第2讲__电场能的性质的描述.ppt

【变式备选】A、D两点各放有电量为+Q和+3Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AB=BC=CD.现将一正电荷从B点沿直线移到C点，则( ) A.电势能一直减小 B.电势能一直增加 C.电势能先减小后增加 D.电势能先增加后减小 【解析】选C.设正电荷所带电量为q，AB=BC=CD=r，向右的方向 为正.则正电荷在B点时所受合力 正电荷 在C点所受合力 故正电荷由B运动到 C的过程中，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增加， 故选C. 匀强电场中电势与电场方向的确定 【例证2】如图所示，A、B、C、D、E、F 为匀强电场中一个边长为10 cm的正六边 形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为 1 V、2 V、3 V，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10 V/m C.匀强电场的场强方向为由C指向A D.将一个电子由E点移到D点，电子的电势能将减少1.6×10-19 J 【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)电场方向与等势面的位置关系. (2)电势差与两点间距的大小关系. 【自主解答】选B.A、B、C三点的电势分 别为1 V、2 V、3 V，由于匀强电场中任 一直线上的电势分布都是均匀的，连接 AC，则AC中点G的电势为2 V，因此BE连线 为一条等势线，因此平行于BE的CD、AF为等势线，A项中说法正 确；正六边形边长为10 cm，则由几何关系知 由 求得 B项中说法错误；电场线垂直于等势线 且由高电势指向低电势，C项中说法正确；将一个电子从E点移 到D点，电场力做功W=-eUED=1.6×10-19 J，根据电场力做功与 电势能变化的关系知，电势能减少1.6×10-19 J，D项中说法正确. 【总结提升】确定匀强电场的场强方向及某点电势的技巧 (1)确定电势及电场方向的原理 在匀强电场中在同一直线上或相互平行的两条直线上距离相等的两点间电势差相等. (2)方法技巧:①分析三个点的电势大小关系，找出电势最高点与最低点连线上与第三点电势相等的点. ②连接等势点，画出等势线. ③根据电场线与等势线垂直画出电场线. ④根据U=Ed及UAB=φA-φB求所求点的电势. 【变式训练】a、b、c、d是匀强电场 中的四个点，它们正好是一个矩形的 四个顶点.电场线与矩形所在的平面平 行.已知a点的电势是20 V，b点的电势是24 V，d点的电势是 4 V，如图所示.由此可知，c点的电势为( ) A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V 【解析】选B.在匀强电场中，沿任意一组平行线上等距离的两 点间电势差相等，故Uba=Ucd，由Ucd=φc-φd可得，φc=8 V，故 B正确. 电场中的功能关系问题 【例证3】(12分)如图所示，同一竖直线上的A、B两点，固定有等量的异种点电荷，电荷量为q，正、负如图所示，△ABC为一等边三角形(边长为L)，CD为AB边的中垂线，且与右侧竖直光滑 圆弧轨道的最低点C相切，已知圆弧的半径为R，现把质量为m、带电荷量为+Q的小球(可视为质点)由圆弧的最高点M静止释放，到最低点C时速度为v0.已知静电力常量为k，现取D为电势零点，求： (1)小球在C点受到的电场力的大小和方向. (2)在等量异种点电荷的电场中，M点的电势φM. 【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)等量异种点电荷的电场中电场线、等势面分布的特点. (2)小球由M到C的过程中的功能转化关系. 【规范解答】(1)小球到达最低点C时，+q与-q对其的电场力 F1、F2是大小相等的，有 (2分) 又因为△ABC为等边三角形，易知F1、F2的夹角是120°，所以 二者的合力为 且方向竖直向下. (2分) (2)小球由最高点M运动到C的过程中，由动能定理得 (3分) 可得M、C两点的电势差为 (2分) 又等量异种点电荷中垂线上的电势相等，即C、D两点电势相等，故M点的电势为 (3分) 答案：(1) 方向竖直向下 (2) 第2讲 电场能的性质的描述 考点1 电场力做功与电势能 1