幻灯片 16、2 电场能的性质
高三总复习 选修3-1
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幻灯片 2一、电势差UAB
(1)定义：
电荷在电场中，由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值WAB/q，叫做A、B两点间的电势差，用UAB表示．
(2)定义式：UAB＝WAB/q,
(3)单位：伏特，1 V＝1 J/C.
(4)标量：有正负，正负不表示方向，只表示电势的高低．
UAB=-UBA．
若只关心AB两点间电势差的大小，而不区分UAB与UBA ，电势差取正值，简写成正值U
电势差与零电势选择无关
电势差可用静电计检测。静电计指针偏角越大，则电势差越大
UAB=5V,则UBA=-5V,U=5V．
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幻灯片 3(2)匀强电场中，W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移．
二、电场力做功与电势能
与重力做功相似，由始末位置决定，与电荷经过的路径无关．
2、电场力做功的计算公式 zx``x````k
(1)普遍适用公式:WAB＝qUAB
电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加．
1．电场力做功特点
3．电场力做功是电势能变化的量度
电场力做功等于电势能变化的负值，即WAB＝EpA－EpB.
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幻灯片 4二、电场力做功与电势能
电荷在某点具有的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功．
电势能具有相对性，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．
4．电势能定义
5．电势能表达式
电势能有放在电场中的电荷和电场共同决定，没有电荷的地方没用电势能，正电荷在电势的地方电势能高，在电势低得地方电势能低，负电荷则相反
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幻灯片 5三、电势
电场中某点的电势等于该点与零电势点的电势差
(2)定义式：
(3)单位：伏特V
(4)标量：但有正负．电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低．具有相对性，讨论电势大小必须先选定零电势。
数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功
(1)定义：
电荷在电场中点某点电势能跟电荷量的比值．
(5)顺着电场线方向电势越来越低，电场线是电势降落最快的方向，但电势与电场强度大小没有必然的联系：某点电势为零，电场强度不应定为零，反之亦然。
电场中某点的电势由原电场决定，与q无关
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幻灯片 6----
幻灯片 7四．等势面
1、定义：电场中电势相等的的点构成的面
2、等势面的特点 zx``x```k
a．等势面一定跟电场线垂直
b．电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面；
c．任意两等势面都不会相交
d．在同一等势面上移动，电场力不做功
e．等差等势面越密的地方，电场强度越大
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幻灯片 83、几种常见典型电场中的等势面：
①匀强电场
垂直于电场线的一簇平面
②点电荷的电场
以点电荷为球心的一簇球面
离点电荷越近，等势面越密
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幻灯片 93、几种常见典型电场中的等势面：
③等量异种点电荷的电场
连线中垂面上的电势为零
④等量同种正点电荷的电场
连线上，中点电势最低
中垂线上，中点电势最高
以无穷远处为零势，中垂线上中点电势不为零
正电势
正电势
零势面
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幻灯片 10⑤带电导体的电场
与导体形状类似的等势面，导体是等势体
3、几种常见典型电场中的等势面：
电场线垂直导体表面，尖端电场线密集，场强大，越远等势面越接近球面
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幻灯片 11五、电势差与电场强度关系
注意：
(1)该式只适用于匀强电场，对于非匀强电场只作定性分析；
(2)d是沿电场方向上的距离．
(3)电场方向是电势降低最快的方向．在匀强电场中，电势降低是均匀的
zx``xk
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幻灯片 121.［2009年高考全国理综卷Ⅰ］如图所示，一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN。P点在y轴右侧，MP⊥ON。则( )
A.M点的电势比P点的电势高
B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功
C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差
D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动
A D
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幻灯片 132、如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有 M、 N两点，已知MQ＜NQ。下列叙述正确的是( )
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.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少
D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到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
A D
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幻灯片 143、如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。则 （ ）
A．a一定带正电，b一定带负电
B．a的速度将减小，b的速度将增加
C．a的加速度将减小，b的加速度将增加
D．两个粒子的电势能一个增加一个减小
C
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幻灯片 154. (2010年高考山东理综卷改编)某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( )
A．c点场强大于b点场强
B．a点电势低于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
D
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幻灯片 165、图中a、b中为竖直方向的电场线上的两点，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，下列说法中正确的是( )
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
AD
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幻灯片 176、如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为ΦA=15 VφB=3V,φC=-3 V，由此可得D点电势φD= _ __V。
9
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幻灯片 187、如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷＋Q.a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点，aecf平面与电场线平行，bedf平面与电场线垂直，则下列说法中正确的是( )
A．b、d两点的电场强度相同
B．a点的电势等于f点的电势
C．点电荷＋q在球面上任意两点之间移动时，电场力一定做功
D．将点电荷＋q在球面上任意两点之间移动，从球面上a点移动到c点电势能变化量一定最大
D
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幻灯片 198、（德州市2008届质检）如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，A、B、C三点的电势分别为1V、2V、5V。则下列下列中正确的是（ ）
A、D、E、F三点的电势分别为7V、6V、3V
B、电荷量为1.6×10-19C的正点电荷在D点的电势能为1.12×10-18J
C、将电荷量为1.6×10-19C的正点电荷从E点移到F点，电场力做的功为3.2×10-19J
D、将电荷量为1.6×10-19C的负点电荷从F点移到A点，电荷的电势能减少了3.2×10-19J
AB
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幻灯片 209、为使带负电的点电荷q(不计重力)在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F，如图所示，若AB＝0.4m，α＝37°，q＝－3×10－7C，F＝1.5×10－4N，A点电势φA＝100V.(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势值．(2)求q在由A到B的过程中电势能改变了多少？
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幻灯片 21----
幻灯片 2210、如图所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直，下列说法正确的是( )
A．AD两点间电势差UAD与AA′两点间电势差UAA′相等
B．带正电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点电场力做正功
C．带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点，电势能减小
D．同一带电粒子从A点沿对角线移到C′点与从A点沿路径A→B→B′移动到B′电场力做功相同
BD
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幻灯片 23 11、如图中虚线所示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仅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,它的动能应为( )
A.8 eV B.13 eV
C.20 eV D.34 eV
C
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幻灯片 2412、如图所示，一条长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带电小球；将它置于匀强电场中．电场强度大小为E，方向水平向右．已知当细线离开竖直位置的偏角为θ时，小球处于平衡状态．现使小球拉紧细线(细线的形变可忽略且小球电荷量不变)，从A点移至B点，然后将小球由静止释放，在小球从B点返回A点过程，小球动能的增量ΔEk与重力势能的增量ΔEp比较，下列判断中正确的是( )
A．ΔEk一定大于ΔEp
B．ΔEk一定小于ΔEp
C．ΔEk一定等于ΔEp
D．ΔEk可能等于ΔEp
A
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幻灯片 25----
幻灯片 2613. （2009.上海物理）位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则 ( )
A. a点和b点的电场强度相同
B. 正电荷从c点移到d点，电场力做正功
C. 负电荷从a点移到c点，电场力做正功
D. 正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大
CD
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幻灯片 2714、如图所示，A、B、O、C为同一竖直平面内的四点，其中A、B、O沿同一竖直线，B、C同在以O为圆心的圆周(用虚线表示)上，沿AC方向固定有一光滑绝缘细杆L，在O点固定放置一带负电的小球．现有两个质量和电荷量都相同的带正电的小球a、b，先将小球a穿在细杆上，让其从A点由静止开始沿杆下滑，后使b从A点由静止开始沿竖直方向下落．各带电小球均可视为点电荷，则下列说法中正确的是
( )
A．从A点到C点，小球a做匀速运动
B．小球a在C点的动能大于小球b在B点的动能
C．从A点到C点，小球a的机械能先增大后减小，但机械能与电势能之和不变
D．小球a从A点到C点的过程中电场力做的功大于小球b从A点到B点的过程中电场力做的功
BC
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幻灯片 2815、如图所示，倾角为30°的直角三角形底边为2l，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨．现在底边中点O处固定一正电荷Q，让一个质量为m的带正电的电荷q从斜面顶端A沿斜面加速滑下(不脱离斜面)．已测得它滑到斜边上的垂足D处的速度为v，加速度为a，方向沿斜面向下，问该质点滑到斜边底端C点时的速度和加速度各为多少？
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幻灯片 29----
幻灯片 3016．(2010·嘉兴一模)一半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在水平向右、场强为E的匀强电场中，如图所示，环上a、c的竖直直径的两端，b、d是水平直径的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动，已知小球自a点由静止释放，沿abc运动到d点时的速度恰好为零，由此可知( )
A．小球在d点时的加速度为零
B．小球在c点时机械能最大
C．小球在b点时电势能最大
D．小球在b点和c点时的动能相同
D
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幻灯片 31----
幻灯片 32----
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