第一章 微型专题2　电场能的性质.pptx

第一章　静电场微型专题2　电场能的性质[学习目标]1.理解电势、电势差、电势能的概念，会分析带电粒子在电场中运动时电势能等物理量的变化.2.会分析电势、电势能及电场力做功的综合问题.3.会用等分法确定等势面和电场方向.4.理解E—x、φ－x图象的意义，并会分析有关问题．内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关重点探究例1　(多选)如图1所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是 A.电子一定从A向B运动B.若aAaB，则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpBD.B点电势可能高于A点电势√√图1解析答案一、电场线、等势面和运动轨迹的综合解析　电子在电场中做曲线运动，虚线AB是电子只在电场力作用下的运动轨迹，电场力沿电场线指向曲线的凹侧，电场的方向与电子所受电场力的方向相反，如图所示.由所给条件无法判断电子的运动方向，故A错误；若aAaB，说明电子在A点受到的电场力较大，A点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，靠近M端为场源电荷的位置，应为正电荷，故B正确；无论Q为正电荷还是负电荷，一定有电势φAφB，电子电势能Ep＝－eφ，电势能是标量，所以一定有EpAEpB，故C正确，D错误.针对训练　(2017·江苏丹阳高级中学高二上学期期中)如图2所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在静电力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点，下列说法中正确的是 A.三个等势面中，等势面a的电势最高B.带电质点一定是从P点向Q点运动C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小图2√解析答案解析　由等势面画出电场线形状如图.根据轨迹判断受力指向曲线内侧，由于是正电荷，可判断出c电势最高，A错；带电质点运动方向无法判断，B错；等差等势面密集处场强大，P点场强大于Q点场强，P点加速度大于Q点加速度，C错；如从P向Q运动，电场力做正功，EkPEkQ，如从Q向P运动，电场力做负功，EkPEkQ，D正确.例2　在电场中把电荷量为2.0×10－9 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5×10－7 J，再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功4.0×10－7 J.(1)求A、C两点间电势差；答案　－125 V解析　WAC＝WAB＋WBC＝1.5×10－7 J－4.0×10－7 J＝－2.5×10－7 J解析答案二、电势、电势能、电场力做功的综合分析(2)电荷从A经B移到C，电势能的变化怎样？答案　电荷从A经B移到C，电势能先减少1.5×10－7 J，再增加4.0×10－7 J，从A到C，电势能增加2.5×10－7 J解析　在电场中把电荷量为2.0×10－9 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5×10－7 J，电势能减少1.5×10－7 J.再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功4.0×10－7 J，电势能增加4.0×10－7 J.从A到C，电势能增加2.5×10－7 J.解析答案例3　如图3所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2 .求：(1)小球滑到C点时的速度大小；图3解析答案解析　因为B、C两点电势相等，故小球从B到C运动的过程中电场力做的总功为零.(2)若以C点为零电势点，试确定A点的电势.又根据电场力做功与电势能的关系：W电＝EpA－EpC＝－qφA－(－qφC).又因为φC＝0，解析答案规律方法电场中的功能关系1.合力做功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔEk.这里的W合指合外力做的功.2.电场力做功决定带电体电势能的变化量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似.3.只有电场力做功时，带电体电势能与动能的总量不变，即Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2.这与只有重力做功时，物体的机械能守恒类似.1.在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场线方向的距离.由公式U＝Ed可以得到下面两个结论：结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝ ，如图4甲所示.结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示.图4三、用等分法确定