是( )
【典型例题】
15V
9V
E
3V
3V
反思：
-3V
1、匀强电场中，在同一方向上任意相等距离两
端的电势差大小相等
2、沿电场方向是电势降低最快的方向
【典型例题】
例4、如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC， 电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别 为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下
【典型例题】
F Eq
N
a mg
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【典型例题】
F
N
Eq
mg
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【典型例题】
U AB A B
Q E k r2
EU d
是矢量，方向规定
为正电荷的受力方
向，与电场线的切
线重合，叠加满足
平行四边形定则
A
k
Q r
U AB
WAB q
是标量，都有正、负，电 势的正负要表大小，而电 势差的正负与大小无关， 叠加满足代数和运算
【知识梳理】
二、电场强度、电势、电势差的大小关系
1、场强和电势在大小上没有直接的联系，即电场强度为零时， 电势不一定为零，反之电势为零，电场强度也不一定为零。
三、电势、电势差、电势能、电场力做功相互联系
W AB E p
电势能
电场力做功
E p -W AB
A
E pA q
E pA
qA
U AB
W AB q
W AB qU AB
A U AB B
电势
电势差
U AB A B
【知识梳理】
四、电势及电势能高低判断
1.电势高低的三种判断方法
判断角度 依据电场线
势面？若能，则此过程小球的动能变化量为多少？
【作业讲评】
第7讲 电场的能的性质
2020.2.8
【知识梳理】
一、物理概念的含义比较
含义
电场强度
电势
电势差
物理 意义
定义 式
导出 式
标矢 量
表示电场力的性质, 表示电场能的性质，电势 由电场本身决定 还与零电势点的选择有关
EF q
A
EPA q
WA0 q
－fL ＝0－12mv20 解得 f＝m2vL20.
【典型例题】
(3)从 a 到 O，由动能定理得 12nmv20－12mv20＝(φa－0)q－f·12L 解得 φa＝21q(nmv20－mv20＋fL)＝21qn－12mv20.
【典型例题】
例10、如图所示，带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的 光滑绝缘斜面底部的C点，斜面上有A、B两点，且A、B和C在 同一直线上，A和C相距为L，B为AC中点。现将一带电小球从A 点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度正好又为零，已知 带电小球在A点处的加速度大小为g/4，静电力常量为k，求： (1)小球运动到B点时的加速度大小。 (2) A、B两点间的电势差(用Q和L表示)。
为零．已知静电力常量为k，设O处电势为零，求：
(1)a点的场强大小； (2)恒定阻力的大小； (3)a点的电势．
【典型例题】
32kQ (1) 9L2
(2)
mv20 2L
(3) 21qn－12mv20
[解析] (1) 由电场的叠加知，a 点的场强
Ea＝kL2Q2－k32QL2＝392LkQ2 . (2)从 a 到 b，由动能定理得
【典型例题】
例11、如图所示，一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定 在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀 强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.5×10－ 6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10－6C， 质量m=1.0×10－2kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开 始运动。(静电力常量k=9.0 ×109N·m2/C2．取g=10m/s2) （1）小球B开始运动时的加速度为多大? （2）小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大? （3）小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.61m时，速度为 v=1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少?
电势能越大
能量守恒 法
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电 势能相互转化，两种能量之和守恒，所以若电荷动能
增加，则其电势能减小；反之，其电势能增大
【典型例题】
例1、有两个固定的等量异号的点电荷．a、b是它们连线的中垂 线上两个位置，c是它们产生的电场中的另一个位置(如图所
示)．若取无穷远处电势φ=0。则以下认识中哪些是正确的( BC)
列关系中正确的有( ABC )
A．φA>φB>φC B．EC>EB>EA C．UAB<UBC D．UAB＝UBC
【典型例题】
例5、如图所示，在真空中，ab、cd是圆O的两条直径，在a、b 两点分别固定有电荷量为＋Q和－Q的点电荷，下列说法正确的
是( D )
A．c、d两点的电场强度相同，电势也相同 B．c、d两点的电场强度不同，但电势相同 C．将一个正试探电荷从c点沿直线移动到d点，电场力做功为零 D．一个正试探电荷在c点的电势能大于它在d点的电势能
注意：等量异种电荷等势面的分 布特征
【典型例题】
例6、如图所示，实线为某电场的电场线，虚线为等势面，已
B 知φa＝3 V，φc＝5 V，ab＝bc，则( )
A．φb＝4 V
B．φb>4 V
C．φb<4 V
D．以上均有可能
【典型例题】
例7、(多选)如图所示，在两个等量异种电荷形成的电场中，D、 E、F是两电荷连线上等间距的三个点，三点的电势关系是 φD>φE>φF，K、M、L是过这三个点的等势线，其中等势线L与 两电荷连线垂直．带电粒子从a点射入电场后运动轨迹与三条 等势线的交点是a、b、c，粒子在a、b、c三点的电势能分别是 Epa、Epb、Epc，以下判断正确的是( )
反思：利用公式U=Ed要注意d、U
的含义，若φA＞φB则：U=UAB 若φA<φB则： U=UBA
U AB
E d
E s cos
2.4
104
0.1
1V
2
1.2 103V
W AB qU AB 5 108 1.2 103 J 6 105 J
【典型例题】
例3、如图所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已 知A、B、C三点的电势分别是φA=l5 V，φB=3 V，φC=－3 V，由 此： （1）推断D点电势φD是多少伏? （2）分别画出通过A、C点的的一条电场线。
【作业讲评】
【作业讲评】
10. 空间有一匀强电场，电场方向与纸面平行．一带电量为－q 的小球(重力不计)，在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度v0由M匀 速运动到N，如图所示．已知力F和MN间夹角为θ，MN间距离为L，
则：
(1)匀强电场的电场强度大小为多少？并画出过M点的等势
线．
(2)MN两点的电势差为多少？ (3)当带电小球到达N点时，撤去外力F，小球能否回到过M点的等
2、具体大小的判断: （1）利用电场线或等势线直观判断
电场线或等势线的疏密表示场强的大小，电场线是电势 降低最快的方向 （2）利用公式讨论计算判断
（3）利用公式U=Ed与UAB=φA-φB可计算电场能性质的物理量
在匀强电场中:
U AB
W AB q
Eqs cos q
Es cos
Ed
【知识梳理】
A．b点电势比a点电势高 B．c点电势为负值 C．a、b两点的场强方向相同 D．d点的电势和场强都为零
反思：点电荷的电场中，可以用电 场的叠加讨论电势和场强的大小
【典型例题】
例2、如图所示，MN板间匀强电场E＝2.4×104 N/C，方向竖直 向上．电场中A、B两点相距10 cm，AB连线与电场方向夹角为 60°，A点和M板相距2 cm，求： （1）此时UBA等于多少？ （2）一点电荷Q＝5×10－8 C，它在A、B两点的电势能之差为 多少？若M板接地，A点电势是多少？B点电势是多少？
方向
依据电场力 做功
判断方法
沿电场线方向电势降低
根据UAB＝WAB/q，将WAB、q的正负号代入， 由UAB的正负判断φA、φB的高低，即由UAB＝ φA－φB可知：若UAB＞0，则φA＞φB；若UAB
＝0，则φA＝φB；若UAB＜0，则φA＜φB
依据场源电 荷的正负
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；越靠近正电 荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低
【典型例题】
例9、【2014·黄浦一模】在光滑的绝缘水平面上，相隔2L的 A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷，a、O、b是A、B 连线上的三点，O为中点，Oa＝Ob＝L/2.一质量为m、电荷量为q 的检验电荷以初速度v0从a点出发沿A、B连线向B运动，在运动 过程中，除受库仑力外，检验电荷还受到一个大小恒定的阻力作 用，当它运动到O点时，动能为初动能的n倍，到b点时速度刚好
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【典型例题】
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【典型例题】
例13、（2019.金山一模）（16分）光滑绝缘的水平面附近存在一个水平方向的电场，其 中某一区域的电场线与x轴平行，其电势φ随x轴的关系如图所示，图中虚线为图线在x＝ 0.15 m处的切线。质量为m＝1×10-4kg、带电量为q＝+1.6×10-10 C的小物体处于x＝0.15 m处由静止释放后开始运动。小物体运动过程中能量守恒，取g＝10 m/s2 。 （1）分析判断小物体的运动方向； （2）已知图线上任意一点切线斜率的大小即为该点处的电场强度大小，求小物体开始运 动时的加速度大小； （3）求小物体运动0.05 m时的速度大小； （4）若水平面粗糙，且小滑块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，试分析说明小物体的运 动情况。
【作业讲评】
9．如图所示，一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最
低点与一条水平轨道相连，轨道都是光滑的．轨道所在空间存
在水平向右的匀强电场，场强为E．从水平轨道上的A点由静止 释放一质量为m的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨道内做圆 周运动，求释放点A距圆轨道最低点B的距离s．已知小球受到的
电场力大小等于小球重力的3/4倍。
例12、（2018.静安二模）（15分）如图，一带正电小球质量m＝
0.1kg，置于光滑绝缘水平面上的A点，空间存在着斜向上与水平 成37°的匀强电场。该小球从静止开始沿水平面做匀加速直线运
动，当运动到B点时，测得其速度vB＝4m/s，此时小球的位移s＝ 4m。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求 ：
A．带电粒子带正电 B．Epa<Epb<Epc C．Epc－Epb＝Epb－Epa D．Epc－Epb<Epb－Epa
BD [解析] 由D、E、F三点电势关系知，左侧场源电荷带正电，b点电场强度方 向向右偏下，根据曲线运动的轨迹介于合力与速度(轨迹的切线)之间，确定带电 粒子在b点受到的电场力与b点电场强度的方向相反，所以带电粒子带负电，其在 a、b、c三点的电势能大小关系是Epa<Epb<Epc，选项A错误，选项B正确；根据等 量异种电荷形成电场的特点，Uab>Ubc，所以Epc－Epb<Epb－Epa，选项C错误，选 项D正确．
【知识梳理】
2.电势能高低的四种判断方法
判断角度
判断方法
做功判断 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势
法
能增大
电荷电势 正电荷在电势越高的地方电势能越高，负电荷在电
法
势越低的地方电势能越高
公式法
由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式， 针对Ep数值可做如下判断：若Ep为正值，其绝对值越 大表示电势能越大；若Ep为负值，其绝对值越小表示
【典型例题】
例8、如图所示，一个电荷量为＋Q的点电荷甲固定在绝缘水 平面上的O点，另一个电荷量为－q、质量为m的点电荷乙从A 点以初速度v0沿它们的连线向甲运动，到B点时速度最小且为v. 已知静电力常量为k，点电荷乙与水平面的动摩擦因数为μ， A、B间距离为L，则以下说法不正确的是( )
【典型例题】
15V
9V
E
3V
3V
反思：
-3V
1、匀强电场中，在同一方向上任意相等距离两
端的电势差大小相等
2、沿电场方向是电势降低最快的方向
【典型例题】
例4、如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC， 电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别 为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下
【典型例题】
F Eq
N
a mg
沪科版高二第一学期（试用版）3.7 电场的能的性质综合课件（31张PPT ）
【典型例题】
F
N
Eq
mg
沪科版高二第一学期（试用版）3.7 电场的能的性质综合课件（31张PPT ）
沪科版高二第一学期（试用版）3.7 电场的能的性质综合课件（31张PPT ）
【典型例题】
U AB A B
Q E k r2
EU d
是矢量，方向规定
为正电荷的受力方
向，与电场线的切
线重合，叠加满足
平行四边形定则
A
k
Q r
U AB
WAB q
是标量，都有正、负，电 势的正负要表大小，而电 势差的正负与大小无关， 叠加满足代数和运算
【知识梳理】
二、电场强度、电势、电势差的大小关系
1、场强和电势在大小上没有直接的联系，即电场强度为零时， 电势不一定为零，反之电势为零，电场强度也不一定为零。
三、电势、电势差、电势能、电场力做功相互联系
W AB E p
电势能
电场力做功
E p -W AB
A
E pA q
E pA
qA
U AB
W AB q
W AB qU AB
A U AB B
电势
电势差
U AB A B
【知识梳理】
四、电势及电势能高低判断
1.电势高低的三种判断方法
判断角度 依据电场线
势面？若能，则此过程小球的动能变化量为多少？
【作业讲评】
第7讲 电场的能的性质
2020.2.8
【知识梳理】
一、物理概念的含义比较
含义
电场强度
电势
电势差
物理 意义
定义 式
导出 式
标矢 量
表示电场力的性质, 表示电场能的性质，电势 由电场本身决定 还与零电势点的选择有关
EF q
A
EPA q
WA0 q
－fL ＝0－12mv20 解得 f＝m2vL20.
【典型例题】
(3)从 a 到 O，由动能定理得 12nmv20－12mv20＝(φa－0)q－f·12L 解得 φa＝21q(nmv20－mv20＋fL)＝21qn－12mv20.
【典型例题】
例10、如图所示，带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的 光滑绝缘斜面底部的C点，斜面上有A、B两点，且A、B和C在 同一直线上，A和C相距为L，B为AC中点。现将一带电小球从A 点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度正好又为零，已知 带电小球在A点处的加速度大小为g/4，静电力常量为k，求： (1)小球运动到B点时的加速度大小。 (2) A、B两点间的电势差(用Q和L表示)。
为零．已知静电力常量为k，设O处电势为零，求：
(1)a点的场强大小； (2)恒定阻力的大小； (3)a点的电势．
【典型例题】
32kQ (1) 9L2
(2)
mv20 2L
(3) 21qn－12mv20
[解析] (1) 由电场的叠加知，a 点的场强
Ea＝kL2Q2－k32QL2＝392LkQ2 . (2)从 a 到 b，由动能定理得
【典型例题】
例11、如图所示，一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定 在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀 强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.5×10－ 6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10－6C， 质量m=1.0×10－2kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开 始运动。(静电力常量k=9.0 ×109N·m2/C2．取g=10m/s2) （1）小球B开始运动时的加速度为多大? （2）小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大? （3）小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.61m时，速度为 v=1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少?
电势能越大
能量守恒 法
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电 势能相互转化，两种能量之和守恒，所以若电荷动能
增加，则其电势能减小；反之，其电势能增大
【典型例题】
例1、有两个固定的等量异号的点电荷．a、b是它们连线的中垂 线上两个位置，c是它们产生的电场中的另一个位置(如图所
示)．若取无穷远处电势φ=0。则以下认识中哪些是正确的( BC)
列关系中正确的有( ABC )
A．φA>φB>φC B．EC>EB>EA C．UAB<UBC D．UAB＝UBC
【典型例题】
例5、如图所示，在真空中，ab、cd是圆O的两条直径，在a、b 两点分别固定有电荷量为＋Q和－Q的点电荷，下列说法正确的
是( D )
A．c、d两点的电场强度相同，电势也相同 B．c、d两点的电场强度不同，但电势相同 C．将一个正试探电荷从c点沿直线移动到d点，电场力做功为零 D．一个正试探电荷在c点的电势能大于它在d点的电势能
注意：等量异种电荷等势面的分 布特征
【典型例题】
例6、如图所示，实线为某电场的电场线，虚线为等势面，已
B 知φa＝3 V，φc＝5 V，ab＝bc，则( )
A．φb＝4 V
B．φb>4 V
C．φb<4 V
D．以上均有可能
【典型例题】
例7、(多选)如图所示，在两个等量异种电荷形成的电场中，D、 E、F是两电荷连线上等间距的三个点，三点的电势关系是 φD>φE>φF，K、M、L是过这三个点的等势线，其中等势线L与 两电荷连线垂直．带电粒子从a点射入电场后运动轨迹与三条 等势线的交点是a、b、c，粒子在a、b、c三点的电势能分别是 Epa、Epb、Epc，以下判断正确的是( )
反思：利用公式U=Ed要注意d、U
的含义，若φA＞φB则：U=UAB 若φA<φB则： U=UBA
U AB
E d
E s cos
2.4
104
0.1
1V
2
1.2 103V
W AB qU AB 5 108 1.2 103 J 6 105 J
【典型例题】
例3、如图所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已 知A、B、C三点的电势分别是φA=l5 V，φB=3 V，φC=－3 V，由 此： （1）推断D点电势φD是多少伏? （2）分别画出通过A、C点的的一条电场线。
【作业讲评】
【作业讲评】
10. 空间有一匀强电场，电场方向与纸面平行．一带电量为－q 的小球(重力不计)，在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度v0由M匀 速运动到N，如图所示．已知力F和MN间夹角为θ，MN间距离为L，
则：
(1)匀强电场的电场强度大小为多少？并画出过M点的等势
线．
(2)MN两点的电势差为多少？ (3)当带电小球到达N点时，撤去外力F，小球能否回到过M点的等
2、具体大小的判断: （1）利用电场线或等势线直观判断
电场线或等势线的疏密表示场强的大小，电场线是电势 降低最快的方向 （2）利用公式讨论计算判断
（3）利用公式U=Ed与UAB=φA-φB可计算电场能性质的物理量
在匀强电场中:
U AB
W AB q
Eqs cos q
Es cos
Ed
【知识梳理】
A．b点电势比a点电势高 B．c点电势为负值 C．a、b两点的场强方向相同 D．d点的电势和场强都为零
反思：点电荷的电场中，可以用电 场的叠加讨论电势和场强的大小
【典型例题】
例2、如图所示，MN板间匀强电场E＝2.4×104 N/C，方向竖直 向上．电场中A、B两点相距10 cm，AB连线与电场方向夹角为 60°，A点和M板相距2 cm，求： （1）此时UBA等于多少？ （2）一点电荷Q＝5×10－8 C，它在A、B两点的电势能之差为 多少？若M板接地，A点电势是多少？B点电势是多少？
方向
依据电场力 做功
判断方法
沿电场线方向电势降低
根据UAB＝WAB/q，将WAB、q的正负号代入， 由UAB的正负判断φA、φB的高低，即由UAB＝ φA－φB可知：若UAB＞0，则φA＞φB；若UAB
＝0，则φA＝φB；若UAB＜0，则φA＜φB
依据场源电 荷的正负
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；越靠近正电 荷处电势越高，越靠近负电荷处电势越低
【典型例题】
例9、【2014·黄浦一模】在光滑的绝缘水平面上，相隔2L的 A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷，a、O、b是A、B 连线上的三点，O为中点，Oa＝Ob＝L/2.一质量为m、电荷量为q 的检验电荷以初速度v0从a点出发沿A、B连线向B运动，在运动 过程中，除受库仑力外，检验电荷还受到一个大小恒定的阻力作 用，当它运动到O点时，动能为初动能的n倍，到b点时速度刚好