高二物理教案電場(chǎng)的能的性質(zhì)

1、 2電場(chǎng)的能的性質(zhì)一、電勢(shì)1電勢(shì)：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電勢(shì)點(diǎn)）時(shí)電場(chǎng)力所做的功。電勢(shì)用字母表示。表達(dá)式： awao單位：伏特（ v ），且有 1v=1j/c。q意義：電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值等于單位電荷在那一點(diǎn)所具有的電勢(shì)能。相對(duì)性：電勢(shì)是相對(duì)的，只有選擇零電勢(shì)的位置才能確定電勢(shì)的值，通常取無限遠(yuǎn)或地球的電勢(shì)為零。標(biāo)量：只有大小，沒有方向，但有正、負(fù)之分，這里正負(fù)只表示比零電勢(shì)高還是低。高低判斷：順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低。二、等勢(shì)面：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。意義：等勢(shì)面來表示電勢(shì)的高低。典型電場(chǎng)的等勢(shì)面：勻強(qiáng)電場(chǎng)； 點(diǎn)電荷電場(chǎng)； 等量的異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)；

2、等量的同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)。等勢(shì)面的特點(diǎn)： 同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功；等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直；電場(chǎng)線總是從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。三、電勢(shì)差1電勢(shì)差： 電荷 q 在電場(chǎng)中由一點(diǎn)a 移動(dòng)到另一點(diǎn)b 時(shí)，電場(chǎng)力所做的功wabwab 與電荷量的 q 的比值。 u ab =q注意：電勢(shì)差這個(gè)物理量與場(chǎng)中的試探電荷無關(guān)， 它是一個(gè)只屬于電場(chǎng)的量。 電勢(shì)差是從能量角度表征電場(chǎng)的一個(gè)重要物理量。電勢(shì)差也等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)之差u abab u abu bau baba電勢(shì)差由電場(chǎng)的性質(zhì)決定，與零電勢(shì)點(diǎn)選擇無關(guān)。w= q?u2電場(chǎng)力做功：在電場(chǎng)中ab 兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做功等于

3、電量與兩點(diǎn)間電勢(shì)差的乘積。abab注意： 該式適用于一切電場(chǎng)；電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)利用上述結(jié)論計(jì)算時(shí)，均用絕對(duì)值代入，而功的正負(fù)，借助于力與移動(dòng)方向間關(guān)系確定。四、電勢(shì)能1定義：因電場(chǎng)對(duì)電荷有作用力而產(chǎn)生的由電荷相對(duì)位置決定的能量叫電勢(shì)能。2電勢(shì)能具有相對(duì)性，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能的零點(diǎn)。3電勢(shì)能大?。弘姾稍陔妶?chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處電場(chǎng)力所做的功4電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能變化的量度：電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減少；電荷克服電場(chǎng)力做功，電荷的電勢(shì)能增加；電場(chǎng)力做功的多少和電勢(shì)能的變化數(shù)值相等，這是判斷電荷電勢(shì)能如何變化的最有效方法。五、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系

4、1電場(chǎng)方向是指向電勢(shì)降低最快的方向。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)降低是均勻的。2勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積。u=e ?d在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)。ued 是沿場(chǎng)方向上的距離。d注意：兩式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。3電場(chǎng)線和等勢(shì)面注意電場(chǎng)線、等勢(shì)面的特點(diǎn)和電場(chǎng)線與等勢(shì)面間的關(guān)系：電場(chǎng)線的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小。電場(chǎng)線互不相交，等勢(shì)面也互不相交。電場(chǎng)線和等勢(shì)面在相交處互相垂直。電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向，而且是降低最快的方向。電場(chǎng)線密的地方等差等勢(shì)面密；等差等勢(shì)面密的地方電場(chǎng)線也密。1、 1下列說法中不正確的

5、是()。第 1頁共 5頁a 、電勢(shì)處處相等且不為零的空間，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零b、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)降落最快的方向一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向c、電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能一定大d、電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度相等的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差一定為零2如圖所示，真空中兩個(gè)帶電量相等的正電荷q1 和 q2，分別固定于a 、 b 兩點(diǎn)， dc 為 ab連線的中垂線。在將一正電荷q3 由 c 點(diǎn)沿中垂線移到無窮遠(yuǎn)處的過程中，下列判斷正確的是()。a 、 q3 的電勢(shì)能逐漸減少b、 q3 的電勢(shì)能逐漸增大c、 q3 受到的電場(chǎng)力逐漸減小d、 q3 受到的電場(chǎng)力先增大后減小3如圖所示，a、 b 是一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中同一等勢(shì)面上的兩點(diǎn)，c、d

6、 是另一等勢(shì)面上的兩點(diǎn)。實(shí)線acb 和 adb 分別是甲、乙兩帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。已知兩粒子在a 點(diǎn)具有相同的動(dòng)能，下列判斷中正確的是()。a 、甲粒子經(jīng)過c 點(diǎn)時(shí)與乙粒子經(jīng)過d 點(diǎn)時(shí)具有相同的動(dòng)能b、甲、乙兩個(gè)粒子帶異種電荷c、若取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)，則甲粒子經(jīng)過c 點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于乙粒子經(jīng)過d 點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能d、兩粒子經(jīng)過b 點(diǎn)時(shí)具有相同的電勢(shì)能4電量分別為 +q、 +q 和 -q 的三個(gè)帶小球，固定在邊長(zhǎng)為a 的絕緣三角形框架的三個(gè)頂點(diǎn)處，并置于場(chǎng)強(qiáng)為e 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中， 如圖所示。 若此三角形繞穿過其中心o 垂直于三角形所在平面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過120 ，則在此過程中電場(chǎng)力做功的大小為()a 、

7、 0b 、 qeac、 2qead 、 qea5、如圖 4 所示， a、b、c 是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由uc 和 ea、 eb、ec 分別表示 a、 b、 c 三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度，可以判定：au aubucbu aub ub ucce aebecde a=eb=eca 到 c，a、b 間距離等于b、c 間距離。 用 ua、ub、abc圖 4a6、如圖 5 所示，在 a 點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為 m,電荷量為 q 的帶電粒子， 粒子到達(dá) b 點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，設(shè) ab 所在的電場(chǎng)線豎直向下， a、 b 間的高度差為 h，則（ ）a 帶電粒子帶負(fù)電；b a、 b 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差u a

8、b=mgh/q;c b 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)；d a 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) .b圖 57、圖 6 中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡， a、 b 是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是（）a 帶電粒子所帶電荷的符號(hào)；b 帶電粒子在a、 b 兩點(diǎn)的受力方向；c 帶電粒子在a、 b 兩點(diǎn)的速度何處較大；d 帶電粒子在a、b 兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大。ab圖 68、一平行板電容器的電容為c，兩板間的距離為d，上板帶正電，電量為q，下板帶負(fù)電，電量也為q，它們產(chǎn)生的電場(chǎng)在很遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。兩個(gè)帶異號(hào)電荷的小球用一

9、絕緣剛性桿相連，小球的電量都為 q，桿長(zhǎng)為l ，且 ld ?，F(xiàn)將它們從很遠(yuǎn)處移到電容器內(nèi)兩板之間，處于圖11 所示的靜止?fàn)顟B(tài)（桿與板面垂直）此過程中兩個(gè)小球克服電場(chǎng)力所做總功的大小等于多少？（設(shè)兩球移動(dòng)過程中極板上電荷分布情況不變）（，在）qlqa b 0cdclqc qq (dl)d cdqd9、如圖 14 所示，在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷q，在 m點(diǎn)無初速釋放一帶有恒小物塊，小物塊在q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)靜止，則從 m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 n 點(diǎn)的過程中 :+q+q-q-q圖定電量的11第 2頁共 5頁a. 小物塊所受電場(chǎng)力逐漸減??； b. 小物塊具有的電勢(shì)能逐漸減小；c.m 點(diǎn)的電勢(shì)一定高于n點(diǎn)的電勢(shì)

10、；d. 小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。圖 1410如圖 6 所示，在水平放置的光滑金屬板中心正上方有一帶正電的點(diǎn)電荷q，另一表面絕緣，帶正電的金屬小球（可視為質(zhì)點(diǎn)，且不影響原電場(chǎng)）自左以初速度v 0 向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中（）+a 小球做先減速后加速運(yùn)動(dòng)；qv 0b 小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)；c小球受到電場(chǎng)力的沖量為零；d 小球受到電場(chǎng)力做的功為零。圖 611圖 7 中虛線所示為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1、 2、 3、 4，相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，其中等勢(shì)面 3 的電勢(shì)為 0。一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a、 b 點(diǎn)時(shí)的動(dòng)b能分別為 26ev 和 5ev。當(dāng)這一點(diǎn)電荷

11、運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢(shì)能變?yōu)?ev 時(shí)，它的動(dòng)能就為 ( )aa 8evb 15evc 20evd 34ev.1234圖 712、如圖 7 所示， a 、b、 c 為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的3 個(gè)點(diǎn)，已知這 3 點(diǎn)的電勢(shì)分別為 a =10v, b=2v, c=-6v.試在圖上畫出過 b 點(diǎn)的等勢(shì)線和場(chǎng)強(qiáng)的方向13 如圖所示， ac為一光滑曲面， c 處切線呈水平方向在曲面所在空間存在場(chǎng)強(qiáng)e 2.0 108 n / c 的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng) 一質(zhì)量為m 4900g、帶電量為 q2.5 10 7 c 的小物塊停放在 c 點(diǎn)一質(zhì)量 m 100g 的不帶電鉛彈水平射入小物塊且留在其中一起運(yùn)動(dòng)（時(shí)間極短） ，它們恰

12、好能夠沖到a 點(diǎn)已知 ac 間的高度差 h0.1m（g 取 10m / s2 ）求：（ 1）鉛彈射入前的速度（ 2）鉛彈射入物塊的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能（ 3）由 c 到 a 的過程中小物塊的電勢(shì)能增加量1acd 2ad 3bc4c 5a 6abc 7bcd8a9abd 10bd 11c14. 如圖所示， ab 是半徑為 r 的圓的一條直徑，該圓處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為e，方向第 3頁共 5頁一定在圓周平面內(nèi)將一帶正電q 的小球從 a 點(diǎn)以相同的動(dòng)能拋出，拋出方向不同時(shí)，小球會(huì)經(jīng)過圓周上不同的點(diǎn)在這些點(diǎn)中，到達(dá)c 點(diǎn)時(shí)小球的動(dòng)能最大，已知ac 和 bc 間的夾角 = 30，若不計(jì)重力和空氣阻

13、力，求：(1) 電場(chǎng)方向與 ac 間的夾角 為多大？(2) 若小球在a 點(diǎn)時(shí)初速度與電場(chǎng)方向垂直，則小球恰好能落在c 點(diǎn)，則初動(dòng)能為多大？15如圖所示，兩塊豎直放置的平行金屬板a、b，兩板相距d，兩板間電壓為u，一質(zhì)量為m 的帶電小球從兩板間的m 點(diǎn)開始以豎直向上的初速度v0 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它到達(dá)電場(chǎng)中的n 點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)樗椒较?，大小變?yōu)?v0，求 m、n 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和電場(chǎng)力對(duì)帶電小球所做的功（不計(jì)帶電小球?qū)饘侔迳想姾删鶆蚍植嫉挠绊懀O(shè)重力加速度為g）ab+_2v0nv0m16如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一帶電體p 自 o 點(diǎn)豎直向上射出，它的初動(dòng)能為4 j，當(dāng)它上升到最高點(diǎn)m 時(shí)，它

14、的動(dòng)能為5 j，則物體折回通過與o 在同一水平線上的o點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)能為多大?ymp0x第 4頁共 5頁1acd2ad3bc4c5a6abc 7bcd8a9abd10bd11c13（ 1）設(shè)鉛彈射入前的速度為v0 ，射入后的共同速度為v ，對(duì)達(dá)到共同速度后上沖到a 的過程應(yīng)用動(dòng)能定理：(mm)ghqeh01 (mm)v 22得： v2gh2qeh2100.122.510 752.0108 0.1m / s2m / smm對(duì)射入過程應(yīng)用動(dòng)量守恒：mv0( mm) vv0mm v52m / s100m / sm0.1（2）系統(tǒng)損失的機(jī)械能e1 mv021 (mm)v 2( 1 0.110021 522 ) j490j2222（ 3）電勢(shì)能的增量等于克服電場(chǎng)力所做的功e電w電qeh2.51072.010 80.1j5j14(1) 小球在 c 點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大，即c 點(diǎn)的電勢(shì)最低作過c 點(diǎn)與圓周相切的線，切線為等勢(shì)線，oc 方向即為電場(chǎng)方向，其與直徑ac 夾角為： aco 30(2)小球做類平拋運(yùn)動(dòng)有：ad vot圖 3-3在沿著電場(chǎng)線方向1 at 21qe t 2ac 2rcos3 r有： cd 22m由圖幾何關(guān)系可得：3rad ac sin 2cd ac3 r1qer 所以 eko1 mv021 qer cos +r2將 、式代入 、兩式并解