6.2电场能的性质(高三复习)

思考如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为的A、B两点，边线AB与电场线的夹角为，将一电量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功，由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是：．(1)、电场力做功的特点：电场力做功与路径无关只取决于初、末位置的电势差。(2)、电场力做功的求法①WAB=qUAB——适用于一切电场②W=qEd——适用于匀强电场③WAB=–Δε=εA–εB④W电场力+W其它力=ΔEk1.电场力的功:Bv2、电势能ε：Emg电荷在电场中具有的势能。AqBvqEAm电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从该点移到电势能为零处电场力所做的功。③电势能是电场和电荷共同具有的。•对电势能的理解：②电势能是标量，但有正负，正负表示大小。①大小具有相对性，与电势能零点选取有关。•电场力做功与电势能变化的关系：W0ε↓W=0ε不变W0ε↑WAB=–Δε=εA–εBBEAvEABabcKLMN1、电势差U：定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力做的功与电荷电量的比值，叫做这两点间的电势差。ABmgvBEAqvqEUAB=WAB/q①UAB、WAB、q均为标量，但都有正负，计算时将符号代入计算。•对电势差的理解：②电势差是标量但有正负，正负不表示大小，但是表示两点间电势相对高低。③UAB=WAB/q是比值定义法，电场中确定两点间的电势差由电场本身性质以及这两点在电场中的位置决定，与WAB、q无关。UABεA-εBq=WABq==εAq-εBq=φA–φBBABEmgAqvvqE2、电势φ：•定义：电荷在电场中某点具有的电势能ε与该电荷电量q的比值叫做该点的电势。数值上等于该点与电势零点之间的电势差。φ=ε/q•电势与电势差的关系：UAB=φA–φB令φB=0，UAB=φA–φB=φA①大小具有相对性，与电势零点选取有关。②电势是标量但有正负，正负表示大小③电场中某点电势的高低由电场本身性质，以及零电势点的选取位置决定，与其它一切因素无关。•对电势的理解：•两点间电势高低的判断方法：方法一：由电势差的正负判断UAB=φA–φBUAB0φAφBUAB=0φA=φBUAB0φAφB方法二：由电场线的方向判断——沿电场方向电势必降低abcEBEA•电势高低与电势能大小关系正电荷φAφB则εAεB负电荷φAφB则εAεBBEA3、等势面：•定义：电场中电势相等的点组成的面。BAEC0v5v-5v-10v•特点：①沿等势面移动电荷电场力不做功。②电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面。③电场线越密的地方，等势面也越密。④电场线与等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具，并不存在。•电势φ与场强E的比较：电势φ场强E描述电场能的性质描述电场力的性质标量、但有正负矢量同一检验电荷在φ大处ε不一定大同一检验电荷在E大处F一定大φ大处E不一定大E大处φ不一定大①两者大小都由电场本身性质决定与检验电荷无关③匀强电场中：E=U/d或U=Ed②沿场强方向电势降低，电场方向是电势降低最快方向例1．如图所示，P、Q是两个固定的点电荷，分别带有等量异种电荷．A为它们连线的中点，B为连线上靠近Q的一点，C为连线的中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中[]A．场强最小的点是A点，电势最低的点是B点B．场强最小的点是A点，电势最低的点是C点C．场强最小的点是C点，电势最低的点是B点D．场强最小的点是C点，电势最高的点是B点题型一.场强和电势的关系变式1．如图所示，P、Q是两个电量相等的正的点电荷，它们的连线中点是O，A、B是中垂线上的两点，OAOB，用EA、EB、φA、φB分别表示A、B两点的场强和电势，则[]．A．EA一定大于EB，φA一定大于φBB．EA不一定大于EB，φA一定大于φBC．EA一定大于EB，φA不一定大于φBD．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB题型一.场强和电势的关系【例证2】某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是()A.a点场强大于b点场强B.a点电势高于b点电势C.若将一试探电荷+q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点D.若在d点固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，电势能减少题型二【变式训练】(2012·南通模拟)空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，A、B、C、D是x轴上的四点，电场强度在x轴方向上的分量大小分别是EA、EB、EC、ED，则()A.EAEBB.ECEDC.A、D两点在x轴方向上的场强方向相反D.同一负点电荷在A点时的电势能小于在B点时的电势能【例证3】如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1V、2V、3V，正六边形所在平面与电场线平行.下列说法错误的是()A.通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线B.匀强电场的场强大小为10V/mC.匀强电场的场强方向为由C指向AD.将一个电子由E点移到D点，电子的电势能将减少1.6×10-19J匀强电场中电势与电场方向的确定题型三题型四电场中的功能关系5.(2012·宿迁模拟)如图所示,在竖直平面内一个带正电的小球质量为m,所带的电荷量为q，用一根长为L不可伸长的绝缘细线系在一匀强电场中的O点.匀强电场方向水平向右，分布的区域足够大.现将带正电小球从O点右方由水平位置A点无初速度释放，小球到达最低点B时速度恰好为零.(1)求匀强电场的电场强度E的大小;(2)若小球从O点的左方由水平位置C点无初速度释放，则小球到达最低点B所用的时间t是多少？【解析】(1)对小球由A到B的过程，由动能定理得0=mgL-qEL,所以(2)小球由C点释放后，将做匀加速直线运动，到B点时的速度为vB.小球做匀加速直线运动的加速度为a答案：(1)(2)mgEq2BBv2La2mg/m2g,v2a2L,tag所以mgq2Lg总结电场力做功的计算电势能计算电势差的计算电势的计算和大小判断