《2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題六 電場(chǎng) 第2講 電勢(shì)能 電勢(shì) 電勢(shì)差課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題六 電場(chǎng) 第2講 電勢(shì)能 電勢(shì) 電勢(shì)差課件.ppt（52頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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 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 電場(chǎng)力做功的表達(dá)式 WAB A B q UAB q 路徑 電勢(shì)差 電荷量 2 電勢(shì)能 零勢(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 標(biāo)量 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 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D 粒子從a到b克服電場(chǎng)力做功 圖6 2 1 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) 標(biāo)量 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 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 A B 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 3 幾種常見(jiàn)的典型電場(chǎng)等勢(shì)面的對(duì)比分析 續(xù)表 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面 下列說(shuō)法 正確的是 A 兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B 電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C 同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D 將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面 電場(chǎng)力做正功 解析 若兩個(gè)不同的等勢(shì)面相交 則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不同電勢(shì)數(shù)值 與事實(shí)不符 A錯(cuò)誤 電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直 B正確 同一等勢(shì)面上的電勢(shì)相同 但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同 C錯(cuò)誤 將一負(fù)電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面 電場(chǎng)力做負(fù)功 故D錯(cuò)誤 答案 B 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 考題題組 1 多選 如圖6 2 2所示 有一對(duì)等量異種電荷分別位于空間中的a點(diǎn)和f點(diǎn) 以a點(diǎn)和f點(diǎn)為頂點(diǎn)作一正立方體 現(xiàn)在各頂點(diǎn)間移動(dòng)一試探電荷 關(guān)于試探電荷受電場(chǎng)力和具有的電 勢(shì)能 以下判斷正確的是 A 在b點(diǎn)和d點(diǎn)受力大小相等 方向不同B 在c點(diǎn)和h點(diǎn)受力大小相等 方向相同C 在b點(diǎn)和d點(diǎn)電勢(shì)能相等 圖6 2 2 D 在c點(diǎn)和h點(diǎn)電勢(shì)能相等 答案 ABC 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) 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 4 解答思路 5 運(yùn)動(dòng)情況反映受力情況 1 物體保持靜止 F合 0 2 做直線運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng) F合 0 變速直線運(yùn)動(dòng) F合 0 且F合與速度方向總是共線 3 做曲線運(yùn)動(dòng) F合 0 F合與速度方向不在一條直線上 且總指向曲線凹的一側(cè) 4 加速運(yùn)動(dòng) F合與v的夾角為 0 90 減速運(yùn)動(dòng) 90 180 5 勻變速運(yùn)動(dòng) F合 恒量 考題題組 2 多選 2017年泰安一模 如圖6 2 3所示 豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 一豎直絕緣輕彈簧的下端固定在地面上 上端連接一帶正電小球 小球靜止時(shí)位于N點(diǎn) 彈簧恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài) 保持小球的帶電量不變 現(xiàn)將小球提高到M點(diǎn)由靜止釋放 則釋放后小球從M運(yùn)動(dòng)到N過(guò)程中 圖6 2 3 A 小球的機(jī)械能與彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變B 小球重力勢(shì)能的減少量等于小球電勢(shì)能的增加量C 彈簧彈性勢(shì)能的減少量等于小球動(dòng)能的增加量D 小球動(dòng)能的增加量等于電場(chǎng)力和重力做功的代數(shù)和 解析 由于有電場(chǎng)力做功 故小球的機(jī)械能與彈簧的彈性勢(shì)能之和是改變的 故A錯(cuò)誤 由題意 小球受到的電場(chǎng)力與重力大小相等 在小球從M運(yùn)動(dòng)到N過(guò)程中 重力做多少正功 重力勢(shì)能就減少多少 電場(chǎng)力做多少負(fù)功 電勢(shì)能就增加多少 又兩力做功一樣多 可知B正確 由動(dòng)能定理可知 彈力對(duì)小球做的功等于小球動(dòng)能的增加量 又彈力的功等于彈性勢(shì)能的減少量 故C正確 顯然電場(chǎng)力和重力做功的代數(shù)和為零 故D錯(cuò)誤 答案 BC 3 2015年新課標(biāo) 卷 如圖6 2 4所示 一質(zhì)量為m 電荷量為q q 0 的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) A B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn) 已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0 方向與電場(chǎng)方向的夾角為60 它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30 不計(jì)重力 求A B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 圖6 2 4 解 設(shè)帶電粒子在B點(diǎn)的速度大小為vB 粒子在垂直于電場(chǎng)方向的速度分量不變 即 設(shè)A B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB 由動(dòng)能定理有 4 如圖6 2 5所示 一根長(zhǎng)為L(zhǎng) 1 5m的光滑絕緣細(xì)直桿MN豎直固定在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E 1 0 105N C 與水平方向成 30 角的斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A 帶電荷量為Q 4 5 10 6C 另一帶電小球B穿 在桿上可自由滑動(dòng) 帶電荷量為q 1 0 10 6 C 質(zhì)量為m 1 0 10 2kg 現(xiàn)將小球B從桿的N端由靜止釋放 小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 靜電力常量k 9 0 109N m2 C2 g 10m s2 1 求小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a 2 當(dāng)小球B的速度最大時(shí) 求小球距M端的高度h1 3 若小球B從N端運(yùn)動(dòng)到距M端的高度為h2 0 61m時(shí) 速度v 1 0m s 求此過(guò)程中小球B電勢(shì)能的改變量 Ep 圖6 2 5 審題突破 1 試畫出小球B運(yùn)動(dòng)前的受力示意圖 如圖6 2 6所示 2 試描述B球的運(yùn)動(dòng)情景 提示 B球釋放后先向下加速運(yùn)動(dòng) 然后向下減速運(yùn)動(dòng) 速度最大時(shí) 所受合力為零 加速度為 零 圖6 2 6 3 第 1 問(wèn)求加速度a時(shí) 應(yīng)對(duì)B球在N位置時(shí)利用牛頓第二定律求解 小球速度最大時(shí) a 0 要利用平衡條件求解 電勢(shì)能的變化對(duì)應(yīng)電場(chǎng)力做功 應(yīng)通過(guò)動(dòng)能定理求解 甲 乙 A B C D 解析 勻強(qiáng)電場(chǎng)中將任一線段等分 則電勢(shì)差等分 把AB等分為三段 AB間電壓為3V 則每等分電壓為1V H點(diǎn)電勢(shì)為4V F點(diǎn)電勢(shì)為3V 將FC相連 則FC為等勢(shì)線 電場(chǎng)線垂直于FC 從高電勢(shì)指向低電勢(shì) C正確 把AC相連 分為兩份 AC電壓為2V 則G點(diǎn)電勢(shì)為4V GH為等勢(shì)線 電場(chǎng)線垂直于GH 從高電勢(shì)指向低電勢(shì) B正確 答案 BC 圖6 2 8 AC BD 答案 A 方法 等效法處理重力場(chǎng)和電場(chǎng)的問(wèn)題 等效法是從效果等同出發(fā)來(lái)研究物理現(xiàn)象和過(guò)程的一種科學(xué)方法 等效法總是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過(guò)程轉(zhuǎn)化為理想的 簡(jiǎn)單的 等效的物理現(xiàn)象和過(guò)程來(lái)研究和處理 勻強(qiáng)電場(chǎng)有許多性質(zhì)與重力場(chǎng)非常相似 所以將電場(chǎng)與重力場(chǎng)加以比較 在力 能量 做功方面尋找它們的共性 靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)一樣 都是保守內(nèi)力場(chǎng) 都具有力和能的性質(zhì) 并且兩種力做功都與路徑無(wú)關(guān) 只與始末的相對(duì)位置有關(guān) 因此 在解決靜電場(chǎng)問(wèn)題時(shí) 采用等效法處理 可使問(wèn)題簡(jiǎn)單化 大多數(shù)復(fù)合場(chǎng)都是重力場(chǎng)與勻強(qiáng)電場(chǎng)的疊加場(chǎng) 在這樣物理情境的場(chǎng)中 遇到擺的問(wèn)題時(shí) 采用等效法處理 即首先確定出等效重力場(chǎng)的平衡位置 切向合力為零的位置 其次求出等效重力和等效重力加速度 例1 如圖6 2 9所示 一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線上端固定在O點(diǎn) 下端系一質(zhì)量為m的帶電小球 將它置于很大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度為E 方向水平向右 已知小球在B點(diǎn)時(shí)受力平衡 細(xì)線與豎直方向的夾角為 求 圖6 2 9 1 當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角多大時(shí) 才能使小球由靜止釋放后細(xì)線到豎直位置時(shí)小球速度恰好為零 2 當(dāng)細(xì)線與豎直方向成 角時(shí) 至少要給多大的初速度 才能使小球做完整的圓周運(yùn)動(dòng) 小球在AC間運(yùn)動(dòng)類比為一個(gè)單擺的運(yùn)動(dòng) B為振動(dòng)的平衡位置 由對(duì)稱性知 AOC 2 甲 乙 圖6 2 10 1 小球運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度的位置 半徑與豎直方向成的角 度用字母 表示 2 速度vA的大小 3 小球運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)對(duì)稱的B點(diǎn)時(shí) 對(duì)環(huán)在水平方向的作 用力 圖6 2 11 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 先畫出入射點(diǎn)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(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2 多選 2016年新課標(biāo) 卷 如圖6 2 12所示 一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 其軌跡在豎直面 紙面 內(nèi) 且相對(duì)于過(guò)軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱 忽略空氣阻力 由此 可知 A Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高B 油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大 C 油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大 圖6 2 12 D 油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小 解析 由于帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 其軌跡關(guān)于過(guò)最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱 由此可判斷勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下 Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高 油滴的加速度不變 A對(duì) D錯(cuò) 油滴由P到Q過(guò)程電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減小 動(dòng)能增大 B對(duì) C錯(cuò) 答案 AB 觸類旁通 2 多選 如圖6 2 13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 D 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)加速度較大 圖6 2 13 解析 等差等勢(shì)面越密集 該區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度越大 故EP EQ 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)加速度較大 D正確 假設(shè)質(zhì)點(diǎn)由P運(yùn)動(dòng)到Q 根據(jù) 運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向?yàn)樗俣确较?電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直 正電荷所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度同向 做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 其所受的合外力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè) 從而確定質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)P時(shí)的速度和電場(chǎng)力方向 如圖D32所示 圖D32 答案 BCD