高一物理必修三10 .3专题 电场能的性质及图像问题 课件(共19张PPT)

(共19张PPT)
高一物理必修三10 .3专题
电场能的性质及图像问题
电场强度 电势 电势差 电势能
意义 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 描述静电力做功的本领 描述电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量
公式 E＝ φ＝ UAB＝ Ep＝φq
关系 (1)电场强度为零的地方电势__________为零(2)电势为零的地方电场强度________为零(3)电势为零，电势能________为零(均填“一定”或“不一定”)
联系 (1)匀强电场中UAB＝_____(d为A、B两点沿________方向上的距离)
(2)电势沿着电场强度方向降低
(3)UAB＝φA－φB，φ＝，WAB＝qUAB，WAB＝EpA－EpB
学习活动一：电场强度、电势、电势差及电势能之间的关系
典例1．如图甲、乙、丙所示为三种带电体产生的电场线和等差等势面示意图，下列说法正确的是(　　)
A．甲图中A点和B点电场强度相同
B．乙图中带电体表面上C点和D点电势相等
C．丙图中F点电势大于E点电势，电子在F点电势能比较大
D．甲图中A、B连线中点电势等于(φA＋φB)/2
　
B
训练1：如图所示，在真空中有两个等量正点电荷Q1和Q2，分别置于a、b两点，dc为ab连线的中垂线，d为无穷远处，现将另一正点电荷q由c点沿cd移向d点的过程中，下列说法正确的是
A.沿cd方向，电势逐渐升高
B.q的电势能逐渐增大
C.q受到的电场力一直在减小
D.q受到的电场力可能先增大后减小
D
学习活动二：电场中的功能关系
静电力做功的计算
典例2．如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下。已知在金属块滑下的过程中动能增加了12 J，金属块克服摩擦力做功8 J，重力做功24 J，则以下判断正确的是(　　)
A．金属块带负电荷
B．金属块的机械能减少12 J
C．金属块克服静电力做功8 J
D．金属块的电势能减少4 J
B
典例3．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．该电子一定能到达平面f
C．该电子经过平面d时，其电势能为4 eV
D．该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
A
训练2：如图所示,一绝缘棒与水平面成α角倾斜放置,带电荷量为-q、质量为m的小球套在棒上,小球与棒之间的动摩擦因数为μ。整个装置处在水平向右且与棒及其投影所确定的平面平行的匀强电场中,电场强度大小为E。当小球沿棒下滑的距离为L的过程中,小球的动能增加了ΔEk。根据以上信息,下列说法正确的是(　　)
A.小球沿棒下滑过程中,小球电势能减小了EqL
B.小球沿棒下滑过程中,小球的机械能增加了ΔEk
C.小球沿棒下滑过程中,产生的内能为μ(Eqsin α+mgcos α)L
D.小球沿棒下滑过程中,小球受到的摩擦力和电场力做功的代数和等于ΔEk
C
学习活动三：电场中的图像问题
【自主学习】
1．φ－x图像
(1) φ－x图像的意义：反映了电势φ随位置x变化的规律。在φ－x图像中根据纵坐标值可以直接判断各点电势的高低。
(2) φ－x图线的斜率绝对值表示沿x轴方向电场强度的大小；电场强度为零处，其切线的斜率为零。
(3) 设电场强度的方向与x轴平行，图像中沿x轴，电势降低的方向即为电场强度方向。
图中A点电势高于B点电势，故A、B间电场方向沿x轴正方向，C点电势低于D点电势，故C、D间电场方向沿x轴负方向。
典例4. 如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图像，一个带电粒子仅受静电力作用在x＝0处由静止释放，沿x轴正方向运动，且以一定的速度通过x＝x2处，则下列说法正确的是(　　)
A．x1和x2处的电场强度均为零
B．x1和x2之间的电场强度方向不变
C．粒子从x＝0到x＝x2过程中，加速度先减小后增大
D．粒子从x＝0到x＝x2过程中，电势能先增大后减小
C
C
训练3：在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示.电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed.点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra，φa)标出，其余类推.现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd.下列选项正确的是（ ）
A.Ea∶Eb＝2∶1 B.Ec∶Ed＝2∶1
C.Wab∶Wbc＝3∶1 D.Wbc∶Wcd＝1∶3
2．E－x图像
(1)E－x图像的意义：反映了沿x轴方向电场强度E随x变化的规律。
(2)设x轴正方向为电场强度的正方向，E>0表示电场强度沿x轴正方向；E<0表示电场强度沿x轴负方向。
(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定。
典例5. 静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则(　　)
A．x2和x4处电势相等
B．点电荷由x1运动到x3的过程中所受电势能增大
C．点电荷由x1运动到x4的过程中静电力先减小后增大
D．x1与x2间的电势差大小大于x2与x3间的电势差大小
B
训练4：空间中存在沿x轴正方向的电场，x轴上各点的电场强度随x的变化情况如图所示。下列叙述不正确的是( 　 )
A
C
空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列说法中正确的是(　　)
A．O点的电势最低
B．x2点的电势最高
C．x1和－x1两点的电势相等
D．x1和x3两点的电势相等
3．Ep－x图像
(1)Ep－x图像的物理意义：反映了电势能Ep随x变化的规律。
(2)图像切线的斜率绝对值表示静电力大小。图像切线斜率为零时静电力为零，该点的电场强度的大小也为零。
典例6. 如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为－x1处分别固定两点电荷Q1、Q2(两点电荷的电荷量和电性均未知)。一带负电的试探电荷从坐标为x2处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为x3，图线最高点对应的横坐标为x4，不计试探电荷受到的重力，则下列判断正确的是(　　)
A．点电荷Q1带负电
B．试探电荷在x2～x3之间受到的静电力沿x轴正方向
C．x3～x4之间的电场强度沿x轴正方向
D．两点电荷Q1、Q2电荷量的比值为((x1＋x3)2)/x32
C
训练5：一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则下列说法正确的是
A.粒子从x1处运动到x2处的过程中电场力做负功
B.x1、x2处电场强度方向沿x轴正方向
C.x1处的电场强度大小大于x2处的电场强度大小
D.x1处的电势比x2处的电势低
D
v－t图像
E－x图像
φ－x图像
Ep－x图像