一、电场力的功和电势能。
1. 电场力的功。
1)特点:电场力的功与与___无关,只与被移动电荷的电荷量及初、末位置的电势差有关.
2)计算公式:
w=eqd,其中d为沿的位移,只适用于___
w适用于任何形式的电场.
2. 电势能。
1)定义:电荷在电场中a点具有的势能,等于静电力把它从该点移动到___处所做的功即epa=wao.
2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于即wab
3)电势能的相对性与绝对性:电势能是相对的,与___的位置有关,但电势能的变化是绝对的,与___的位置无关.
二、电势和等势面。
1. 电势。
1)定义:电场中某点的电势,等于电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力___与___的比值.
2)定义式:φa单位:伏特,符号___
3)相对性:电势是___只有选择零电势的位置才能确定电势的值,通常取无限远或地球的电势为零.
4)标矢性:是___但有正、负之分,正负只表示与零电势的___关系.
2. 等势面。
1)定义:电场中___的点构成的面.
2)特点:同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力___
等势面一定跟电场线___即跟场强的方向___
电场线总是从电势较___的等势面指向电势较___的等势面;
等势面越密的地方场越___反之越___
3)典型电场的等势面。
三、电势差。
1. 定义(式):①电荷在电场中由一点a移动到另一点b时,电场力所做的___与该电荷的的比值叫做ab两点的电势差,即uab=.
电场中ab两点的___之差,即uab
2. 矢标性:电势差是___其正负代表ab两点电势的___关系.
3. 决定因素:电势差uab由___本身的性质决定,与移动的电荷q及电场力做功wab无关,与零势点的选取___
4. 匀强电场中电势差与电场强度的关系。
1)大小关系:u=__其中d为两点间沿电场线间的距离.
2) 方向关系:场强的方向是电势降低___的方向.
考点剖析:电势高低与电势能大小的判断方法。
典型例题。2010·山东卷)某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是( )
a. c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点释放,它将沿电场线运动b点。
d. 若在d点再固定一点电荷-q,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小。
2.若带正电荷的小球只受到电场力作用,则它在任意一段时间内。
a.一定沿电场线由高电势处向低电势处运动;
b.一定沿电场线由低电势处向高电势处运动;
c.不一定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动;
d.不一定沿电场线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动。
带电粒子在电场中的运动轨迹问题。
1. 运动轨迹与电场线重合的条件。
根据电场线的定义,一般情况下带电粒子在电场中的轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,两者才会重合.
(1)电场线为直线.
(2)电荷初速度为零或初速度与电场线平行.
(3)电荷仅受电场力或所受合力的方向与电场线平行.
2. 根据带电粒子的运动轨迹和电场线(或等势面)判断有关问题的方法。
此类问题应注意掌握两个方向一个守恒:
(1)带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向.
(2)带电粒子所受合力(一般仅受电场力)沿电场线指向轨迹曲线的凹侧.
3)若粒子仅受电场力则其动能与电势能之和保持不变。
图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作出正确判断的是( )
a. 带电粒子所带电荷的符号。
b. 带电粒子在a、b两点的受力方向。
c. 带电粒子在a、b两点的速度何处较大。
d. 带电粒子在a、b两点的电势能何处较大。
2009·广东卷)如图所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹.m和n是轨迹上的两点,其中m点在轨迹的最右点.不计重力,下列表述正确的是( )
a. 粒子在m点的速率最大。
b. 粒子所受电场力沿电场方向。
c. 粒子在电场中的加速度不变。
d. 粒子在电场中的电势能始终在增加。
2011长沙模拟)如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,p、q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是。
a.三个等势面中,等势面a的电势最高。
b.带电质点一定是从p点向q点运动。
c.带电质点通过p点时的加速度比通过q点时小。
d.带电质点通过p点时的动能比通过q点时小。
如图中的虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒子(重力不计),以不同的速率,沿不同的方向,从a点飞入电场后,沿不同的径迹1和2运动,由轨迹可以断定。
a.两粒子带电多少一定不同。
b.两粒子的电性一定不同。
c.粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增大。
d.经过b、c两点两粒子的速率可能不等
匀强电场中场强与电势(差)的关系。
1. u=ed关系的应用。
公式u=ed中d是沿场强方向两点间距离或两等势面间的距离,而u是这两点间的电势差.这一定量关系只适用于匀强电场,变形后e=,用它可求匀强电场的场强,也可定性分析非匀强电场.
2. 等分法计算匀强电场中的电势。
1)在匀强电场中,沿任意一个方向上,电势降落都是均匀的,故在同一直线上相同距离的两点间的电势差相等.如果把某两点间的距离等分为n段,则每段两端点间的电势差等于原电势差的倍.
2)已知电场中几点的电势,如果要求某点的电势时,一般采用“等分法”在电场中找与待求点电势相同的等势点,等分法也常用在画电场线的问题中.
3)在匀强电场中,相互平行的相等的线段两端点电势差相等,应用这一点可求解电势.
匀强电场中有a、b、c三点.在以它们为顶点的三角形中,∠a=30°,∠c=90°.电场方向与三角形所在平面平行.已知a、b和c点的电势分别为(2-) v、(2+)v和2 v.该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为( )
a. (2-) v、(2+) v
b. 0 v、4 v
c. vd. 0 v、v
如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且ab=bc,电场中的a、b、c三点的场强分别为ea、eb、ec,电势分别为φa、φb、φc,ab、bc间的电势差分别为uab、ubc,则下列关系中正确的有( )
a. φa>φb>φc b. ec>eb>ea
c. uab<ubcd. uab=ubc
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