2014高考物理一轮复习讲义 第2讲 电场能的性质.doc

第2讲电场能的性质一、电场力做功与电势能1．静电力做功(1)特点：静电力做功与路径无关只与初、末位置有关．(2)计算方法①W＝qEd只适用于匀强电场其中d为沿电场方向的距离．②WAB＝qUAB适用于任何电场．2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.二、电势和等势面1．电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：φ＝eq\f(Epq).(3)矢标性：电势是标量有正负之分其正(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零电势点的不同而不同．2．等势面(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面．(2)四个特点①等势面一定与电场线垂直．②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度越大反之越小．3．几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂面上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上中点电势最低而在中垂线上中点电势最高三、电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系1．电势差(1)定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时电场力做的功与移动的电荷的电荷量的比值．(2)定义式：UAB＝eq\f(WABq).(3)电势差与电势的关系：UAB＝φA－φBUAB＝－UBA.(4)影响因素电势差UAB由电场本身的性质决定与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关与零电势点的选取无关．2．匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)电势差与场强的关系式：U＝Ed其中d为电场中A、B两点间沿电场线方向的距离．(2)电场强度的方向和大小电场中场强方向是指电势降落最快的方向．在匀强电场中场强在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势．1．如图的四个电场中均有相互对称分布的a、b两点其中电势和场强都相同的是()解析：选项A中a、b两点场强的方向不同A项错误；选项B中a、b两点电势和场强均相同B项正确；选项C中a点电势高于b点电势C项错误；选项D中a、b两点场强的方向不同D项错误．答案：B2．如图所示a、b、c是一条电场线上的三个点电场线的方向由a到ca、b间距离等于b、c间距离．用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度可以判定()A．φa>φb>φcB．φa－φb＝φb－φcC．Ea>Eb>EcD．Ea＝Eb＝Ec解析：判断电场强度的大小需看电场线的疏密此题不具备作出判断的条件．根据沿着电场线的方向电势降低可以判断A选项正确．虽然a、b间距离等于b、c间距离但只有在匀强电场中沿场强方向相同距离的电势差才相等因此电势差的大小也就无法判断．答案：A3．(2013·九江检测)一电荷量为＋2×10－8C的点电荷在外力作用下从静电场中的a点运动到b点在这个过程中静电力对点电荷做功为8×10－6J若a点电势为φab点电势为φb则下列结论中正确的是()A．可以判定φa－φb＝400VB．可以判定φa－φb＝－400VC．φa－φb可能等于零D．不可能判断φa－φb的值解析：应用φa－φb＝eq\f(Wabq)可求得．答案：A4．(2013·大同期中)如图所示是一个点电荷电场的电场线(箭头线)和等势面(虚线)两等势面之间的电势差大小为2V有一个带电荷量为q＝－1.0×10－8C的电荷从A点沿不规则曲线路径移到B点静电力做功为()A．2.0×10－8JB．－2.0×10－8JC．1.60×10－7JD．－4.0×10－8J解析：由WAB＝qUAB得WAB＝－1.0×10－8J×2J＝－2.0×10－8J故选项B正确．答案：B5.如图所示正点电荷Q产生的电场中已知A、B间的电势差为U现将电荷量为q的正点电荷从B移到A则()A．外力克服电场力做功QU电势能增加qUB．外力克服电场力做功qU电势能增加QUC．外力克服电场力做功qU电势能增加qUD．外力克服电场力做功QU电势能减少QU解析：本题考查电场力做功的计算电场力做功和电势能的变化关系等知识点．根据顺着电场线的方向电势依次降低可知UBA<0那么正点电荷从B移动到A过程中电场力做功为W＝qUBA<0表示外力克服电场力做功qU电场力做负功则电势能增加qU.答案：Ceq\a\vs4\al(电势高低及电势能大小的比较)(2012·福建理综)如图在点电荷Q产生的电场中将两个带正电的试探电荷q1、q2分