人教版新高考物理一轮总复习--静电场中的能量课件PPT

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第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
1.电势能(1)静电力做功的特点:静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。(2)电势能。①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。②静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB= -Δep 。
1.定义:电场中电势相等的各点组成的面。2.四个特点。(1)等势面一定与电场线垂直。(2)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。(3)电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。(4)等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。
1.导体内部的电场强度处处为零。2.导体是一个等势体,导体表面是等势面。3.导体表面处的电场强度方向与导体表面垂直。4.导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面上。5.在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有净电荷。
追本溯源观察图片,回答图中问题并思考:零电势点改变时,各点间的电势差是否改变?
提示 若C点电势为零,A点电势为4 V,B点电势为2 V。零电势点改变时,各点间的电势差不变。
1.思考判断(1)静电力做功与重力做功相似,均与路径无关。( )(2)电势等于零的物体一定不带电。( )(3)电场强度为零的点,电势一定为零。( )(4)电场中,电场强度的方向与电势降落最快的方向相同。( )(5)沿电场线方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。( )(6)等差等势面越密的地方,电场线越密,电场强度越大。( )
2.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔片都张开,则( )A.此时A带正电,B带负电B.此时A电势低,B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
解析:由静电感应可知,A带负电,B带正电,A、B的电势相等,选项A、B错误。若移去C,则两端的感应电荷消失,则贴在A、B下部的金属箔片都闭合,选项C正确。先把A和B分开,然后移去C,则A、B带的电荷仍然存在,故贴在A、B下部的金属箔片仍张开,选项D错误。
3.(2019·北京卷)如图所示,a、b两点位于以电荷量为-Q的负点电荷为球心的球面上,c点在球面外,则( )A.a点电场强度的大小比b点大B.b点电场强度的大小比c点小C.a点电势比b点高D.b点电势比c点低
整合构建1.电势高低的判断
2.电势能大小的判断
3.求静电力做功的几种方法
考向1 电势、电势能的判断【典例1】 匀强电场的电场线是平行等间距的,假如在匀强电场中放入一不带电的金属小球,电场线会发生弯曲,变成如图所示的电场,关于该电场,下列说法正确的是( ) A.由于感应起电,该金属小球放入匀强电场后总电荷量将不为零B.电场线越密的地方电场强度越小C.将一电子从P点移到Q点,电子的电势能一定减少D.P点的电势一定高于Q点的电势
思维点拨(1)如何判断P、Q两点电势的高低?(2)由于感应起电,小球两端的电荷量相等吗?
提示 (1)沿电场线的方向电势逐渐降低。(2)相等。
解析:由于电荷守恒,金属小球的总电荷量仍为零,故A错误。电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线越密的地方电场强度越大,故B错误。沿电场线方向电势逐渐降低,故P点电势低于Q点电势,又因为电子带负电,所以电子在P点的电势能高于在Q点的电势能,即从P点到Q点电子的电势能一定减少,C正确,D错误。
考向2 电场中的功能关系【典例2】 (多选)(2018·全国卷Ⅰ)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服静电力所做的功为6 eV。下列说法正确的是( )A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4 eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
归纳总结电场中的功能关系(1)若只有静电力做功,电势能与动能之和保持不变。(2)若只有静电力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变。(3)除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
训练突破1.(多选)(2020·海南卷)空间存在如图所示的静电场,a、b、c、d为电场中的四个点,则( )A.a点的电场强度比b点的大B.d点的电势比c点的低C.质子在d点的电势能比在c点的小D.将电子从a点移动到b点,静电力做正功
解析:a点的电场线比b点的电场线密,根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小,可知a点的电场强度比b点的电场强度大,故A正确。根据沿着电场线方向电势不断降低,可知d点的电势比c点的电势高,故B错误。由于质子带正电,根据电势能公式Ep=qφ,可知质子在d点的电势能比在c点的电势能大,故C错误。由题图可知,a点的电势低于b点的电势,又电子带的是负电荷,故电子在a点的电势能高于在b点的电势能,所以将电子从a点移动到b点,电势能减小,静电力做正功,故D正确。
整合构建1.常见等势面比较
2.在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正负。(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向,确定静电力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等。(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。
【典例3】 (2018·天津卷)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为φM、φN,粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是( )A.vM