高三物理一轮复习课件（人教版）： 电场的能的性质

欢迎进入物理课堂 第3节电场的能的性质 考点1 等势面与电场线的综合应用 例1 2011 江苏 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 3 1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 3 1 切入点 等势面与电场线 电场强度 的关系 解析 由于粒子做曲线运动 电场力与等势面垂直 且电场力 合外力 在曲线弧内侧 可知其带负电 做减速运动 电场力做负功 电势能增大 答案 AB点评 对于电场线与等势面的应用这类问题 核心是要明确概念的物理内涵 如电场线 等势面 的疏密反映了场强的大小等 重点是要理解并熟记几种典型的电场的电场线与等势面的分布 即线谱 考点2 匀强电场中电势差与电场强度的关系 例2 2010 安徽 如图6 3 2所示 在xOy平面内有一个以O为圆心 半径R 0 1m的圆 P为圆周上的一点 O P两点连线与x轴正方向的夹角为 若空间存在沿y轴负方向的匀强电场 场强大小E 100V m 则O P两点的电势差可表示为 A UOP 10sin V B UOP 10sin V C UOP 10cos V D UOP 10cos V 图6 3 2 切入点 电势差与电场强度的关系 解析 在匀强电场中 两点间的电势差U Ed 而d是沿场强方向上的距离 所以dOP Rsin 故 UOP 100 0 1 sin 10sin V 选项A正确 答案 A点评 在匀强电场中 沿任意一条直线方向 电势的降落都是均匀的 换一句话说 在同一条直线上任意等距的两点之间的电势差都相等 依据这一规律可以很方便地寻找等势点 确定等势面 题型一 图象问题 例3 2010 江苏卷 空间有一沿x轴对称分布的电场 其电场强度E随x变化的图象如图6 3 3所示 下列说法正确的是 A O点的电势最低B x2点的电势最高C x1和 x1两点的电势相等D x1和x3两点的电势相等 图6 3 3 解析 可画出电场线 如下 沿电场线电势降落 最快 所以O点电势可能最高 也可能最低 A B错误 根据U Ed 电场强度是变量 U可用图象面积表示 所以C正确 x1 x3两点电场强度大小相等 电势不相等 D错误 答案 C 点评 对于图象类问题 关键是理解图象的物理意义 挖掘图象的物理内涵 例如 电场强度E随x变化的图象反映了x轴上任意一点电场强度的大小和方向 其中E的绝对值反映了电场强度的大小 E的正负反映了电场强度的方向 电势随x变化的图象反映了x轴上任意一点电势的大小 包括电势的正负也是反映电势的大小 电势没有方向 图象上某一点的切线的斜率则反映了该点电场强度的大小和方向 题型二 电场力做功与带电体的能量问题 例4 如图6 3 4所示 固定于同一条竖直线上的A B是两个带等量异种电荷的点电荷 电荷量均为Q 其中A带正电 B带负电 DC是它们连线的垂直平分线 A B C三点构成一边长为d的等边三角形 另有一个带电小球E 质量为m 电荷量为 q 可视为质点 被长为L的绝缘轻质细线悬挂于O点 O点在C点的正上方 现把小球E拉起到M点 使细线水平绷直且与A B C处于同一竖直面内 并由静止开始释放 小球向下做圆周运动到最 低点C时 速度为v 已知静电力恒量为k 若取D点的电势为零 求 1 在A B所形成的电场中 M点的电势 2 绝缘细线在C点所受到的拉力FT 图6 3 4 点评 电场力做功的特点是与路径无关 公式W qU对任何电场都适用 带电体在电场中的能量主要包括动能 重力势能和电势能 要明确各类能量变化的决定因素 动能的变化由外力做的总功决定 重力势能的变化由重力做功决定 电势能的变化由电场力做功决定 在只有电场力做功的情况下 带电体的动能与电势能相互转化 动能与电势能的总量守恒 1 2011 山东 如图6 3 5所示 在两等量异种点电荷的电场中 MN为两电荷连线的中垂线 a b c三点所在直线平行于两电荷的连线 且a与c关于MN对称 b点位于MN上 d点位于两电荷的连线上 以下判断正确的是 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 图6 3 5 BC 解析 由等量异种点电荷电场线分布规律可知d点场强比b点的场强大 A错B对 由对称性可知a b两点电势差等于b c两点间电势差 所以C对 a点电势高于c点电势 正电荷由高电势向低电势运动 电场力做正功 电势能减少 所以D错 2 2010 山东 某电场的电场线分布如图6 3 6所示 以下说法正确的是 A c点场强大于b点场强B a点电势高于b点电势C 若将一试探电荷 q由a点释放 它将沿电场线运动到b点D 若在d点再固定一点电荷 Q 将一试探电荷 q由a移至b的过程中 电势能减小 图6 3 6 BD 解析 根据电场线的疏密和方向可判断 A错 选项B正确 若将一试探电荷 q由a点释放 由力与运动的关系可知 它的运动轨迹不会与电场线重合 选项C错 将试探电荷 q由a移至b的过程中 原电场对试探电荷的作用力与在d点固定的点电荷 Q对试探电荷的作用力均做正功 试探电荷的电势能减小 D正确 3 2011 上海黄浦二模 如图6 3 7所示 虚线a b c代表电场中三个等势面 相邻等势面之间的电势差相等 即Uab Ubc 实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹 M N是这条轨迹上的两点 据此可知 A 三个等势面中的 a的电势最高B 带电质点在M点具有的电势能比在N点具有的电势能大C 带电质点通过M点时的动能比通过N点时大D 带电质点通过M点时的加速度比通过N点时大 图6 3 7 ABD 4 2011 上海崇明二模 在光滑的绝缘水平面上 有一个正方形abcd 顶点a c处分别固定一个正点电荷 电荷量相等 如图6 3 8所示 若将一个带负电的粒子置于b点 自由释放 粒子将沿着对角线bd往复运动 粒子从b点运动到d点的过程中 D A 先做匀加速运动 后做匀减速运动B 先从高电势到低电势 后从低电势到高电势C 电势能与机械能之和先增大 后减小D 电势能先减小 后增大 图6 3 8 5 如图6 3 9所示 MN为水平放置的金属板 板中央有一个小孔O 板下存在竖直向上的匀强电场 电场强度为E AB是一根长为l 质量为m的均匀带正电的绝缘细杆 现将杆下端置于O处 然后将杆由静止释放 杆运动过程中始终保持竖直 电场E不会影响细杆的电荷分布 当杆下落时速度达到最大 求 1 细杆带电荷量 2 杆下落的最大速度 3 若杆没有全部进入电场时速度减小为零 求此时杆下落的位移 图6 3 9 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全