第二讲_电势、电势差、电势能与电场力做功的关系

nullnull第二讲 电势、电势差、电势能与电场力做功的关系null一、电场力做功 在电场中移动电荷电场力做的功只与始末位置的电势差有关，与电荷经过的路径无关。1、电场力做功的特点：null （2）、电场力做功与电势能改变的关系： （与重力做功与重力势能改变的关系相似）（1）、定义：电场中电荷具有的势能叫电势能电场力做正功，电荷的电势能减少；电场力做负功，电荷的电势能增加。2、电势能电场力做多少功,电势能改变多少.null3、电势能的相对性： 电荷在电场中某一点的电势能为零，然后才能确定电荷在其它位置的电势能。 电荷在电场中某一点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。null二、电势 1、定义1：电场中某点的电势等于该点与参考点之间的电势差，用示。2、公式1： A = UAOnull3、定义2：将点电荷由某点移到参考点时电场力所做的功 与该电荷电量的比值叫该点的电势4、公式2：null5、定义3：点电荷在某点的电势能 与该电荷电量的比值叫该点的电势6、公式3：三、等势面三、等势面2、电场线、等势面的特点和电场线、等势面间的关系：①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的弱强。②电场线互不相交，等势面也互不相交。③电场线和等势面在相交处互相垂直。④电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。⑤电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。⑥沿匀强电场中任何一条直线（等势面除外），电势都是均匀变化的。1、定义：电场中电势相等的各点构成的面四、静电感应、静电屏蔽四、静电感应、静电屏蔽1.把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。2.导体中没有电荷定向移动的状态叫静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体：①内部场强处处为零， （表面的场强垂直于表面）；②整个导体是等势体。下右图在验电器外罩一个金属网，验电器的箔片就不再张开，表示金属网内各处的场强都为零。3．导体壳可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响。这种现象叫静电屏蔽。有的电学仪器和电子设备外面套有金属罩，有的通信电缆外面包有一层 铅皮，都是用来防止外界电 场干扰的，起静电屏蔽作用。null五、求电场力做功的四种方法：（2）W=+(-)Eqd（只是用于匀强电场） (d——初末位置所在的等势面的距离）（1） Wab = q Uab（3）动能定理（4）功能关系（能量守恒）（任何电场都适用）null六、举例说明nullB Dnull2．如图甲是某电场中的一条电场线，a、b是这条线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从a运动到b．在这过程中，电荷的速度一时间图线如图乙所示，比较a、b两点电势的高低和场强的大小 （ ） A．φa＞φb，Ea＜Eb B．φa＞φb，Ea＝Eb C．φa＜φb，Ea＞Eb D．φa＜φb，Ea＝EbBnull3、如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为+Q．图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面．有两个一价离子M、N（不计重力，也不计它们之间的电场力）先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置．以下说法中正确的是（ ） A、M一定是正离子，N一定是负离子． B、M在p点的速率一定大于N在q点的速率． C、M在b点的速率一定大于N在c点的速率． D、M从p→b过程电势能的增量一定 小于N从a→q电势能的增量．B Dnull4、如图示，绝缘杆长L，两端分别带有等量异号电荷，电量值为Q，处在场强为E的匀强电场中，杆与电场线夹角α＝60°,若使杆沿顺时针转过60°(以杆上某一点为圆心转动)，则下述正确的是（ ） A、电场力不作功，两电荷电势能不变 B、电场力作的总功为 -QEL/2, 两电荷的电势能增加 C、电场力作的总功为QEL/2,两电荷的电势能减小 D、电场力做的总功大小跟转轴位置无关C Dnull5. A、B两点各放有电量为+Q和+2Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AC=CD=DB。若将一正电荷从C点沿直线移到D点，则 （ ） (A)电场力一直做正功。 (B)电场力先做正功再做负功。 (C)电场力一直做负功。 (D)电场力先做负功再做正功。点拨：电场强度为0的点P在AB中点左侧, P点左侧的场强方向向右， P点右侧的场强方向向左，如图示：Bnull6．如图所示的xOy平面区域内存在电场，一个正电荷先后两次从C点分别沿直线被移动到A点和B点，在这两个过程中，均需克服电场力做功，且做功的数值相等。那么这一区域内的电场可能是（ ） A．沿y轴正向的匀强电场 B．沿x轴的负向的匀强电场 C．在第Ⅰ象限内某位置的一个负 电荷所产生的电场 D．在第Ⅳ象限内某位置的一个正电荷所产生的电场 B Dnull7．如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P位于两板间恰好平衡，现用外力将P 固定住（保持其电荷量不变），然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，再撤去外力以后，则P在两板间 （ ） A．重力势能将保持不变 B．重力势能将变小 C．电势能将变大 D．电势能将变小A D两板转过α角，P恰好平衡，有 qE＝mg 微粒带负电，解：有 qE′cos α ＝mg 带电微粒P 将沿水平向左运动，重力势能将保持不变， 与下板的电势差增大，微粒带负电，电势能将变小null8．如图所示，在O点处放置一个正电荷。在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆（图中实线表示）相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC=30°，A距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v，则下列说法中正确的是 ( )B Dnull 解：B、C两点电势相等， B→C电场力不做功。由动能定理， B→C, 1/2 mvC2 -1/2 mv2 =mgRsin 30°)∴ vC2 =v2+gR小球由A到C机械能的损失即克服电场力做功是ΔE=mgh-1/2 mvC2=mg(h-R/2) - 1/2 mv2null9．如图所示，在匀强电场中有一半径为R的圆O，场强方向与圆O所在平面平行，场强大小为E。电荷量为q的带正电微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中，只在电场力作用下运动，从圆周上不同点离开圆形区域，其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大，图中O是圆心，AB是圆的直径，AC是与AB成α角的弦，则（ ） A．匀强电场的方向沿AC方向 B．匀强电场的方向沿OC方向 C．从A到C电场力做功为2qERcosα D．从A到C电场力做功为2qER cos2αB Dnull 10．匀强电场中有A、B、C三点，它们的连线组成一个等边三角形，且AB=BC=AC=4cm，如图所示，电场方向与A、B、C三点所在平面平行。把一个电量为-2×10-9C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为8×10-9J；若把另一电量为1×10-9C的点电荷从C点移到A点，电场力做功为4×10-9J，则B、C两点的电势差UBC= V，该匀强电场的电场强度E= N/C。 （结果保留2位有效数字）01.1×102null11.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20V, b点的电势为24V，d点的电势为4V，如图，由此可知c点的电势为 ( ) A. 4 V B. 8 V C. 12 V D. 24 V解: 运用一个结论:在匀强电场中,任意一族平行线上等距离的两点的电势差相等,所以Uab=Udc,所以c点电势为8 V又解：对角线bd中点的电势为中间值14V,由此求得c点电势为8V.B