第二章电势能与电势差复习

2rQKF一、电场强度1、定义式：2、单位：N/C3、方向:正电荷在该点所受的电场力的方向。注意：电场强度E与F、q无关4、点电荷电场：Q：产生电场的电荷，q：放在电场中的检验电荷5、匀强电场：电场中各点的大小和方向都相同，电场线是互相平行的直线6、电场叠加：用平行四边形法则7、判断电场强度大小的几种方法：方法一:由定义式E=F／q决定；方法二:在点电荷电场中，E=kQ／r2；方法三:在匀强电场中，场强处处相等；方法四:电力线密（疏）处强大（小）。8、判断电场强度方向的几种方法：方法一:根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向；方法二:电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向；例1、下列说法正确的是（A）若将放在电场中某点的电荷q改为－q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。（B）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。（C）沿电场线方向，场强一定越来越小。（D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。（E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。（F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。例2、如图，在x轴上的x=-1和x=1两点分别固定电荷量为-4Q和+9Q的点电荷。求：x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x=-3点处的合场强方向。qFEdUE例3、如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上．a和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小．已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是A．F1B．F2C．F3D．F4例4、在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？二、电场线1、电场线是人们为了形象描述电场而引入的假想曲线。2、电场线的四个性质：（1）从正电荷出发，终止于负电荷。（2）电场上某点的切线方向表示该点的场强方向。（3）电场线某点的疏密表示该处场强的强弱。（4）电场线是不相交,不闭合的曲线。3、不同形式电场线例5、如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A—O—B匀速飞过,电子重力不计,则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是A．先变大后变小,方向水平向左B．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右三、电场力做功与电势能1、电势能：电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的参考点的过程中电场力所做的功．电势能是电荷与所在电场所共有的。2、电势能的变化：电场力做正功电势能减少；电场力做负功电势能增加．重力势能变化：重力做正功重力势能减少；重力做负功重力势能增加．3．电场力做功：W=qEd，E为电场强度，q为电量．重力做功：W＝Gh，h为高度差，G为重量．电场力做功跟路径无关，是由初末位置的电势差与电量决定.重力做功跟路径无关，是由初末位置的高度差与重量决定．三、电势、电势差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。用φ表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。（2）定义式：（3）单位：伏特（V）1V=1J/C（4）电势具有相对性：电势的大小与零电势点的选择有关，必须先确定零电势点，才能确定某点的电势。零电势位置：一般选取大地或无穷远的电势为零。2、电势差:两点的电势之差：3、电场力做功：只与电荷始末位置有关，与路径无关4、判断电势高低的方法qEPqEpBAABUABBAqUEEWA、沿电场线电势逐点降低B、对于正电荷，W0，电势降低。W0,电势升高四、等势面1．电场中电势相等的点所组成的面为等势面．2．特点:（1）各点电势相等．（2）等势面上任意两点间的电势差为零．（3）电荷沿着等势面运动，电场力不做功．（4）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其面为等势面．（5）匀强电场，电势差相等的等势面间距离相等，点电荷形成的电场，电势差相等的等势面间距不相等，越向外距离越大（6）等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等．（7）电场线跟等势面垂直，且由电势高的面指向电势低的面（8）两个等势面永不相交．五、电场中的导体1、静电感应：绝缘导体放在一个带电体的附近，在绝缘导体上靠近带电体的一端应带电体的异种电荷，在远离带电体的一端带同种电荷．静电感应可从两个角度来理解：根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释；也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动2．静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态．3．静电屏蔽:处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零,导体内部区域不受外部电场的影响,这种现象就是静电屏蔽.4．处于静电平衡状态的导体：(1)内部场强处处为零,导体内部的电场强度是外加电场和感应电荷产生电场叠加的结果.(因为假若内部场强不为零,则内部电荷会做定向运动,那么就不是静电平衡状态了)(2)净电荷分布在导体的外表面，内部没有净电荷.(因为净电荷之间有斥力,所以彼此间距离尽量大,净电荷都在导体表面)(3)是一个等势体,表面是一个等势面.(因为假若导体中某两点电势不相等,这两点则有电势差,那么电荷就会定向运动)BA例6、一个任意形状的金属导体，处于静电平衡状态时A．导体内部没有净电荷．*B．导体内部任意两点间的电势差不一定为零C．导体内部的场强不一定处处为零D．在导体表面上，电场线可以与导体表面成任意角例7、如图所示，将不带电的导体BC放在带正电的金属球A附近，当导体BC达到静电平衡后，则下列说法正确的有（）A．用导线连接BC两端，导线中有瞬间电流通过B．用手摸一下导体B端可使导体带正电C．导体C端电势高于B端电势D．B和C端感应电荷在导体内部产生的场强沿BC方向逐渐减小例8、如图所示，P为金属球壳内的一点，壳外一带负电的带电体A移近金属球壳时，金属球壳内P点处的场强E和电势U的变化是（）A．E不变，U降低；B．E不变，U升高C．E增大，U升高；D、E增大．U降低例9、如图所示,水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q,一表面绝缘的带正电的小球(可视为质点且不影响Q的电场),从左端以初速度V0滑上金属板,沿光滑的上表面向右运动到右端.在该运动过程中（）A.小球作匀速直线运动B.小球作先减速，后加速运动C.小球的电势能保持不变.D.电场力对小球所做的功为零五、电容和电容器1、电容的定义式:单位：法（F），1F＝2、电容充电后保持电容器的两极板与电源相连接，则两极板电压保持不变；充电后断电，则电容器电量保持不变。3、构成电容器的两个导体的正对面积越大，距离越近，电容就越大，两导体间电介质的性质也会影响电容器电容。4、常见电容器：可变电容器UQCpFF126101101kdSC4固定电容器六、一组概念的理解与应用（1）电势与电势能比较：电势φ电势能E1反映电场能的性质的物理量荷在电场中某点时所具有的电势能2电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的3电势差却是指电场中两点间的电势之差，ΔU=φA－φB，取φB=0时，φA=ΔU电势能差ΔE是指点电荷在电场中两点间的电势能之差ΔE=EA－EB=W，取EB=0时，EA=ΔE4电势沿电场线逐渐降低，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值．某点的电势低于零者，为负值正点荷（十q）：电势能的正负跟电势的正负相同负电荷（一q）：电势能的正负限电势的正负相反5单位：伏特单位：焦耳6联系：E=qφ，W=ΔE=qΔU（2）电场强度与电势的对比电场强度E电势φ1描述电场的力的性质描述电场的能的性质2电场中某点的场强等于放在该点的正点电荷所受的电场力F跟正点电荷电荷量q的比值·E=F/q，E在数值上等于单位正电荷所受的电场力电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置（零电势点）间的电势差，φ=E/q，φ在数值上等于单位正电荷所具有的电势能3矢量标量4单位：N/C;V/mV（1V=1J/C）5联系：①在匀强电场中UAB=Ed(d为A、B间沿电场线方向的距离）．②电势沿着电场强度的方向降落七、公式E=U/d的理解与应用(1)公式E=U/d反映了电场强度与电势差之间的关系，由公式可知，电场强度的方向就是电势降低最快的方向．(2)公式E=U/d只适用于匀强电场，且d表示沿电场线方向两点间的距离，或两点所在等势面的范离．(3)对非匀强电场，此公式也可用来定性分析，但非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么E越大处，d越小，即等势面越密．例10、如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V,φB=3V,φC=－3V，由此可得D点电势φD=电势能与电势差同步测试一、选择题（共10小题，每题4分，共40分）1．关于元电荷和点电荷的理解正确的是()A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C．体积很小的带电体就是点电荷D．点电荷是一种理想化模型2．真空中保持一定距离的两个点电荷，若其中一个点电荷增加了21，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一点电荷的电量一定减少了()A．21B．31C．41D．2413．一带电量为q的检验电荷在电场中某点受到的电场力大小为F，该点场强大小为E，则下面能正确反映这三者关系的是()4．如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。在电场力作用下，一带电粒子（不计重力）经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，下列说法正确的是()A．粒子带正电B．粒子在A点加速度小C．粒子在B点动能大D．A、B两点相比，B点电势较低5．如图，A、B、C三点在匀强电场中，AC⊥BC，∠ABC=60°，BC=20cm，把一个电量q=1×10-5C的正电荷从A移到B，电场力不做功；从B移到C，电场力做功为−3×10-3J，则该匀强电场的场强大小和方向是()A．866V/m，垂直AC向上B．866V/m，垂直AC向下C．1000V/m，垂直AB斜向上D．1000V/m，垂直AB斜向下6．如图为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距2cm，则该匀强电场的场强大小和方向分别为()A．E=100V/m，竖直向下B．E=100V/m，竖直向上C．E=100V/m，水平向左D．E=100V/m，水平向右7．在方向水平向左，大小E＝100V/m的匀强电场中，有相距d=2cm的a、b两点，现将一带电荷量q=3×10-10C的检验电荷由a点移至b点，该电荷的电势能变化量可能是()A．0B．6×10-11JC．6×10-10JD．6×10-8J8．如图，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是()A．此液滴带负电B．液滴的加速度等于2gC．合外力对液滴做的总功等于零D．液滴的电势能减少9．如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子垂直经过等势面D时，动能为20eV，飞经等势面C时，电势能为－10eV，飞至等势面B时速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离为5cm，则下列说法正确的是()A．等势面A的电势为－10VB．匀强电场的场强大小为200V/m[来源:21世纪教育网]C．电子再次飞经D势面时，动能为10eVD．电子的运动为匀变速直线运动10．对于电容C=UQ，以下说法正确的是()A．一只电容充电荷量越大，电容就越大21世纪教育网B．对于固定电容器，它所充电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变C．可变电容器的充电荷量跟加在两极间的电压成反比D．如果一个电容器没有电压，就没有充电荷量，也就没有电容三．计算题（共4小题，15题8分，16题10分，17题10分，18题10分，共38分