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2013高中物理专题复习课件《电场》 第2讲 电场的能的性质


第九章:





重点难点诠释………………04
典型例题剖析………………11 适时仿真训练………………15

重点难点诠释
跟踪练习1 如图为场源电荷+Q的电场,A、B为某一条

电场线上的两点,则(

)

A

.正电荷在A点具有的电势能较在B点处大
B.正电荷在A点具有的电势能较在B点处小 C.负电荷在A点具有的电势能较在B点处大

D.负电荷在A点具有的电势能较在B点处小
[解析] 将正电荷从A点移到B点,电场力做正功,电荷的

电势能减小,选项A对B错.将负电荷从A点移到B点,电场力做负 功,电荷的电势能增加,选项C错D对,故本题正确选项为AD.

[答案] AD

重点难点诠释
跟踪练习2 将一电荷量为-2×10-8C的点电荷,从零电

势点S移到M点要反抗电场力做功4×10-8 J,则M点的电势φM=
V.若将该电荷从M点移到N点,电场力做功14× 10-8 J,则N点的电势φN= 能为 J. V. 该电荷在M点处具有的电势

[解析] (1)S、M间的电势差
U SM ? W SM q ? ? 4 ? 10 ? 2 ? 10
?8 ?8

V ?2V

又USM=φS-φM ∴φM=-USM=-2 V.

重点难点诠释
(2) U MN ?
W MN q ? 14 ? 10
?8 ?8

? 2 ? 10

V ? ?7 V

又 UMN=φM-φN ∴φN=φM-UMN=-2 V-(-7)V=5 V.

(3)M、S之间的电势差UMS=φM-φS=5 V
将电荷从M点移到S点,电场力做功 WMS=qUMS=-2×10-8×5 J =-1.0×10-7 J 即从M→S电场力做负功,电势能增加,1.0×10-7 J. 故在M点具有的电势能为ε=-1.0×10-7 J. [答案] -2 5 -1.0×10-7

重点难点诠释
跟踪练习3 在静电场中,下列说法正确的是( )

A.电场强度为零的位置,电势一定为零
B.电势为零的位置电场强度一定为零 C.同一等势面上的各点电场强度一定相等

D.电场力对电荷做了功,则电荷的初末位置一定不在同一
等势面上 [解析] 因电场强度是客观的,而电势是主观的,其值与 零电势的选取有关.故选项AB均不对;也可以用例举法进行分析, 可通过对等量同种电荷及等量异种电荷连线中垂线上电场线的 分布来分析,在等量正点电荷连线的中点场强为零, 如果选

重点难点诠释

无穷远处电势为零,则该点电势为正,因为从这一点沿中垂线 向无穷远处移动正电荷电场力做正功,由WAB=qUAB>0可知该 点电势为正,A错;用同样的方法研究等量异种点电荷连线的 中点及中垂线,可知中垂线是等势线,如选无穷远处电势为零,

则中垂线电势为零,所以B、C错;由WAB=qUAB≠0知UAB≠0,
φA≠φB,故D正确.

[答案] D

重点难点诠释
跟踪练习4 (2007· 广东)图所示的 匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、 A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体 空间,电场方向与面ABCD垂直.下列 说法正确的是( ) A.AD两点间电势差UAD与AA′两点间电势差UAA′相等 B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电场力 做正功 C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电势能 减小 D. 带 电 的 粒 子 从 A 点 移 到 C′ 点 , 沿 对 角 线 AC′ 与 沿 路 径 A→B→B′→C′电场力做功相同

重点难点诠释

[解析]

平面ABCD为一等势面,平面A′B′C′D′也为一

等势面,AD两点间电势差UAD=0,AA′两点间电势差UAA′>0, 选项A不对;电势差UAD′=UAA′ 带正 电的粒子从 A点沿路径

A→D→D′,移动D′点与从A点移到A′点电场力做功相等且电
场力做正功,选项B对;用同样的方法可以分析选项C错D对.

[答案] BD

典型例题剖析
例2 如图所示,匀强电场电场线与AC平

行,把10-8 C的负电荷从A点移至B点,电场力 做功6×10-8 J,AB长6 cm,AB与AC成60°角. 求: (1)场强方向; (2)设B处电势为1 V,则A处电势为多少?

(3)场强为多少?电子在A点电势能为多少?
[解析] (1)将负电荷从A移至B,电场力做正功,故所

受电场力方向沿A至C.又因为是负电荷,场强方向与负电荷
受力方向相反,所以场强方向应为沿C至A方向.

典型例题剖析
(2)由W=qU,得
U AB ? W q ? 6 ? 10 ? 10
?8 ?8

V ? -6 V

且 UAB=φA-φB=-6 V. 故 φA=1 V-6 V=-5 V,即A处的电势为-5 V. (3) 由 B 向 AC 作 垂 线 交 AC 于 D , D 与 B 在 同 一 等 势 面 上.UDA=UBA=U=6 V,沿场强方向A、D两点间距离为
1

AB· cos60°=0.06 m× 2 =0.03 m, 所以,场强
E ? U d ? 6V 0.03 m

=200 V/m. =qU=(-e)×(-5 V)=5 eV. (3)200 V/m 5eV

电子在A点的电势能为: [答案] (1)沿C指向A

E PA

(2)-5 V

典型例题剖析
例3 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=15 V,φB=3 V,φC= -3 V,由此可得D点电势φD= V. [解析] 本题考查匀强电场的特点及U=Ed的应用,有多 种解法:①利用W=F· cosα=qU. s ②找出D点所在等势面的电势. ③由U=Ed可知匀强电场中,在一条直线上移动相同距离电 势差相等. 解法一:假设在此电场中移动一正点电荷q,从A点移到B 点,设AB与电场方向夹角为θ. 则WAB=qE· cosθ=qE· AB· DCcosθ=WDC 即从A点移到B点与从D点移到C点电场力做功相同,所以 有WAB=qUAB=qUDC=q(φD-φC).

典型例题剖析
即 φD=UAB+φC=[15-3+(-3)]V=9 V. 解法二:设此正方形对角线的交点为O点, 则由U=Ed可知 φA-φO=UAO=UOC=φO-φC UBO=UOD=φB-φO=φO-φD 即? O ?
? A ? ?C
2 ?

?B ??D
2

上式代入数据得φD=9 V. 解法三:如图所示,连接AC, 在 AC 上 取 E 、 F 两 点 , 使 AE= EF=FC,则UAC=UAE+UEF+UFC
U
AC

UAE=UEF=UFC=

3

解得 φF=3 V, φE=9 V. 连接BF和DE,因φB=φF=3 V,所以BF是等势面,又因为 BF∥DE,所以DE也是等势面,即φD=9V. [答案] 9 V

适时仿真训练

1.[答案] AD

2.[答案] A

3.[答案] B


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