物理選修31課件14

(對應(yīng)學(xué)生用書P11)1．知道電場力做功的特點和電勢能的概念．2．理解電場力做功與電勢能變化的關(guān)系．3．知道電勢的定義方法及其相對性．4．知道等勢面的概念，知道電荷在等勢面上運動電場力不做功．物理選修31課件14(對應(yīng)學(xué)生用書P11)地球表面及其附近的物體都受到重力的作用，因重力做功與路徑無關(guān)，僅與物體的初、末位置有關(guān)，所以物體具有一種和位置有關(guān)的能量——重力勢能，如圖，火箭上升，重力勢能增加．電荷在電場中受到電場力的作用，電場力做功是否與路徑無關(guān)，電荷在電場中是否也具有一種和位置有關(guān)的能量呢？提示：有，電勢能．物理選修31課件14(對應(yīng)學(xué)生用書P11)一、靜電力做功的特點靜電力做的功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與移動的路徑無關(guān)，可見靜電力做功與重力做功相似．物理選修31課件14二、電勢能1．概念：電荷在電場中具有的勢能．靜電力做的功等于電勢能的減少量，用公式表示W(wǎng)AB＝EpA－EpB.2．與電場力做功的關(guān)系：電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移動到零勢能位置時靜電力所做的功．3．相對性：電勢能是相對的．通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零．二、電勢能問題探究1：將某電荷在一電場中由A點移到B點，若選不同的點作零勢能參考點，表示A點(或B點)電勢能的大小相同嗎？表示從A到B過程電勢能的變化相同嗎？提示：由于電勢能具有相對性．選擇不同的點作零勢能參考點，表示同一點A(或B)的電勢能大小可能不相同，但在同一過程中如由A到B，電場力做功相同，電勢能的變化相同．問題探究1：將某電荷在一電場中由A點移到B點，若選不同的點作物理選修31課件14問題探究2：如圖，電場線方向未知，將一電子從M點移至N點，電勢能增加，如何判斷M、N兩點電勢高低？提示：方法一先判斷電場線的方向，再確定電勢高低．由于電勢能增加，電場力一定做負(fù)功，而負(fù)電荷受到電場力的方向和電場強度方向相反，電場強度方向應(yīng)是由M到N，因此電場線方向是從M到N.沿電場線方向電勢越來越低，故M點電勢比N點高．方法二利用電勢能判斷負(fù)電荷在電勢越高的地方電勢能越小，而本題已知條件是負(fù)電荷在M點電勢能較小，所以M點電勢高．問題探究2：如圖，電場線方向未知，將一電子從M點移至N點，電四、等勢面1．定義：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面．2．等勢面的特點(1)在同一等勢面上移動電荷時靜電力不做功．(2)電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．(3)電場強度越大的地方，等差等勢面越密集(4)等勢面不相交四、等勢面(對應(yīng)學(xué)生用書P12)要點一靜電力的功與電勢能變化的關(guān)系

1.靜電力做功的特點(1)在電場中移動電荷時，靜電力做的功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)．(2)在勻強電場中，靜電力做的功為W＝qEd，其中d為沿電場線方向的位移．物理選修31課件142.靜電力的功與電勢能的關(guān)系(1)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：WAB＝EpA－EpB靜電力做正功時，WAB>0，EpA>EpB，電勢能減少；靜電力做負(fù)功時，WAB<0，EpA<EpB，電勢能增加．(2)在同一電場中，同樣從A點到B點，移動正電荷與移動負(fù)電荷，正、負(fù)電荷電勢能的變化是相反的．2.靜電力的功與電勢能的關(guān)系

在任何電場中，靜電力移動電荷所做的功，只與始點和末點的位置有關(guān)，而與電荷運動路徑無關(guān)．如在電場中沿閉合路徑移動一周，則靜電力做功為零．物理選修31課件14例1一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中虛線所示，電場方向豎直向下，若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為()A．動能減小B．電勢能增加C．動能和電勢能之和減少D．重力勢能和電勢能之和增加例1一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中虛線所示，電場[解析]

本題考查了電場力做功與電勢能變化的規(guī)律關(guān)系．由軌跡的彎曲方向和合力指向曲線的凹側(cè)知，電場力大于重力且方向豎直向上．因為重力向下，合外力向上，故帶電油滴從a運動到b的過程中，合力做正功，動能增加，A錯．電場力做正功，電勢能減少，B錯．重力做負(fù)功，重力勢能增加．由能量守恒知，動能、重力勢能和電勢能總量守恒，所以動能和電勢能之和減少，C正確．而重力勢能和電勢能之和也應(yīng)減少，D錯．[答案]

C[名師點撥]

功是能量轉(zhuǎn)化的量度，但要理解并區(qū)別電場力的功與電勢能變化的關(guān)系、合外力的功與動能變化的關(guān)系(動能定理)，即搞清功與能的變化的對應(yīng)關(guān)系．[解析]本題考查了電場力做功與電勢能變化的規(guī)律關(guān)系．由軌跡質(zhì)量為m的帶電小球射入勻強電場后，以方向豎直向上、大小為2g的加速度向下運動，在小球下落h的過程中()A．小球的重力勢能減少了2mghB．小球的動能減少了2mghC．電場力做負(fù)功2mghD．小球的電勢能增加了3mgh物理選修31課件14[解析]

本題通過以下表格分析[答案]

BD[解析]本題通過以下表格分析要點二電勢高低與電勢能大小的判斷方法1.場源電荷判斷法：離場源正電荷越近，電勢越高，檢驗正電荷的電勢能越大，檢驗負(fù)電荷的電勢能越?。浑x場源負(fù)電荷越近，電勢越低，檢驗正電荷的電勢能越小，檢驗負(fù)電荷的電勢能越大．2．電場線法：順著電場線的方向，電勢逐漸降低，檢驗正電荷的電勢能減少，檢驗負(fù)電荷的電勢能增加；逆著電場線的方向，電勢逐漸升高，檢驗正電荷的電勢能增加，檢驗負(fù)電荷的電勢能減少．要點二電勢高低與電勢能大小的判斷方法3．電場力做功判斷法：電場力對正電荷做正功時電勢能減少，電勢降低，做負(fù)功時電勢能增大，電勢升高；電場力對負(fù)電荷做正功時電勢能減小，電勢升高，做負(fù)功時電勢能增大，電勢降低．4．公式Ep＝qφ判斷法：設(shè)φA>φB.當(dāng)q>0時，qφA>qφB，即EpA>EpB.當(dāng)q<0時，qφA<qφB，即EpA<EpB.3．電場力做功判斷法：電場力對正電荷做正功時電勢能減少，電勢

正電荷在電勢高的地方電勢能大，在電勢低的地方電勢能?。?fù)電荷在電勢高的地方電勢能小，在電勢低的地方電勢能大．物理選修31課件14例2如圖所示，電子在一條電場線上從a點運動到b點，電勢能增加，試判斷a、b兩點電勢高低．[解析]

解法一：利用電場線的方向來判斷．由于電勢能增加，電場力一定做負(fù)功，即電場力方向和電荷運動方向相反，從b指向a.而負(fù)電荷受電場力的方向和場強方向相反，所以場強方向應(yīng)是由a指向b.順著電場線的方向電勢越來越低，所以a點電勢比b點電勢高．例2如圖所示，電子在一條電場線上從a點運動到b點，電勢能增解法二：利用電場力做功公式來判斷．由于電勢能增加，電場力一定做負(fù)功，即Wab為負(fù)值，而q是負(fù)電荷，即q為負(fù)值．由Wab＝q(φa－φb)得知φa－φb>0，故φa>φb.解法三：利用電勢能判斷．正電荷q為正值，在電勢越高的地方電勢能越大，而對負(fù)電荷，q為負(fù)值，在電勢越高的地方電勢能越小，本題已知條件是負(fù)電荷在a點電勢能較小，所以a點電勢高．[答案]

φa>φb解法二：利用電場力做功公式來判斷．

由以上分析可知，電勢高低的判斷方法有多種，但解法一和解法三較為簡便，因此在具體應(yīng)用時，可根據(jù)題目中的條件，靈活選擇方法判斷．物理選修31課件14

如右圖所示的電場中有A、B兩點，下列判斷正確的是()A．電勢φA>φB，場強EA>EBB．電勢φA>φB，場強EA<EBC．將電荷量為q的正電荷從A點移到B點，電場力做正功，電勢能減少D．將電荷量為q的負(fù)電荷分別放在A、B兩點，電荷具有的電勢能EpA>EpB物理選修31課件14[解析]

順著電場線電勢逐漸降低，即φA>φB，由電場線疏密可知，EA<EB，故A錯、B對.由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可知，＋q從A移到B，電場力做正功，電勢能減少，C對，負(fù)電荷從A移到B，電場力做負(fù)功，電勢能增加，EpA<EpB，故D錯．[答案]

BC[解析]順著電場線電勢逐漸降低，即φA>φB，由電場線疏密要點三電勢與電場強度的區(qū)別和聯(lián)系要點三電勢與電場強度的區(qū)別和聯(lián)系物理選修31課件14物理選修31課件14例3如圖所示，P、Q是等量的正點電荷，O是它們連線的中點，A、B是中垂線上的兩點，OA<OB，用EA、EB和φA、φB分別表示A、B兩點的電場強度和電勢，則()A．EA一定大于EB，φA一定大于φBB．EA不一定大于EB，φA一定大于φBC．EA一定大于EB，φA不一定大于φBD．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB例3如圖所示，P、Q是等量的正點電荷，O是它們連線的中點，[解析]

P、Q所在空間中各點的電場強度和電勢由這兩個點電荷共同決定，電場強度是矢量，P、Q兩點電荷在O點的合場強為零，在無限遠處的合場強也為零，從O點沿PQ垂直平分線向遠處移動，場強先增大，后減小，所以EA不一定大于EB.電勢是標(biāo)量，由等量同種電荷的電場線分布圖可知，從O點向遠處，電勢是一直降低的，故φA一定大于φB.[答案]

B[解析]P、Q所在空間中各點的電場強度和電勢由這兩個點電荷

電場強度與電勢沒有直接關(guān)系．電場強度大的地方電勢不一定高，電場強度等于零的地方電勢也不一定為零．

物理選修31課件14

在電場中()A．某點的電場強度大，該點的電勢一定高B．某點的電勢高，檢驗電荷在該點的電勢能一定大C．某點的場強為零，檢驗電荷在該點的電勢能一定為零D．某點的電勢為零，檢驗電荷在該點的電勢能一定為零[解析]

電勢零點與電勢能零點是一個點，因此D正確．電勢雖然由電場本身決定，但與電場強度沒有因果關(guān)系，A錯．電勢的高低由電場決定，而電勢能的大小由電場與電荷共同決定，因此B錯．場強為零的點電勢和電勢能都不一定為零．C錯．[答案]

D物理選修31課件14要點四等勢面與電場線的區(qū)別與聯(lián)系要點四等勢面與電場線的區(qū)別與聯(lián)系

(1)已知等勢面的情況時，可作等勢面的垂線來確定電場線，并由“電勢降低”的方向確定電場線方向．(2)已知電場線時，可作電場線的垂線來確定等勢面，并由“沿電場線方向電勢降低”確定等勢面的電勢高低．物理選修31課件14例4位于A、B處的兩個帶有不等量負(fù)電的點電荷在平面內(nèi)電勢分布如圖所示，圖中實線表示等勢線，則()A．a(chǎn)點和b點的電場強度相同B．正電荷從c點移到d點，電場力做正功C．負(fù)電荷從a點移到c點，電場力做正功D．正電荷從e點沿圖中虛線移到f點電勢能先減小后增大例4位于A、B處的兩個帶有不等量負(fù)電的點電荷在平面內(nèi)電勢分[解析]

a點和b點所在處的等勢線疏密程度不同，故兩處的電場強度不同，方向也不同，A錯；從c點到d點電勢升高，正電荷的電勢能增大，電場力做負(fù)功，B錯；從a點到c點電勢升高，負(fù)電荷的電勢能減小，電場力做正功，C對；從e點沿虛線到f點，電勢先減小后增大，則正電荷的電勢能先減小后增大，D對．[答案]

CD[名師點撥](1)根據(jù)電勢高低，可由公式Ep＝qφ來判斷電勢能的大小．(2)若已知電勢能的增減，可由公式WAB＝EpA－EpB來判斷電場力做功的正負(fù)．[解析]a點和b點所在處的等勢線疏密程度不同，故兩處的電場

如圖所示，實線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點，則()A．A點場強小于B點場強B．A點場強方向指向x軸負(fù)方向C．A點場強大于B點場強D．A點電勢高于B點電勢

[解析]

由于電場線與等勢面總是垂直，所以B點電場線比A點密，B點場強大于A點場強，故A正確，C錯誤．電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故B錯誤．由圖中數(shù)據(jù)可知D正確．[答案]

AD[解析]由于電場線與等勢面總是垂直，所以B點電場線比A點密(對應(yīng)學(xué)生用書P13)易錯點：不能正確區(qū)分電場強度、電勢、電勢能

下面說法正確的是()A．在電場中，電場強度大的點，電勢必定高B．電荷置于電勢越高的點，其所具有的電勢能也越大C．電場中電場強度為零的地方，電勢不一定為零D．一帶電粒子只受電場力作用在電場中運動時，電勢能一定變化物理選修31課件14[錯因分析]

弄不清電場強度與電勢的區(qū)別而誤選A，不區(qū)分正、負(fù)電荷，認(rèn)為電勢越高的地方，電荷具有的電勢能大而誤選B，認(rèn)為帶電粒子只受電場力作用時，電場力一定對帶電粒子做功而誤選D.從而錯選ABD.[正確解法]

電場中電勢的高低具有相對意義，與零勢能點的選擇有關(guān)，因此電勢與場強沒有直接的聯(lián)系，場強大的地方電勢可能低，反之亦然，A錯，C對；負(fù)電荷置于電勢越高的地方，其具有的電勢能反而越小，B錯；帶電粒子只受電場力作用，可以在一個等勢面上做勻速圓周運動，如電子繞原子核的運動，此時電場力不做功，帶電粒子的電勢能不變，D錯．正確答案為C.[錯因分析]弄不清電場強度與電勢的區(qū)別而誤選A，不區(qū)分正、

電場強度與電勢的大小沒有直接的關(guān)系，電場強度大的地方電勢不一定高.電場強度等于零的地方電勢不一定等于零，可參考等量同種電荷與等量異種電荷中垂線上的點舉例．物理選修31課件14如圖所示，在y軸上關(guān)于O點的對稱的A、B兩點有等量同種點電荷＋Q，在x軸上C點有點電荷－Q，且CO＝OD，∠ADO＝60°.下列判斷正確的是()A．O點電場強度為零B．D點電場強度為零C．若將點電荷＋q從O移向C，電勢能增大D．若將點電荷－q從O移向C，電勢能增大物理選修31課件14[答案]

BD物理選修31課件14(對應(yīng)學(xué)生用書P14)1．兩個帶異種電荷的物體間距離增大一些時()A．電場力做正功，電勢能增加B．電場力做負(fù)功，電勢能增加C．電場力做正功，電勢能減少D．電場力做負(fù)功，電勢能減少物理選修31課件14[解析]

根據(jù)電場力做功與電勢能改變的關(guān)系，首先確定A，D錯誤．帶異種電荷的物體相互吸引，距離增大時，電場力做負(fù)功，因此電勢能增加，B正確．故正確答案為B.[答案]

B[解析]根據(jù)電場力做功與電勢能改變的關(guān)系，首先確定A，D錯2．如圖所示，Q是帶正電的點電荷，P1和P2為其電場中的兩點．若E1，E2分別為P1，P2兩點的電場強度的大小，φ1，φ2分別為P1，P2兩點的電勢，則()A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2 D．E1<E2，φ1<φ22．如圖所示，Q是帶正電的點電荷，P1和P2為其電場中的兩點[解析]

在點電荷電場中，靠近點電荷處電場線的分布較密，場強較大；在正點電荷電場中，由于電場線總是遠離點電荷，故φ1>φ2.[答案]

A[解析]在點電荷電場中，靠近點電荷處電場線的分布較密，場強3．下列說法中，正確的是()A．沿著電場線的方向場強一定越來越弱B．沿著電場線的方向電勢一定越來越低C．勻強電場中，各點的場強一定大小相等、方向相同D．勻強電場中各點的電勢一定相等[解析]

場強大小對應(yīng)著電場線的疏密，沿電場線方向電勢降低，故BC正確