高中物理 静电场(四)电场能的性质学案.doc

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1、静电场(四)电场能的性质自主学习1.电势能、电势、电势差、等势面的概念⑴电势能:与重力势能一样,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫,规定零势点后,电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时。不同的电荷在同一点所具有的电势能不一样:。⑵电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势。电势的大小与试探电荷大小。定义式:,单位:伏特1V=1J/C意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。相对性:某点的电势与的选取有关。通常取无限远或大地的电势为。标量性:电势只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示比零电势高还是低。电场线也可判定电势

2、高低:沿着电场线方向,电势越来。⑶等势面:即电势相等的点构成的面。电场线与等势面。并由电势的等势面指向电势的等势面。沿等势面移动电荷,电场力功。⑷电势差U:电场中两间电势之差,也叫电压。,。2.电场力做功(1)静电力做功的特点:在电场中确定的两点间移动电荷时,它的电势能的变化量是确定的,移动电荷时电场力做的功也是确定的,和重力做功一样,与路径(只与这两点间有关)。(2)电场力做功与电势能改变的关系:静电力做正功,电势能,电势能转化为其它形式的能量;静电力做,电势能增加,其它形式的能转化为电势能。静电力做的功等于电势能的减少量:==或3.匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的

3、电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。或注意:①上式只适用于匀强电场。②d是沿场方向上的距离。电场能的性质典例探究典例1将一正电荷q=1×10-5C从无穷远处移向电场中M点,电场力做功为6.0×10-5J,若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处,电场力做功为7.0×10-5J,则⑴M、N两点的电势φm、φn之间关系正确的是()A.φm<φn<0B.φn<φm<0C.φn<φm<0D.φm>φn>0⑵NM两点间电势差为。⑶正电荷在M点的电势能为。负电荷在M点的电势能。典例2如图所示,匀强电场的方向水平向右。一个质量为m,电荷量为+q的小

4、球,以初速度v0从a点竖直向上射入电场中,小球通过电场中的b点时速度为2v0,方向恰好水平向右。由此可以判定⑴a、b两点间的电势差是()A.B.C.D.⑵从a到b,该电荷的电势能是增加了还是减少了?;改变了多少?。⑶该匀强电场的电场强度E等于。⑷粒子沿场强方向前进的距离为。电场能的性质名师点睛一、静电力做功及电势差、电势能的计算方法静电力做功与路径无关,只与初末位置有关。计算方法:1.用功的定义式W=FScosθ来计算(F为恒力,仅适用于匀强电场中)。2.用“静电力做的功等于电势能的减少量”来计算,即=q(φA-φB)=,适用于任何电场。但、均有正负,要带符号

5、进行运算。3.用由动能定理计算。竖直上升高度为。典例3如图,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知<。下列叙正确的是()A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做正功,电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加C.MN两点由于没在同一条电场线上,因而无法比较其电势高低D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿另一路径移回到M点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变典例4如图,在粗糙绝缘的水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块,小物块,在Q的电场中运动到

6、N点静止,则从M点运动到N点的过程中()A小物块所受电场力逐渐减小B小物块具有的电势能逐渐减小CM点的电势一定高于N点的电势D小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功典例5a、b中为竖直向上的电场线上的两点,一带电粒子在a点由静止释放,沿电场线向上运动,到b点时恰好速度为零,下列说法正确的是()A.带电粒子在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B.a点的电势比b点的电势高C.带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小D.a点的电场强度比b点的电场强度大二、电场中电势、电势能高低的判定1.根据场源电荷判断(取无穷远为0势点)离场源正电荷越近:电势越高(电势大于0),正检验电荷的

7、电势能qφ越大,负检验电荷的电势能qφ越小。离场源负电荷越近:电势越低(电势小于0),正检验电荷的电势能qφ越小,负检验电荷的电势能qφ越大。2.根据电场线判断电势、电场力做功判断电势能顺着电场线的方向,电势一定依次降低,与放入场中的检验电荷的正、负无关。而电势能qφ则与q有关。电场力对(正、负)电荷做正功,该电荷的电势能一定减少,由φ知当q为正时,电势φ亦减小,当q为负时,电势φ反而增加。典例6如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相

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