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1、2010届高考物理电学专题复习系列课件2021/8/9 星期一105电场能的性质2021/8/9 星期一2电场能的性质要点疑点考点课 前 热 身能力思维方法延伸拓展2021/8/9 星期一3要点疑点考点一、电势差与电势 1.电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力做功与电量的比值WAB/q，叫做A、B两点间的电势差.用公式表示即为：UAB=WAB/q 2.电势差是描述电场中能的性质的物理量，它只与电场本身的性质有关，与试探电荷和零电势面的选取无关，是个绝对量.2021/8/9 星期一4要点疑点考点 3.电势也是描述电场基本性质的物理量，是相对量.电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动
2、到参考点（即零电势点）时电场力所做的功.在一个静电场中，只有规定了零电势后才能确定其他各点的电势.通常取无穷远处电势为0；实际应用中常取大地电势为0.4.电势差、电势的单位都为V，1V=1J/C.2021/8/9 星期一5要点疑点考点 5.电势差、电势都是标量，但有正负.电势的正、负表示比零电势高还是低；电势差规定为UAB=A-B，其正负表示A、B两点电势的高低关系，显然，UAB=-UBA 6.电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面，也是人为假想的一种描述手段，实际不存在.2021/8/9 星期一6要点疑点考点二、电势能及电场力做功W与电势能变化的关系 1.电荷在电场中具有电势能.一个电量为q
3、的电荷处在电势为的地方时，它具有的电势能可用=q计算.具体计算时，、q、都有正负.由于电势具有相对性，故电势能的值也只有相对意义.2.如果规定无穷远处电势为零，则正点电荷中电势都为正值.正负电荷在其中的电势能就分别是正值和负值.负点电荷电场中各点电势却为负值.正、负电荷在其中的电势能就分别是负值和正值.2021/8/9 星期一7要点疑点考点 3.与W间关系：电场力作正功，电势能减少；电场力作负功，电势能增加，即W=-.4.匀强电场中可用W=Fscos计算电场力做功.5.在一切电场中计算电场力做功均可使用公式：WAB=qUAB，具体计算时，q、UAB均有正负，故计算得到的WAB也有正负.6.电场
4、力做功与重力作功一样，只与始末位置有关，与路径无关.2021/8/9 星期一8要点疑点考点三、电场线与等势面、场强与电势差的关系 1.电场线方向也可以反映电场中各点电势高低，沿电场线方向电势降低，而且是降低最快(空间比较)的方向.2.电场线总与等势面垂直；按相同标准，电场线越密的地方，等势面也越密.2021/8/9 星期一9要点疑点考点 3.在同一等势面上，任何两点之间的电势差一定为0，移动电荷时电场力做功也一定为0.4.电场中某一点的电势大小与场强大小无直接关系，但匀强电场中两点之间，有U=Ed，式中各量都以绝对值代入，d指两点之间沿场强方向的距离.2021/8/9 星期一10课 前 热 身
5、1.下列说法中正确的是(D)A.电场线密处场强大，电势高B.沿电场线方向场强减少，电势降低C.在电势高处电荷具有的电势能大D.场强为0处，电势不一定为02021/8/9 星期一11课 前 热 身2.关于电场强度的概念，下列说法中正确的是(AD)A.电场强度的方向是指向电势降低最快的方向B.电场强度的方向是指向电势降低最大的方向C.电场强度在数值上等于电势差与距离的比值D.电场强度在数值上等于沿匀强场强方向每单位距离上的电势差2021/8/9 星期一12课 前 热 身3.把一试探电荷q=10-10C放在某一电场中A点，具有电势能为10-8J，则该点的电势为A=100V；若在该点放入另一电荷q=2
6、10-10C，则该点电势为A=100V.2021/8/9 星期一13课 前 热 身4.在上一课时的“课前热身”第4题的四个图中分别画出电势差依次相等的几个等势面的大致分布，并比较每一个图中各点电势的高低变化情况.2021/8/9 星期一14能力思维方法【例1】如图9-2-1所示，P、Q是两个电量相等的正的点电荷，它们连接的中点是O，A、B是中垂线上的两点，OAOB.用EA、EB、A、B分别表示A、B两点的场强和电势，则()2021/8/9 星期一15能力思维方法A.EA一定大于EB，A一定大于BB.EA不一定大于EB，A一定大于BC.EA一定大于EB，A不一定大于B D.EA不一定大于EB，A
7、不一定大于B2021/8/9 星期一16能力思维方法【解析】点电荷的场强E=kq/r2是矢量，所以A、B两点的场强是P、Q两点在该处产生场强的矢量和.A点距P、Q两点距离小于B点距P、Q两点距离，但同时两矢量的夹角A点的较B点的要大，所以EA不一定大于EB，排除A、C选项.由等量同种电荷产生的电场中电场线分布可知此题中A、B段场强方向为由A指向B所以AB.【答案】B2021/8/9 星期一17能力思维方法【解题回顾】关于A、B两点场强的比较还可以根据这条中垂线上场强的大小关系比较，O点和无穷远处场强为0，沿此中垂线由O点到无穷远处场强应先增大后减小，A、B两点分别处在哪一阶段呢?2021/8/
8、9 星期一18能力思维方法【例2】如图9-2-2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A=15V,B=3V,C=-3V,由此可得D点电势D=9 V.2021/8/9 星期一19能力思维方法【解析】点如图9-2-3所示，连接A、C两点，取D、B为AC的三等分点，UAC=18V，D点电势为9V，B电势为3V，B点与B点等势，将等势的两点连起成一等势面BB，连接DD，可以证明DDBB.所以DD也是一个等势面，所以D点电势D=D=9V.2021/8/9 星期一20能力思维方法【解题回顾】根据已知几个点电势值，利用等分法在电场中找等势点，是解决此类问题的最基本
9、也是最有效的方法，但不是惟一方法.例如，由本题条件可知该电场方向为斜向下，设场强E与AB成角，正方形边长为d，如图9-2-4所示，2021/8/9 星期一21能力思维方法 则UBC=Edsin=3-(-3)=6V，UAD=Edsin=15-UD.由两式可解得UD=9V，另外，还可根据匀强电场沿任何同一方向在空间上是均匀变化的，所以有UAB=UDC，也可求得UD=9V.可见只要对所学知识灵活运用，方法是很多的.2021/8/9 星期一22能力思维方法【例3】如图9-2-5所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点，质量为m，带电量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度
10、下滑.已知q Q,AB=h，小球滑到B点时速度大小为 .图9-2-52021/8/9 星期一23能力思维方法求：(1)小球由A到B过程中电场力做的功；(2)AC两点的电势差.2021/8/9 星期一24能力思维方法【解析】(1)对于小球由AB的过程，重力对其做正功，又由正点电荷的电场分布及方向可知，电场力对其做正功.小球由静止下滑，则由动能定理，有 mgh+W电=1/2mvB2-0 W电=1/2m3gh-mgh=1/2mgh(2)由图可知，B、C在同一等势面上，所以A、C两点的电势差等于A、B两点的电势差，由A到B的过程中，电场力对小球做功W电=qUAB，所以:UAB=W电/q=(1/2mgh
11、)/q=mgh/2q2021/8/9 星期一25能力思维方法【解题回顾】W=qU在非匀强电场中也同样适用，这是在电学中处理变力做功的有力武器，另外，常见电场的一些特点(如本题中B=C)也是解题的关键条件.2021/8/9 星期一26延伸拓展【例5】如图9-2-7所示，在水平桌面上放置一个由两根绝缘棒组成的“V”形竖直导轨，棒上各穿上一个可沿棒无摩擦滑动的、质量为m=40g、带电量为q=210-6C的正电荷小球(可看做点电荷)，将小球从同一高度(0.05m)的A、B两点由静止释放(g=10m/s2).2021/8/9 星期一27延伸拓展(1)两小球相距多远时速度达到最大.(2)两球同时到达最高点
12、时相距L=1.8m，系统电势能比释放时少多少?2021/8/9 星期一28延伸拓展【解析】(1)设两球相距L1时速度达最大，此时合力为0，其中一个小球受力如图9-2-8所示，FA为A球受库仑力，则：FA=mgtan45=mg由库仑定律：FA=kq1q2/L12021/8/9 星期一29延伸拓展由、得:2021/8/9 星期一30延伸拓展 (2)两球达最高点时速度为0，释放时离桌面高度为h1=0.05m，最高点时离桌面高度为h2=L/2tan45，则两球在上升过程的能量变化情况为：动能的变化Ek=0，重力势能的变化量Ep=2mg(h2-h1).设电势能变化量为，则由能的转化和守恒定律知：Ek+Ep+=0，则：=-Ep=2mg(h1-h2)=-24010-310(1.8/2tan45-0.05)=-0.68J.即系统的电势能减少了0.68J.2021/8/9 星期一31再见2021/8/9 星期一322021/8/9 星期一33