高三復習物理課件：電場中能的性質(zhì)

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歡迎進入物理課堂 2 第2講電場中能的性質(zhì) 第九章 電場 3 一 電勢差1 定義 電荷在電場中由一點A移動到另一點B時 電場力所做的功WAB與該電荷電荷量q的比值WAB q就叫做AB兩點的電勢差 用UAB表示 2 定義式 3 單位 伏特 1V 1J C 4 4 電勢差是標量 當有正負號時 正負代表電勢的高低 5 電勢差也等于電場中兩點電勢之差UAB A BUBA B A6 電勢差由電場的性質(zhì)決定 與零電勢點選擇無關(guān) UAB UBA 5 二 電勢1 定義 電勢實際上是和標準位置的電勢差 即電場中某點的電勢 在數(shù)值上等于把1C正電荷從某點移到標準位置 零電勢點 時靜電力所做的功 2 定義式 3 單位 伏特 1V 1J C 6 4 電勢是標量 當有正負號時 電勢的正負表示該點電勢比零電勢點高還是低 5 相對性 電勢是相對的 只有選定零電勢點的位置才能確定電勢的值 通常取無限遠或地球的電勢為零 6 高低判斷 順著電場線方向電勢越來越低 7 三 電勢能1 定義 電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這一點移到電勢能為零處 電勢為零 靜電力所做的功 2 定義式 Ep q 3 單位 焦耳 J 4 是標量 當有正負號時 電勢能的正負表示該點電勢能比零電勢能點高還是低 8 關(guān)于電勢與電勢能的說法正確的是 A 電荷在電場中電勢高的地方電勢能大B 在電場中的某點 電量大的電荷具有的電勢能比電量小的電荷具有的電勢能大C 正電荷形成的電場中 正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能大D 負電荷形成的電場中 正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能小 CD 9 正電荷在電勢高處的電勢能比電勢低處的電勢能大 負電荷則反之 所以A錯 當具有的電勢為正值時 電量大的電荷具有的電勢能大于電量小的電荷具有的電勢能 當電勢為負值 恰好相反 所以B錯 正電荷形成的電場中 電勢為正值 這樣電勢與正電荷的電量來積為正值 而負電荷在正電荷形成的電場中電勢能為負值 因此C正確 負電荷形成的電場中 電勢為負值 因而正電荷具有的電勢能為負值 負電荷具有的電勢能為正值 所以D正確 10 四 等勢面1 定義 電場中電勢相等的點構(gòu)成的面叫做等勢面 2 等勢面的特點 1 等勢面上各點電勢相等 在等勢面上移動電荷電場力不做功 2 等勢面一定跟電場線垂直 而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面 11 3 規(guī)定 畫等勢面 線 時 相鄰兩等勢面 或線 間的電勢差相等 這樣 在等勢面 線 密處場強大 等勢面 線 疏處場強小 4 任意兩個等勢面不相交 5 幾種常見的等勢面 12 13 如圖9 2 1所示 在等量異種點電荷的電場中 將一個正的試探電荷由a點沿直線移到O點 再沿直線由O點移到c點 在該過程中 試探電荷的電勢能如何改變 圖9 2 1 14 根據(jù)電場線和等勢面的分布可知 試探電荷由a點沿直線移到O點 電場力做正功 再沿直線由O點移到c點的過程中 電荷沿等勢面運動 電場力不做功 電勢能不變化 故全過程試探電荷電勢能先減小后不變 15 五 靜電感應1 靜電感應現(xiàn)象導體內(nèi)自由電荷在電場力作用下重新分布 導體兩端出現(xiàn)等量正 負電荷的現(xiàn)象叫做靜電感應 這種正 負電荷叫做感應電荷 16 2 靜電平衡狀態(tài)發(fā)生靜電感應時 導體內(nèi)的自由電荷受到電場力作用而定向移動 使導體中的正 負電荷重新分布 這時感應的正 負電荷產(chǎn)生的附加場強E 的大小等于外場強E0 方向相反 使導體中的合場強為零 導體內(nèi)的自由電荷不再定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài) 17 3 導體達到靜電平衡的特點 1 導體內(nèi)部的合場強處處為零 即 E E0 E 0 2 導體是一個等勢體 表面是一個等勢面 3 導體表面任何一點的場強方向都跟表面垂直 即電場線跟表面垂直 18 4 帶電導體的凈電荷只能分布在導體的外表面上 且表面上的電荷分布與表面彎曲半徑有關(guān) 尖端部分電荷密度大 該處的場強也大 4 靜電屏蔽導體殼內(nèi)的區(qū)域不受外部電場影響或接地導體殼內(nèi)的場強不影響外部的現(xiàn)象叫做靜電屏蔽 19 一金屬球 原來不帶電 現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN 如圖9 2 2所示 金屬球上感應電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a b c三點的場強大小分別為Ea Eb Ec 三者相比 A Ea最大B Eb最大C Ec最大D Ea Eb Ec 圖9 2 2 C 20 處于靜電平衡的導體 內(nèi)部場強處處為零 而a b c三點都在球內(nèi) 感應電荷在球內(nèi)某點的場強的大小應等于帶電導體MN在這一點形成電場的場強的大小 方向應相反 而c點離帶電體MN較近 MN在c點形成的電場的場強較大 感應電荷在c點的場強也較大 兩者大小相等 方向相反 c點合場強為零 C正確 21 空間存在勻強電場 有一電荷量為q q 0 質(zhì)量為m的粒子從O點以速率v0射入電場 運動到A點時速率為2v0 現(xiàn)有另一電荷量為 q 質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點射入該電場 運動到B點時速率為3v0 若忽略重力的影響 則 AD 22 A 在O A B三點中 B點電勢最高B 在O A B三點中 A點電勢最高C OA間的電勢差比BO間的電勢差大D OA間的電勢差比BA間的電勢差小電勢 電勢能與電場力做功 23 正電荷由O到A 動能變大 電場力做正功 電勢能減小 電勢也減小 O點電勢較高 負電荷從O到B速度增大 電場力也做正功 電勢能減小 電勢升高 B點電勢比O點高 所以B點電勢最高 A對 24 故D對 25 從題圖可以看出P點的電場線的密集程度大于Q點的密集程度 故P點的場強大于Q點的場強 因電場線的方向由P指向Q 而沿電場線的方向電勢逐漸降低 P點的電勢高于Q點的電勢 故A項正確 26 如圖9 2 6所示 MN為一固定的豎直放置的光滑絕緣細桿 桿與以正點電荷Q為圓心 r為半徑的圓周交于B C兩點 B C相距h 穿在桿上的質(zhì)量為m 電量為q的帶正電小球從桿上A點由靜止起下滑 已知A B間的距離亦為h 小球到達C點的速度大小為求 1 小球到達B點時速度的大小 2 A B兩點的電勢差UAB為多少 靜電場和重力場中帶電質(zhì)點的運動 圖9 2 6 27 1 以小球為研究對象 小球從B到C的過程中 受豎直向下的重力 還受Q對它的電場力 變力 和桿對它的向左的彈力 重力對它做的功 W重2 mgh 彈力對它做的功 W彈2 0 電場力對它做的功 W電2 q B C 注意到B C兩點到Q的距離相等 都等于r B C兩點等電勢 可知W電2 0 28 W總2 W重2 W彈2 W電2 mgh Ek2 mvC2 2 mvB2 2 由動能定理W總2 Ek2 并注意到可得 29 2 我們再來研究小球從A運動到B的過程 對此過程用動能定理有 W重1 W電1 W彈1 Ek1 mgh q A B EkB EkA UAB mgh 2q A點電勢比B點電勢高 mgh 2q 即A點電勢比B點電勢低mgh 2q 30 1 在質(zhì)點運動中 只有重力和電場力做功 動能 電勢能 重力勢能三者之和不變 應選D 2 由于運動過程中電場力變化 重力不變 支持力總是與導軌垂直 故質(zhì)點所受的合力變化 質(zhì)點應做加速度變化的運動 選D 31 3 連接OD 由幾何知識知OD OC l 表明D C兩點為 Q產(chǎn)生電場中等勢面上的兩點 即m從D點運動到C點 電場力不做功 D到C的過程中m的機械能守恒 設(shè)D點的速度為v 則有 32 得質(zhì)點在C點受三個力的作用 電場力方向指向點B 重力mg 方向豎直向下 支持力FN 方向垂直于斜面向上 如下圖所示 由牛頓第二定律 33 如圖9 2 8所示 將不帶電的導體BC放在帶正電的金屬球A附近 當導體BC達到靜電平衡后 則下列說法正確的有 A 用導線連接BC兩端 導線中有瞬間電流通過B 用手摸一下導體B端可使導體帶正電C 導體C端電勢高于B端電勢D B和C端感應電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生的場強沿BC方向逐漸減小 圖9 2 8 D 34 靜電感應與靜電平衡 靜電平衡后 BC內(nèi)部場強為零 整個導體是個等勢體 故A C都錯了 根據(jù)導體附近的電場線分布 可判定導體BC的電勢比無窮遠處 大地 的電勢要高 故把導體B端或C端接地時 將有電子從大地流向?qū)w 導體將帶負電 B錯 導體處于靜電平衡時 導體外部的電場跟感應電場相平衡 因此可以根據(jù)外電場在導體內(nèi)部的分布情況來確定感應電荷電場在導體內(nèi)部的分布情況 35 由于靜電平衡 金屬板是一個等勢體 且電勢為零 金屬板接地 金屬板的左側(cè)不帶電 右側(cè)帶負電 a b兩點的場強不為零 它們的場強方向均垂直于金屬板平面 由于a點離 Q比b點近 場強大 綜上所述 B C D正確 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全