[原创]2012年《高考风向标》高考物理一轮复习 专题七 第2讲 电势能 电势 电势差 [配套课件]

nullnull电势电势差考点 1 电场力做功与电势能第 2 讲 电势能 1．电场力做功 (1)特点：电场力做功与电荷移动的 无关，只取决于初、 末位置的 和被移动电荷的 ． (2)电场力做功的表达式：WAB＝(φA－φB)·q＝UAB·q. 路径电势差电量null(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移动到 位置时所做的功．(2)矢标性：电势能是 ，但有正负之分，负值表明比零电势能还要低，正值表示比零电势能高．2．电势能零势能标量null3．重力做功与电场力做功的比较null 1．(单选)(2011 年上海模拟)一带电粒子射入一固定的点电 荷 Q 的电场中，沿如图 7－2－1 所示的虚线由 a 点运动到 b 点． a、b 两点到点电荷 Q 的距离分别为 ra 和 rb 且 ra＞rb.若不计重力， 则( )图 7－2－1nullB．带电粒子所受电场力先做正功后做负功 C．带电粒子在 b 点的动能大于在 a 点的动能 D．带电粒子在 b 点的电势能大于在 a 点的电势能 解析：由带电粒子运动轨迹可知，其与点电荷 Q 带同种电 荷，但无法确定正负，A 错；鉴于二者带同种电荷，静电力表现 为斥力，则带电粒子由 a→b 过程中，靠近 Q 时电场力做负功， 动能减小，电势能增加；远离 Q 时，电场力做正功，动能增加， 电势能减小， 且 a→b 过程中粒子总能量不变，当 ra＞rb，则 Epa＜Epb，Eka＞Ekb，故 B、C 错，D 正确．A．带电粒子一定带正电答案：Dnull用下从静止开始运动，则它一定( ) A．向场强小的地方运动 B．向电势低的地方运动 C．向其电势能小的地方运动 D．沿某条电场线运动考点 2电势、电势差、等势面 1．电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比 值，叫做这一点的电势．2．(单选)(2011 年惠州一模)一电荷在电场中只在电场力作Cnull(2)定义式： .(3)矢标性：电势是 ，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因 选取的不同而不同．2．电势差(1)定义：电场中两点间电势的差值称为这两点的电势差． (2)表达式：UAB＝ ＝ . (3)影响因素：电势差 UAB 与电场力做功 WAB 无关，与电场所 带电量 q 无关．它由电场本身的性质决定，与初、末位置有关， 与零势点的选取无关．qφ＝ Ep标量零势点φA－φBWAB /qnull(4)与场强的关系：U＝Ed.适用条件：匀强电场，其中 d 为沿电场线方向的距离．3．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面． (2)特点：①等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直； ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功；③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面； ④在空间中两等势面不相交；⑤等差等势面越密的地方电场强度 ；反之 ．越大越小null 3．(单选)(2011 年佛山一模)在图 7－2－2 中，实线和虚线 分别表示等量异种点电荷的电场线和等势线，则下列有关 P、Q 两点的相关说法中正确的是( )图 7－2－2A．两点的场强等大、反向 B．P 点电场更强C．两点电势一样高 D．Q 点的电势较低C null 4．(双选)如图 7－2－3 甲所示，AB 是某电场中的一条电场 线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场力的作用下，沿 AB 由 A 点运动到 B 点，其速度－时间图象如图乙所示．下列关于 A、 B 两点的电势φ和电场强度 E 大小的判断正确的是( )A．EA>EB C．φA>φBB．EAφB，又因为加速度逐渐 减小，故 EA>EB.null考点 3电场中各物理量的关系1．电场强度、电势、电势差、电势能的对比nullnull2.电场线、电场强度、电势、等势面的关系(1)电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向．(2)沿着电场线方向，电势越来越低．(3)电场线总与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面． (4)电场线越密的地方，等势面也越密．(5)沿等势面移动电荷，电场力不做功；沿电场线移动电荷，电场力一定做功．null 5．(单选)如图 7－2－4 所示，P、Q 是电荷量相等的两个正 点电荷，它们的连线中点为 O 点，A、B 是 PQ 连线的中垂线上的 两点，OAφP，A 对．将负电荷由 O 点移到 P 要克服电场 力做功，即电场力做负功，B 错．根据 U＝Ed，O 到 M 的平均电 场强度大于 M 到 N 的平均电场强度，所以有 UOM>UMN，C 错．从 O 点释放正电子后，电场力做正功，该粒子将沿 y 轴做加速直线 运动．null这类题考查的是根据带电粒子在电场中的运动来判断力的方向、电场方向、电荷的正负、电势的高低、 电场力做功的正负、电势能的增减、动能的增减等． 一般判断方法有：做曲线运动的条件，通过力指向运动轨 迹弯曲的一侧来判断电场力的方向．根据力的方向与电荷正负 以及电场的方向关系来相互判断．例如判断出力的方向，根据 电场方向，力与电场方向相同则粒子带正电，力与电场方向相 反则粒子带负电．nullnull 1．(双选)(2010 年广州二模)a、b、c、d 四个带电液滴在 如图 7－2－6 所示的匀强电场中，分别水平向左、水平向右、 竖直向上、竖直向下做匀速直线运动，则( )图 7－2－6A．a、b 为同种电荷，c、d 为异种电荷 B．a、b 的电势能、机械能均不变 C．c 的电势能减少，机械能增加 D．d 的电势能减少，机械能减少BCnull 解析：a、b、c、d 四个带电液滴在电场力和重力作用下， 做匀速直线运动则重力与电场力大小相等方向相反．所以 a、b、 c、d 四个带电液滴电场力都向上，都带正电，A 项错．a、b 水 平匀速重力电场力都不做功，B 项正确．c 向上运动重力做负功， 电场力做正功，电势能减少，机械能增加，所以 C 项正确．而 d 向下运动重力做正功，电场力做负功，电势能增加，D 项错．null乙所带电荷量 q＝2.0×10C，g 取 10 m/s .(水平轨道足够长， 热点2 力电综合问题 【例 2】(2010 年安徽卷)如图 7－2－7 所示，ABD 为竖直平 面内的光滑绝缘轨道，其中 AB 段是水平的，BD 段为半径 R＝0.2 m 的半圆，两段轨道相切于 B 点，整个轨道处在竖直向下的匀强 电场中，场强大小 E＝5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲， 以速度 v0 沿水平轨道向右运动，与静止在 B 点带正电的小球乙发生弹性碰撞．已知甲、乙两球的质量均为 m＝1.0×10－2kg，－52甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)null图 7－2－7(1)甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点 D，求乙在轨道上的首次落点到 B 点的距离；(2)在满足(1)的条件下．求的甲的速度 v0； (3)若甲仍以速度 v0 向右运动，增大甲的质量，保持乙的质 量不变，求乙在轨道上的首次落点到 B 点的距离范围．nullnullnullnullnull解决力电综合问题的一般方法 (1)力和运动关系：牛顿运动定律和运动规律的结合．受力 情况决定运动情况，运动情况反映受力情况，根据力与运动列 方程． (2)功和能关系：做功引起能量的转化，而能量在转化和转 移过程中总量守恒；根据功与能转化对应列方程，根据能量守 恒列方程． 这类问题一般比较难，要分析好物体运动的过程与状态， 在过程或状态中找物理量的关系，再运用上面的两个方法列方 程联立求解．尤其注意分析临界状态．null 2．(2010 年佛山二模)A、B 两金属板如图 7－2－8 所示竖 直固定在绝缘底座上，与底座的总质量为 m.将其静放在光滑水 平面上．已知两金属板间的电压为 U，极板间距为 d.在 A 板底 端上有一小孔，质量也为 m、带正电、电荷量为 q 的小滑块以 v0 的速度从小孔水平滑入极板间，小滑块最远可滑到距 A 板为 x 的 P 点．已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ，极板外侧的 电场强度为 0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影 响．求：null(1)x 的值；(2)小滑块在极板间运动的全过程中，因与底座间的摩擦而产生的内能.图 7－2－8nullnullnull易错点：粒子运动与受力情况的分析 【例 1】(单选)如图 7－2－9 所示，图中实线表示一匀强电 场的电场线，一带负电的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹， a、b 是轨迹上的两点，若粒子受重力不计，那么正确的判断是 ( )图 7－2－9A．电场线方向向下B．粒子一定从 a 点运动到 b 点 C．a 点的电势比 b 点的高D．粒子在 a 点的电势能大于在 b 点的电势能Dnull 错解分析：错解一：根据粒子运动的轨迹，联想到重力场 中的平抛运动，认为粒子一定是从 a 点运动到 b 点，错选 B. 错解二： 混淆电势与电势能的概念，认为 a 点运动到 b 点， 是类平抛运动，b 点动能大，所以 a 点的电势比 b 点的高，错选 C. 正确解析:无论粒子从 a 点或者从 b 点射入电场中，由 于运动轨迹向下弯曲，说明粒子受电场力的方向向下，粒子带 负电可判明电场线的方向向上，A 项错误；粒子既可以从 a 点运 动到 b 点，也可以从 b 点运动到 a 点，B 项错；由于顺着电场线 电势降低，故 C 项错误；由于是负电荷，电势越大处电势能越 小．故 D 项正确．null 本题的关键是从运动轨迹的弯曲方向入手， 运用曲线运动的特点确定粒子受力方向并进而确定电场方向， 然后讨论电势高低并比较粒子在不同位置时电势能的大小和动 能的大小等．电势与电势能是两个的不同概念，若φA>φB , 由 EPA＝qφA , EPB＝qφB，若电荷为正，EPA> EPB；若电荷为负，则 EPA< EPB.null 1．(双选)如图 7－2－10 所示，实线是一个电场中的电场 线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从 a 处运动到 b 处，以下判断正确的是( )图 7－2－10A．电荷从 a 到 b 加速度减小 B．b 处电势能大 C．b 处电势高D．电荷在 b 处速度小Dnull 解析：由题图可知 b 处的电场线比 a 处的电场线密，说明 b 处的场强大于 a 处的场强．根据牛顿第二定律，检验电荷在 b 处的加速度大于在 a 处的加速度，A 选项错．电荷做曲线运动， 必受到不等于零的合外力，即 Fe≠0，且 Fe 的方向应指向运动轨 迹的凹侧．因为检验电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密． 再利用顺着电场线电势降低，判断 a，b 处电势高低关系是φa＞φb，C 选项不正确．根据检验电荷的位移与所受电场力的夹 角大于 90°，可知电场力对检验电荷做负功．功是能量变化的 量度，可判断由 a→b 电势能增加，B 选项正确；又因电场力做 功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即 速度减小，D 选项正确．