4电场能的性质匀强电场.docx

4 .电场能的性质匀强电场一、电势能1 .电势能定义：电荷在电场中受电场力，所具有的与电荷位置有关的势能称为电势能。是电荷与电场共有的能。 (3).确定q电荷在A点的电势能：取零势能面，从A到零势能面，电场力做功为A点的电势能， epa，电势能具有相对性。通常取大地(或无穷远)作为零势能参考位置.2. 电场力做功的特点：电场力做功与路径无关。3. 电场力做功和电势能变化的关系：电场力做正功时，电荷的电势能减小；电场力做负功时，电荷的电势能增加；电场力做功的多少等于电势能变化，二、电势1. 电势的概念电荷在电场某点所具有的电势能跟电荷电量的比值，称为该点电势.即R= *，由电场自身决定，与放入的电荷q无关。单位：1V = 1JP qC电势具有相对性，一般取大地或无穷远的电势为零电势.电势能为零处电势为零。注意：中广 E为定义式，电势是由电场本身决定的(即场源电荷及p点位置)，与放入的检验电 P q荷的电量q和电势能EP无关.2. 电势能和电势的关系：Ep=q弓，正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小。三、电势差电场中两点间电势的差值叫电势差，1. 大小：U =9 -9 = TA 毋=AB。在数值上等于电荷在电场中两点间移动时，电场力所AB A Bqq做的功跟它的电量的比值。电势差的正负：UAB为正值，说明qA>%. UAB为负值，说明电<%注意：电场中A、B两点间的电势差只取决于A、B两点在电场中的位置，与被移动的电荷无关， 与零电势的选取无关。2. 电势高低和电场线方向的关系：沿电场线的方向电势逐渐降低.四、等势面(1) 等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面.(2) 等势面的特点： 在同一等势面上移动电荷电场力不做功； 等势面一定跟电场线垂直； 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面； 任意两个等势面都不会相交； 等差等势面越密的地方电场强度越大.1. 如图所示，一长为l的绝缘杆两端分别带有等量异种电荷，电量的绝对值为Q,处在场强为E的匀强电场中，杆与电场线夹角a=60°,若使杆沿顺时针方向转过60°（以杆上某一点为圆心转动），则下列叙述中正确的是（）.（A）电场力不做功，两电荷电势能不变（B）电场力做的总功为Q瓦/2,两电荷的电势能减少（C）电场力做的总功为QEU2，两电荷的电势能增加（D）电场力做总功的大小跟转轴位置有关答案：B2.对Uab=1V的理解，正确的是（）A. 从A到B移动qC的电荷，电场力做功1JB. 从A到B移动1C的正电荷，电场力做功1JC. 从A到B移动1C的负电荷，克服电场力做功1JD. 从A到B移动1C的负电荷，外力做功1J答案：BC3. 如图所示，A、B为两等量异种点电荷.A带正电.B带负电，在AB的连线上有a、b、c三点，b为连线的中点，ab=bc，则 （）4BA. a点与c点的电场强度相同i£匕©B. a点与c点的电势相同C. a、b间的电势差与b、c间的电势差相等D. 点电荷q沿A、B连线的中垂线移动，电场力不做功答案：ACD4. 一个带负电的粒子，q=2.0x10-9C，在静电场中由a点运动到b点，在这过程中，除电场力外.其 他力做功为6.0x10-5J，粒子的动能增加了 8.0x10-5J.求a、b两点间的电势差Ub。答案：1.0X104V5. 下列说法中正确的是（）.（A）电场线密集处场强大，电势高（B）沿电场线方向场强减小，电势降低（C）在电势高处电荷具有的电势能也大 （D）场强为零处，电势不一定为零 答案：D6. 如图所示，将两个等量异种点电荷分别置于A、B两点，CD是AB连线的垂直平分线，O为其垂足，AB线上M、N两点分别与O点等距，CD线上S、T两点分别与O点等距，若定无限远处电 势为零，下面哪个说法正确（）。A. M、N两点比较，场强Em=En，方向相同；电势牝=稣痂"Sb. s、t两点比较，场强es=et，方向相同；电势也=。苻°平 /.¥C. 若M、N、S、T四点与O点均等距，则场强Em=En=Es=Et.且方向相同TD. 电势差Usm=Unt，且均为负值。答案：D7. 如图所示，有两个带等量正电荷的固定点电荷，在两电荷的连线上有A、0、B三点，其中0点为两电荷连线的中点，且A0=0B；在两电荷连线的中垂线上有C、D两点，;且C0>0D。则比较A、0、B三点的电势高低为，比较C、iC0、D三点的电势高低为。主A0 B* * -答案："疽。，。0>4>气，：D8. 如图所示，虚线表示等势面，相邻两等势面间的电势差相等，有一带电的小球在该电场中运动，不计小球所受的重力和空气阻力，实线表示该带正电的小球的运动轨迹， 小球在。点的动能等于20eV，运动到小点时的动能等于2eV，若取c点为零电势点，则这个带电小球的电势能等于一6eV，它的动能等于()A. 16eV B. 14eV C. 6eV D. 4eV 答案：B五、匀强电场1. 在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场.匀强电场是大小相等，互相正对，分别带最简单的电场，在实验研究中经常用到它.两块靠近的平行金属板， 有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场. 匀强电场电场线特征：是一簇平行等间距的直线.2. 匀强电场中电势差和电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积. Uab=Ed(或 E=Uab/d).注意：(1) d必须是沿场强方向的距离，如果ab两点间距l不沿场强方向，计算电势差时，d的取值应为l在沿场强方向的投影.即为a、b两点所在的等势面的垂直距离.(2) 此两式只适用于匀强电场.,一、，V J N - m N3. 电场强度的单位：N/C或V/m. 1 = 1= 1-一 = 1m C - m C - m C4. 场强E物理意义的另一种表达：(1) 场强E的方向是电势降落最快的方向.(2) 场强E的大小描述沿电场线方向电势降落的快慢.注意：E、U数值没有直接关系，E大时只说明沿电场线方向U变化快，U可大可小甚至可以是零，反 之，U大时，E也可大可小甚至可以是零.它们的关系与加速度a和速度u的关系相似.1. 关于匀强电场中的电势差与场强的关系，正确的说法是()A. 任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B. 电势降落的方向必定是场强方向C. 沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等D. 不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等 答案：C2. 某电场的电场线和等势面分别为如图所示的实线和虚线，过。、b两点等 势面的电势分别是叱=50V, %=20V,那么a、b连线中点c的电势队为 ()°A.等于35V B.大于35VC.小于35V D.等于15V答案：C3. 两块相同的金属板A、B水平地平行放置，两板的正对面相距30cm, A、B板分别跟电源的正、负极相连，电源电压为60V,如图所示，求：(1) 两板间电场的场强大小和方向；(2) 若A板接地，则B板的电势多大；若C点离A板10cm，D点离B板15cm，则C、D两点间的电势差是多少？答案：(1)200V/m，方向竖直向下，(2)60V，(3)10V4. 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pA=15V， %=3V，pC=3V，求D点的电势pDo 答案：9V，5. 如图所示，电荷均匀分布的带电圆环，总电荷量为+Q，在圆环轴上距环心O为L处放有一点电 荷+q，已知环半径为R，此时圆环对点电荷q作用力大小为 答案：k ，方向由O指向q(R 2 + L2)326. 在正三角形的三个顶点A、B、C上固定三个带等量正电的点电荷，其中心P点的电势为，与P% （填">”、"V” 或“= ”），P'点关于AB边对称的P'点的电势为，如图所示，则虬 现取走B点的点电荷，则P'点的电势为 o答案：，U -匕或U或当23257. 如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，一绝缘轻细线一端固定于O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动.小球的电荷量为q，质量为m，绝缘细线长为L，电场的场强为E.若带电小球恰好能通过最高点A,则在A点时小球的速度v1为多大?小球运动到 最低点B时的速度v2为多大?运动到B点时细线对小球的拉力为多大？ 答案：(疫 + g)L 5站 + g L 6 (mg+qE)V m" m8. 如图所示，匀强电场的场强，大小为E=200V/m,方向由a指向o, a、 b、c、d四点恰在边长L=10cm的正方形的四个顶点上，若bo:co=3:1, 并以a点为电势的零点，求b、c、d三点的电势。答案：9b=16V, 9c=28V, d=12V9. 如图所示，匀强电场中的三个等势面的电势分别是一10V、0V、10V, A、j：B两点相距2.5cm, A、B连线与等势面间的夹角为53°,则该匀强电场的场:强大小为V/m。:/ :答案：1x103刀件/:IttI18!I:!一 iov ov iov10. 如图所示，两平行的金属板间的电场是匀强电场，场强大小为1.0X104V/m，两极间相距1cm,C点与A板相距0.4cm。若B板接地，则A、C间的电势差UAC=V,将电荷量为一1.0X10-12C的点电荷置于C点，其电势能为 J。<答案：40,-6X10-111R11. 有一个匀强电场，电场线和坐标平面xOy平行.以原点为圆心，半径r=5cm的圆周上任意一点P的电势为U=(40sinO+25)V, 0为O、P两点连线和x轴的夹角，如图所示.则 该匀强电场的场强大小为，方向.答案：800V/m，沿y轴负方向12. 一质量为m的带电小球，静止在两块带电的水平平行金属板间的匀强电场中，此时两板间的电 压为300V,若将该电压降到60V,场强的方向不变，则小球的加速度为m/s2,方向。答案：8,竖直向下13. 如图所示，在匀强电场中，电荷量q=5.0X10-i0C的正电荷，由a点移到点和由a点移到c点, 电场力做功都是3.0X10-8J,已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab=20cm, Za=37,°ZC=90°, 求：(1) a、b两点的电势差U :ab(2) 匀强电场的场强大小和方向。答案：(1)60V, (2)375V/m，方向平行于ac垂直指向bc边13.如图所示，一个质量为m,电荷量为-q的小物体，可在水平绝缘轨芯上运动，O端有一与轨道 垂直的8固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox方向。小物体以初速v0从位置x0沿 Ox轨道运动，受到大小不变的摩擦力的作用，且qE，设小物体与墙壁碰撞时不损失机械能，且保持电量不变，求它在停止运动前所通过的总路程。答案：(件咛2 f随堂练习：1.在静电场中，下列说法正确的是（）A. 电场强度为零的点，电势一定为零B. 电场强度处处相同的区域内.电势也一定处处相同C. 只在电场力作用下，正电荷一定从高电势的地方向低电势的地方移动D. 沿着电场线方向，电势一定越来越低答案：D2. 关于电势差和电场力做功的说法中.正确的是（）A. 电势差是矢量，电场力做的功是标量B. 在两点间移动电荷，电场力不做功，则两点间的电势差为零C. 在两点间被移动的电荷的电荷量越少.则两点间的电势差越大D. 在两点间移动电荷时，电场力做正功，则两点间的电势差大于零 答案：B3. 带正电的小球只受电场力作用.则它在任意一段时间内（）A. 一定沿着电场线由高电势向低电势方向运动B. 一定沿着电场线向电势能减小的方向运动C. 不一定沿着电场线运动.但一定向低电势方向运动D. 不一定沿着电场线运动，也不一定向电势能减小的方向运动答案：D4. 如下图所示，在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N各放一个点电荷，它们分别带等量的正、负电荷.E、F是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN的连线上，MP=QN.对于E、F、P、Q四点，其中电场强度相同、电势相等的两点是 （）A. E 和 F B. P 和 QC. A 和 BD. C 和 D答案：A5. 如图所示，MN是一负的点电荷电场中的一条电场线，场强方向由M指向N，ab=bc，a、b、c 三点的场强和电势分别为正E a、Eb、Ec和叱、pc，则下列关系正确的是（）A. E a>Eb>Ec& E a=Eb=Ec了 卜 cC.叱>%>队 d.叱_%=%_队-答案：C山、6.B，A.B.C.D.如图所示则微粒的动能、电势能减少，重力势能增加动能、重力势能增加，电势能减少动能减少动能不变答案：C空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有一初速为v0的带电微粒沿直线由A运动到（）重力势能、电势能增加 重力势能增加，电势能减少7.如图所示，A、B是同一条电场线(直线)上的两个点，将一负电荷从A点由静止释放，负电荷由 A点向B运动过程中的vt图像如图所示.比较A、B两点的电势(U)和场强(E)的大小，有()A UA>UB，EA>EB卜,B. UA<UB，EA<EBC. UA<UB，EA>EBA B/D. UA>UB，EA<EB。T答案：B8.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，电势分别为七、4b、中, 的有（）A A > B > CB. EA>EB>ECC UAB<UBCD. UAB=UBC答案：ACAB、BC间的电势差分别为Uab、Ubc，则下列关系中正确9.如图所示的匀强电场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ABCD面垂直。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U#相等(B) 同一带电粒子从A点沿路径A-D一D'移到D'点与从B点沿路径B一CC'移到C'点，电场力做功相同(C) 带负电的粒子从A点沿路径A-D一D'移到D'点，电势能减小(D) 同一带电粒子从A点移到A'点与从A点移到C'点，电场力做功不D ；D，A,-r-；AL|1 1 E;一;E,'C:CfB '-、B，相同答案：B10.有是()A. 电势能逐渐减少B. 动能不断地变小C. 电势能和动能都是先增大后减小.D. 电势能和动能的总和保持不变 答案：AD带电粒子沿图中的虚线穿过一匀强电场，不计粒子的重力，则粒子从A到B的过程中，一定姓名12345678910