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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,精选最新中小学教学课件,*,第,2,讲电势能电势和电势差,知识梳理,一、电势差,U,AB,1.定义:,电荷在电场中,由一点,A,移动到另一点,B,时,电场力,所做的,功与电荷量的比值,W,AB,/,q,叫做,A,、,B,两点间的电势差,用,U,AB,表示。,2.定义式:,U,AB,=,。,3.影响因素:电场本身。,4.单位:伏,1 V=1 J/C。,5.大小:电势差,U,AB,在数值上等于将单位正电荷从,A,点移到,B,点电场力做,的功,W,AB,。,6.正负:,U,AB,为正值,表示,A,点电势比,B,点,高,;为负值,表示,A,点电势比,B,点,低,。,7.与电场强度的关系,U,=,Ed,(1)条件:,匀强电场,d,为沿电场线的距离。,(2)数值关系:匀强电场中,场强等于,沿电场线,方向上单位距离上,的电势差。,二、电势,A,1.定义:电场中某点,A,与零电势点的,电势差,。,2.大小: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。,3.正负:电势是标量,但有正负,电势的正负表示该点电势比零电势点,高或者低,。,4.与电场方向的关系:沿电场(电场线)方向电势,降低,。,三、等势面,1.定义:,电场中,电势相等,的点构成的面叫做等势面。,2.等势面的特点,(1)等势面一定跟电场线,垂直,。,(2)电场线总是从,电势高,的等势面指向,电势低,的等势面。,(3)沿等势面移动电荷,电场力,不做功,。,(4)空间没有电荷的地方两等势面不相交。,(5)在电场线密集的地方,等差等势面,也密集。在电场线稀疏的,地方,等差等势面也稀疏。,1.(多选)一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的,A,点运动到,B,点,在此过,程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则,A,、,B,两点电场强度,E,A,、,E,B,及该电荷在,A,、,B,两点的电势能,A,、,B,之间的关系为,(),A.,E,A,=,E,B,B.,E,A,B,答案,AD负电荷在电场中只受电场力作用而做初速度为零的匀加,速直线运动,可知电场为匀强电场,故A对。由于电场力对负电荷做正,功,动能增加,则电势能减少,故D对。,AD,2.如图所示,a,、,b,、,c,是一条电场线上的三个点,电场线的方向由,a,到,c,a,、,b,之间的距离等于,b,、,c,之间的距离,用,a,、,b,、,c,和,E,a,、,E,b,、,E,c,分,别表示,a,、,b,、,c,三点的电势和电场强度,可以判定,(),A.,E,a,=,E,b,=,E,c,B.,E,a,E,b,E,c,C.,a,b,c,D.,a,=,b,=,c,C,答案,C题中只给了一条电场线,不清楚它是正点电荷电场中的电场,线,还是负点电荷电场中的电场线,还是匀强电场中的电场线,因此无法,比较,a,、,b,、,c,三点场强大小,则A、B均错。由于顺着电场线,电势逐渐,降低,故选项C正确,D错误。,3.如图所示,a,、,b,是某电场中电场线上的两点,将一点电荷,q,从,a,移到,b,电,场力做功为,W,且,a,、,b,间的距离为,d,以下说法中正确的是,(),A.,a,、,b,间的电势差为,B.,a,处的电场强度为,E,=,C.,b,处的电场强度为,E,=,D.,a,点的电势为,A,答案,A两点间的电势差等于把试探电荷在两点间移动时电场力做,功与试探电荷电荷量的比值,因此,a,、,b,间的电势差为,U,=,故A正确;由,于没有明确是否是匀强电场,因此,W,=,qEd,不能使用,也就是说,E,=,在这,里不能使用,故B、C均错误;在题中未给出零电势点,因此不能确定其中,某点的电势的值,这里如果取,b,点的电势为零,a,点的电势才是,故D错,误。,深化拓展,考点一,电势高低和电势能大小的比较,考点二,典型电场的等势面比较,考点三,电场力做功与电场中的功能关系,深化拓展,考点一电势高低和电势能大小的比较,1.电势高低的判断,判断角度,判断方法,依据电场线方向,沿电场线方向电势逐渐降低,依据电场力做功,根据,U,AB,=,将,W,AB,、,q,的正负号代入,由,U,AB,的正负判断,A,、,B,的高,低,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;越靠近正电荷电势越高,越靠近负电荷电势越低,2.电势能大小的比较,判断角度,判断方法,做功判断法,电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加,电荷电势法,正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大,公式法,由,E,p,=,q,将,q,、,的大小、正负号一起代入公式,E,p,的正值越大电势能,越大,E,p,的负值越小,电势能越小,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,动能,增加,电势能减小,反之,电势能增加,1-1(2017北京海淀期末,6)(多选)如图所示,M,、,N,为两个带有等量异号,电荷的点电荷,O,点是它们之间连线的中点,A,、,B,是,M,、,N,连线中垂线上,的两点,A,点距,O,点较近。用,E,O,、,E,A,、,E,B,和,O,、,A,、,B,分别表示,O,、,A,、,B,三点的电场强度的大小和电势,下列说法中正确的是,(),A.,E,O,等于0,B.,E,A,一定大于,E,B,C.,A,一定大于,B,D.将一电子从,O,点沿中垂线移动到,A,点,电场力一定不做功,BD,答案,BD两个带有等量异号电荷的点电荷形成的电场中,在两电荷,间的连线的中垂线上,中点,O,的场强最大,由,O,沿中垂线向两侧场强逐渐,减小,且中垂线为等势线,故A、C错,B对;因中垂线为等势线,O,、,A,两点,电势相等,电势差为零,则将一电子从,O,点沿中垂线移动到,A,点,电场力一,定不做功,D对。,1-2如图所示,在,A,、,B,两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷,O,点,为,A,、,B,连线中点,M,点位于,A,、,B,连线上,N,点位于,A,、,B,连线的中垂线,上。则关于,O,、,M,、,N,三点的电场强度,E,和电势,的判定正确的是,(),A.,E,M,E,O,B.,M,O,C.,E,N,E,O,D.,N,E,O,E,N,E,O,;另有,M,O,O,N,故D正确。,考点二典型电场的等势面比较,电场,等势面图样,重要描述,匀强电场,垂直于电场线的一簇平面,点电荷的电场,以点电荷为球心的一簇球面,等量异种点电荷的电场,两点电荷连线的中垂面上的电势为零,等量同种正点电荷的电场,两点电荷连线上,中点电势最低,而在中垂线上,中点电势最高,2-1空间中,P,、,Q,两点处各固定一个点电荷,其中,P,点处为正电荷,P,、,Q,两点附近电场的等势面分布如图所示,a,、,b,、,c,、,d,为电场中的4个点,则,(),A.,P,、,Q,两点处的电荷等量同种,B.,a,点和,b,点的电场强度相同,C.,c,点的电势低于,d,点的电势,D.负电荷从,a,到,c,电势能减少,D,答案,D由电场的等势面分布图可判断,P,、,Q,为等量异种点电荷,Q,带,负电,A项错误。,a,、,b,两点的电场强度方向不同,故B项错误。由正电荷,到负电荷电势逐渐降低知,c,d,故C项错误。负电荷从,a,到,c,电场力做,正功,电势能减少,故D正确。,2-2(多选)如图所示,以点电荷,Q,为圆心的虚线同心圆是该点电荷电场,中球形等势面的横截面图。一个带正电的粒子经过该电场,它的运动轨,迹如图中实线所示,M,和,N,是轨迹上的两点。不计带电粒子受到的重力,由此可以判断,(),A.此粒子在,M,点的加速度小于在,N,点的加速度,B.此粒子在,M,点的电势能大于在,N,点的电势能,C.此粒子在,M,点的动能小于在,N,点的动能,D.电场中,M,点的电势低于,N,点的电势,AD,答案,AD由粒子的运动轨迹及粒子带正电可知,点电荷,Q,带正电,故,N,点电势高,D选项正确;由正点电荷的电场分布可知,粒子在,N,点受到的,斥力大,加速度大,A项正确;若其从,M,点运动到,N,点,粒子克服电场力做,功,动能减小,电势能增大,若从,N,点到,M,点,电场力做正功,动能增大,电势,能减小,故B、C项错误。,考点三电场力做功与电场中的功能关系,1.电场力做功的特点,电场力做的功和路径无关,只和初、末位置的电势差有关。,2.电场力做功的计算方法,(1)由公式,W,=,Fl,cos,计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为,W,=,qEl,E,式中,l,E,为电荷初末位置在电场方向上的距离。,(2)由电势差的定义式计算,W,AB,=,qU,AB,对任何电场都适用,当,U,AB,0,q,0或,U,AB,0,q,0;否则,W,0。,(3)由电场力做功与电势能变化的关系计算,W,AB,=,E,p,A,-,E,p,B,。,(4)由动能定理计算:,W,电场力,+,W,其他力,=,E,k,。,3.电场中的功能关系,(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。,(3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。,3-1如图所示,高速运动的粒子被位于,O,点的重原子核散射,实线表示,粒子运动的轨迹,M,、,N,和,Q,为轨迹上的三点,N,点离核最近,Q,点比,M,点,离核更远,则,(),A.粒子在,M,点的速率比在,Q,点的大,B.三点中,粒子在,N,点的电势能最大,C.在重原子核产生的电场中,M,点的电势比,Q,点的低,D.粒子从,M,点运动到,Q,点,电场力对它做的总功为负功,B,答案,B粒子与重原子核均带正电,二者之间存在斥力作用,且仅有,斥力作用,故两者靠近时斥力做负功,动能减小,电势能增大;远离时斥力,做正功,动能增大,综上可知,粒子在,Q,点时动能最大,速率也最大,A项错,误。粒子在,N,点时电势能最大,B项正确。在正电荷的电场中,距场源,电荷越远电势越低,M,点比,Q,点离,O,点较近,则,M,点比,Q,点电势高,C项错,误。因在,Q,点时粒子的动能比在,M,点时的动能大,故在从,M,到,Q,的过程,中电场力做的总功为正功,D项错误。,3-2图中虚线是某电场中的一簇等势线。两个带电粒子从,P,点均沿等,势线的切线方向射入电场,粒子运动的部分轨迹如图中实线所示。若粒,子仅受电场力的作用,下列说法中正确的是,(),A.两粒子的电性相同,B.,a,点的电势高于,b,点的电势,C.粒子从,P,运动到,a,的过程中,电势能增大,D.粒子从,P,运动到,b,的过程中,动能增大,D,答案,D等势线为同心圆,粒子做曲线运动,受力指向运动轨迹的凹,侧,由题图所示两粒子的运动轨迹可知,两粒子的电性相反,A错;由于电,场方向、两粒子的电性均未知,因此无法判定,a,、,b,两点电势的高低,B,错;粒子由,P,运动到,a,的过程中,电场力做正功,电势能减小,粒子由,P,运动,到,b,的过程中,电场力做正功,且电场力为合外力,由动能定理可知粒子动,能增大,C错D对。,3-3在静电场中将一个带电荷量为,q,=-2.0,10,-9,C的点电荷由,a,点移动,到,b,点,已知,a,、,b,两点间的电势差,U,ab,=1.0,10,4,V。在此过程中,除电场力,外,其他力做的功为,W,=6.0,10,-5,J,则该点电荷的动能,(),A.增加了8.0,10,-5,JB.减少了8.0,10,-5,J,C.增加了4.0,10,-5,JD.减少了4.0,10,-5,J,C,答案,C根据动能定理,W,合,=,E,k,该点电荷的动能增量,E,k,=,U,ab,q,+,W,其他,=1.0,10,4,(-2.0,10,-9,)J+6.0,10,-5,J=4.0,10,-5,J,选项C正确。,编后语,常常可见到这样的同学，他们在下课前几分钟就开始看表、收拾课本文具，下课铃一响，就迫不及待地“逃离”教室。实际上，每节课刚下课时的几分钟是我们对上课
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