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        首页 高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第4节 电势能 电势与电势差

        高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第4节 电势能 电势与电势差.ppt

        高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第4节 …

        简介:本文档为《高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第4节 电势能 电势与电势差ppt》,可适用于人文社科领域

        .电势能是能量的一种?#38382;?#30001;电荷和电场所共有。.电场力做功与路径无关电场力做的功等于电荷电势能的减少量。.电场线的方向就是电势降落最快的方向。.电场线与等势面垂直并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。[自学教材].静电力做功的特点()在匀强电场中静电力做的功为:W=其中d为沿电场线方向的位移。()在电场中移动电荷时静电力做的功与无关只与有关。qEmiddotd路径始末位置.电势能()定义:电荷在电场中具有的势能。()静电力做功与电势能的关系:①静电力做的功等于电势能的表达式为:WAB=EpA-EpB。②电荷在某点的电势能等于把它从这点移到位置时静电力做的功。减少量零势能重点诠释()与重力势能类似电势能在选取零电势能位置后才能有确定的值。一般选取无限远处或大地作为零势能位置。若将无穷远处的电势能定为零则电荷在电场中某点的电势能的大小就等于将电荷从该点移到无穷远处电场力所做的功。()电场力做功一定伴随着电势能的变化电势能的变化只有通过电场力做功才能实现与其他力是否做功及做功多少无关。()同一个电荷在同一位置的电势能与零电势能位置的规定有关因此电势能是相对的。()电势能是能量的一种?#38382;?#30005;荷的电势能是由电荷和电场共有的。()电场力做的功只能决定电势能的变化量而不能决定电荷在电场中某点的电势能的大小。.一负电荷仅受静电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?#38477;?#30340;电场强度EA、EB?#26696;?#30005;荷在A、B?#38477;?#30340;电势能EpA、EpB之间的关系为(  )A.EA=EB      B.EAEBC.EpA=EpBD.EpAEpB解析:电荷做匀加速直线运动说明电荷所受静电力恒定由F=qE可知A、B?#38477;?#30005;场强度相等故A对B错。由于静电力做正功所以电势能减小即EpAEpB故C错D对。答案:AD自学教材电势能电荷量.电势()定义:电荷在电场中某一点的与它的的比值。()定义式:phi?#20581;?)单位:伏特(V)。()性质:电势是标量其大小与检验电荷无关只与电场中的位置有关。eqf(Ep,q).电势差()定义:电场中?#38477;?#30340;之差。()定义式:UAB=-=-UBA。()性质:电势差是标量其大小只与电场中?#38477;?#30340;位置有关与是否存在检验电荷无关。电势phiAphiB重点诠释.对电势的理解()电势的相对性:电势是相对的与电势零点的选取有关。只有先确定了电势零点才能确定电场中各点的电势。()电势的固有性:电势phi是表示电场能量属性的一个物理量由电场本身决定与是否放电荷、电荷的电性及电荷量均无关。()电势是标量:电势只有大小没有方向但有正负正值表示该点电势比零电势点高负值表示电势比零电势点低。()点电荷周围电势的高低:若规定无穷远处为零电势点时则正电荷产生的电场中各点的电势均为正值且越靠近正电荷的地方电势越高负电荷形成的电场则相反。.电势与电势差的关系电势phi电势差UAB=phiA-phiB区别①电场中某点的电势与零电势点的选取有关是相对量②电势由电场本身决定反映电场的能的性质①电场中?#38477;?#38388;的电势差与零电势点的选取无关是绝对量②电场中?#38477;?#38388;的电势差由电场和这?#38477;?#38388;的位置决定联系①标量可正可负②电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差③电势与电势差的单位相同皆为伏特(V).电场中有A、B?#38477;?#20854;电势分别为phiA和phiB场强分别为EA和EB。若phiAphiB则下列关于EA和EB的判断正确的是(  )A.EAEBB.EA=EBC.EAEBD.条件不足不能确定解析:在正点电荷的电场中phiAphiB时EAEB在负点电荷的电场中phiAphiB时EAEB在匀强电场中phiAphiB时EA=EB而题中没有给出电场的分布情况故不能确定EA与EB的大小关系。答案:D.定义电场中电势值相等的各点构成的曲面。.特点()在同一等势面内?#25105;飭降?#38388;移动电荷时静电力。()在空间没有电荷的地方两等势面不相交。自学教材不做功()电场线跟等势面并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。()在电场线的地方等差等势面密集。在电场线的地方等差等势面稀疏。()等势面是虚拟的、为描述电场的性质而假想的面。垂直密集稀疏重点诠释.等势面的应用()由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别。()由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。()由于等势面和电场线垂直若已知等势面的形状分布可以绘制电场线从而确定电场大体分布。()由等差等势面的疏密可以定性地确定某点场强的大小。.几种常见电场的等势面()点电荷电场的等势面如图--中虚线所示。图--()等量异种电荷的电场的等势面如图--甲所示过?#38477;?#30005;荷连线中点的中垂面是一个等势面。图--()等量同种电荷的电场的等势面如图--乙所示。()匀强电场的等势面是与电场线垂直的间隔相等且相互平行的一簇平面如图--所示。图--.关于等势面的说法正确的是(  )A.电荷在等势面上移动时由于不受电场力作用所?#36816;?#30005;场力不做功B.在同一个等势面上各点的场强大小相等C.两个不等电势的等势面可能相交D.若相邻两等势面的电势差相等则等势面的疏密程度能反映场强的大小答案:D解析:电荷在等势面上移动时静电力与等势面垂直静电力不做功A错误在同一等势面上各点的电势相等但场强大小不一定相等B错误等差等势面越密的地方电场越强D正确等势面相交处其电势相等故不等电势的等势面不可能相交C错误。例 有一带负电的点电荷从电场中的A点移动到B点时克服电场力做功times-J从B点移动到C点电场力做功times-J求:()若以A为零势能点点电荷在B、C?#38477;?#30340;电势能各为多少?点电荷在A、C?#38477;?#30340;电势能之差为多少?()若以B为零势能点点电荷在A、C?#38477;?#30340;电势能各为多少?在A、C?#38477;?#30340;电势能之差为多少?审题指导 解答本题时应注意以下?#38477;悖?)点电荷的电势能与零势能点的选取有关。()点电荷在电场中?#38477;?#38388;电势能的差值与零势能的选取无关。解析 ()以A为零势能点时由题意可知把点电荷从B点移动到A点电场力做功W=times-J所以点电荷在B点的电势能为EpB=W=times-J把点电荷从C点移动到A点电场力做功等于把点电荷从C点移动到B点、再从B点移动到A点电场力做功的代数和即W=-times-J+times-J=-times-J所以点电荷在C点的电势能为EpC=W=-times-JA、C?#38477;?#30340;电势能之差EpA-EpC=-(-times-J)=times-J。()以B为零势能点时把点电荷从A点移动到B点电场力做功W=-times-J点电荷在A点的电势能为EpA=W=-times-J从C点移动到B点电场力做功W=-times-J点电荷在C点的电势能为EpC=W=-times-JA、C?#38477;?#30340;电势能之差EpA-EpC=-times-J-(-times-J)=times-J。答案 见解析()求解电荷的电势能时往往是从电场力做功入手加以解决。()判定电势能增减的方法:①做功判定法:无论是哪种电荷只要电场力做正功电荷的电势能一定减少只要电场力做负功电荷的电势能一定增加。②电场线法:正电荷顺着电场线方向移动电势能一定减小逆着电场线方向移动电势能一定增加负电荷顺着电场线方向移动电势能一定增加逆着电场线方向移动电势能一定减小。③电性判定法?#21644;?#31181;电荷靠近时电势能增大远离时电势能减小异种电荷靠近时电势能减小远离时电势能增大。.如图--所示在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点分别把+q和-q的试探电荷依次放在三点上关于它们所具有的电势能E的正确说法是(  )A.放上+q时它们的电势能EAEBECB.放上+q时它们的电势能EAEBECC.放上-q时它们的电势能EAEBECD.放上-q时它们的电势能EAEBEC图--解析:放上+q时电荷?#28216;?#32622;ArarrBrarrC都是电场力做正功电势能应减小可见EAEBEC。放上-q时电荷?#28216;?#32622;ArarrBrarrC都是克服电场力做功电荷的电势能应增大即EAEBEC?#25910;?#30830;选项为A、D。答案:AD例 有一个带电荷量q=-times-C的点电荷?#24189;?#30005;场中的A点移到B点电荷克服静电力做times-J的功从B点移到C点静电力对电荷做times-J的功问:()AB、BC、CA间电势差各为多少?()如以B点电势为零则A、C?#38477;?#30340;电势各为多少?电荷在A、C?#38477;?#30340;电势能各为多少?审题指导 解答本题时应注意以下三点:()电荷克服电场力做功的含义。()电势差与电场力做功的大小关系。()电势差与电势的关系。解析 ()法一:先求电势差的绝对值再判断正、负。|UAB|=eqf(|WAB|,|q|)=eqf(times-,times-)V=V因负电荷从A移到B克服静电力做功必是从高电势点移?#38477;?#30005;势点即phiAphiBUAB=V。|UBC|=eqf(|WBC|,|q|)=eqf(times-,times-)V=V因负电荷从B移到C静电力做正功必是从低电势点移到高电势点即phiBphiC。UBC=-VUCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=V-V=V。法二:直接代入数?#30331;?#35299;。电荷由A移向B克服静电力做功即静电力做负功WAB=-times-JUAB=eqf(WAB,q)=eqf(-times-,-times-)V=VUBC=eqf(WBC,q)=eqf(times-,-times-)V=-VUCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=V-V=V。()若phiB=由UAB=phiA-phiB得phiA=UAB=V由UBC=phiB-phiC得phiC=phiB-UBC=-(-)V=V电荷在A点的电势能EpA=qphiA=-times-timesJ=-times-J电荷在C点的电势能EpC=qphiC=-times-timesJ=-times-J。答案 ()V -V V()V V -times-J -times-J()公式UAB=eqf(WAB,q)中各量应代入代数值计算若代入绝对值计算则只能求出电势差的绝对值。()?#38477;?#38388;电势差的求法有两种:①利用公式UAB=eqf(WAB,q)计算②利用电势差的定义式UAB=phiA-phiB计算。()求电势差时必须明确?#29287;降?#38388;的电势差AB间的电势差记为UABBA间的电势差记为UBA且UAB=-UBA。.如图--所示为一匀强电场场强E=timesNC现让一个电荷量q=times-C的负电荷沿电场方向从M点移到N点MN间的距离x=cm。试求:()电荷从M点移到N点电势能的变化()M、N?#38477;?#38388;的电势差。图--答案:()增加了times-J ()V解析:()电荷克服电场力做功为W=Fx=qEx=times-timestimestimesJ=times-J即电荷电势能增加了times-J。()从M点到N点电荷克服电场力做功即电场力对电荷做负功即WMN=-times-J则M、N?#38477;?#38388;的电势差为UMN=eqf(WMN,-q)=eqf(-times-,-times-)V=V。例 (middot江苏高考)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--所?#23601;?#20013;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--思路点拨 eqx(aal(粒子运动,轨迹))rarreqx(aal(粒子受,力方向))rarreqx(aal(粒子电性及,做功情况))rarreqx(aal(粒子速度及,电势能变化))解析 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面可大致画出电场线的形状粒子在电场力的作用下轨迹向下弯曲根据曲线运动的特点可?#36816;?#26126;电场力指向轨迹内侧与场强方向相反所以粒子带负电A正确等势面先是平行等距后变得稀疏则电场强度先是匀强电场后场强变小即电场力先不变后变小B正确根据电场力做功W=qU电场力做负功所以粒子速度减小C错误电场力始终做负功由功能关系可知粒子的电势能始终增加所以D错误。答案 AB()根据带电粒子的运动轨迹分析有关问题时隐含条件往往是电荷所受电场力方向确定。这是根据ldquo带电粒子的运动轨迹一定夹在速度方向和合外力(这里是电场力)方向之间rdquo得出的分析问题时要注意挖掘隐含条件。()等势面的疏密对应电场的弱强并且等势面上各处均与该点的电场线垂直。.如图--所?#23601;?#20013;实线表示一匀强电场的电场线一带负电荷的粒?#30001;?#20837;电场虚线是它的运动轨迹a、b是轨迹上的?#38477;?#33509;粒子所受重力不计则下?#20449;?#26029;中正确的是(  )A.电场线方向向下B.粒子一定从a点运动到b点C.a点电势比b点电势高D.粒子在a点的电势能大于在b点的电势能图--解析:无论粒子从a点或者从b点射入电场由于运动轨迹向下弯曲说明粒子受电场力方向向下可判明电场线的方向向上而不是向下A错误粒子既可?#28304;觓点运动到b点?#37096;梢源觔点运动到a点B错误由于顺着电场线方向电势降低故有phiaphibC错误负电荷逆着电场线方向运动时电势能减小顺着电场线方向运动时电势能增加因而粒子在a点的电势能大于在b点的电势能D正确。答案:D

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