1、第二节 电场的能的性质 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第二节 电场的能的性质 基础知识梳理 基础知识梳理 一、电场力做功和电势能的变化1电场力做功：在电场中移动电荷时，电场力做的功只与起始位置和终止位置有关，与电荷经过的_无关2电势能：电荷在电场中也具有势能，叫做电势能，用Ep表示3电场力做功与电势能的关系(1)静电力做的功等于电势能的_量，即WABEpAEpB.路径 减少(2)电荷在某点具有的电势能等于静电力把它从该点移动到_位置时所做的功即电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷_的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零二、电势、等势面、电势差1电势(1)定义：电荷
2、在电场中某一点的_与它的_的比值(2)表达式：.零势能 无限远处 电势能 电荷量 Epq2等势面(1)定义：电场中_的各点构成的面(2)特点：在等势面上移动电荷，电场力不做功等势面一定与电场线垂直，即与场强方向_电场线总是由_的等势面指向电势低的等势面等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方，电场线越密)电势相同 垂直 电势高 任意两等势面不相交3电势差(1)定义：电场中两点间_的差值(2)表达式：UABAB.(3)电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿_的距离的乘积，即UABEd.特别提示：电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电势是
3、相对量，电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差是绝对量，与零电势点的选取无关电势 电场方向 三、静电平衡导体的特点1导体内部场强处处为零；2导体是一等势体，表面为一等势面特别提示：导体表面尖锐处，电荷分布密集，场强大课堂互动讲练 一、电场力做功和电场中的功能关系1电场力做功的计算方法(1)由公式WFlcos计算，此公式只适用于匀强电场可变形为WqEd(dlcos)，式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移.(2)由电场力做功与电势能改变的关系计算：WEpqU.计算时有两种方法：三个量都取绝对值，先计算出功的数值然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功，还是克服电
4、场力做功代入符号，将公式写成WABqUAB，特别是在比较A、B两点电势高低时更为方便：先计算UABWAB/q，若UAB0，即AB0，则AB；若UAB0，即AB0，则A0，则AB，若UAB0，则AOB.一带负电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示，设M、N两点的场强大小分别为EM、EN，电势分别为M、N.下列判断中正确的是()图624 AB点电荷一定带正电BEMND此试探电荷在M处的电势能小于N处的电势能解析：选AB.由轨迹可见，电场力偏右，说明B一定带正电，A对；题中所述等量异种电荷，对M、N两点电势和场强就较容易判断，M点电势低，场强小，但负电荷在M点电势能大，所以B正确，C、D
5、错误如图625所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中的三个点已知A12 V，B6 V，C6 V试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线若将一个电子从A点移到B点，电场力做多少电子伏特的功？等分法求电势 例2图625【思路点拨】由于电场线与等势面垂直，而且在匀强电场中与等势点连线垂直的线一定是电场线电势相等的点可以根据匀强电场电势均匀降低的特点，把线段等分来寻找。【解析】如图626所示，用虚线连接AC.因A12 V，C6 V，把AC线段分为三等份，得D点的电势D6 V，图626 连接DB，则DB为一条等势线，可以画出与等势线垂直的电场线，如图中
6、实线所示，电势降低的方向为场强方向将一电子从A点移到B点，电场力做的功WeUABe(126)V6 eV.【答案】如图626所示 6 eV【方法技巧】用“等分法”求该等势点，一般先连接电势最高最低点成线段，然后在这条线段上找与另一点等势的点变式训练2 如图627所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别是A15 V，B3 V，C3 V，由此可推断D点电势D是多少？图627 解析：法一：运用等势面跟电场线垂直，匀强电场的等势面和电场线都是等间距的平行的直线，可以先选取一条直线，在直线上找出与A、B、C、D四点对应电势相等的点，由此确定与D点等势的电势，从而确定D点的
7、电势根据 A、B、C 三点电势的特点，连接 AC 并在 AC 连线上取 M、N 两点，使 AMMNNC，如图所示，尽管 AC 不一定是场强方向，但可以肯定 UAMUMNUNC.AC31533V6 V.由此可知，N3 V，M9 V，故 B、N 两点在同一等势线上，根据几何知识不难证明MD 平行于 BN，即 MD 也为等势线，所以 DM9 V.法二：由匀强电场的特点知，在匀强电场中，相互平行的相等的线段的两端点电势差相等，故有UABUDC.ABDC，所以D9 V.答案：9 V如图628所示，在O点放置一个正电荷在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落
8、下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，BOC30，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，试求：电场中的能量问题 例3图628(1)小球通过C点的速度大小(2)小球由A到C的过程中电势能的增加量【解析】(1)因 B、C 两点电势相等，小球由 B 到 C 只有重力做功，由动能定理得：mgRsin3012mv2C12mv2得：vCv2gR.(2)由 A 到 C 应用动能定理得：WACmgh12mv2C0得：WAC12mv2Cmgh12mv212mgRmgh.EPWACmgh12mv212mgR【答案】(1)v2gR(
9、2)mgh12mv212mgR【规律总结】在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒，有时也会用到功能关系应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)应用能量守恒解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系变式训练3 如图629所示，虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为8 eV时，它的动能应为()图629 A8 eV B13 eVC
10、20 eV D34 eV解析：选C.由于正电荷由a到b动能减小了21 eV，而电场中机械能和电势能总和不变，故在等势面3的动能应为12 eV，总能量为12 eV012 eV.当在所求位置时，因为电势能为8 eV，所以动能为12 eV(8 eV)20 eV，故应选C.(满分样板 15分)(2011年大连测试)一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图6210所示的水平向右的匀强电场中，开始时，将线与小球拉成水平，然后释放，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60角时，小球到达B点速度恰好为零试求：力电综合问题分析 例4图6210(1)AB两点的电势差UAB；(2)匀强
11、电场的场强大小；(3)小球到达B点时，细线对小球的拉力大小【思路点拨】对带电小球由A到B的过程应用动能定理可求出AB间的电势差UAB，再根据UEd可求出电场强度；由小球到达B点时的速度为零，沿半径方向的合力为零可求出细线对小球的拉力解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！(1)小球下落过程中重力和电场力做功，由动能定理得：mgLsin60UABq0(3 分)UAB 3mgL2q.(2 分)(2)根据匀强电场中电势差和场强的关系知：UBAUABEL(1cos60)(3 分)EUBAL1cos60 3mgq.(2 分)(3)在 B 点对小球受力分析如图 6211 所示由圆周运动知：FTEqcosmgsinmv2BL (3 分)其中 Eq 3mg因为 vB0，故FTEqcos60mgsin600FTEqcos60mgsin60 3mg.(2 分)图6211【易误警示】小球到达B点的速度为零，但不是平衡状态由B点小球合力为零求出电场强度的大小，再求电势差的大小，是解答此题时常见的错误【答案】(1)3mgL2q(2)3mgq(3)3mg知能优化演练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用
