1.電勢差
(1)定義:電荷q在電場中由一點a移動到另一點b時,電場力所做的功wab與電荷量q的比值wab/q,叫做a、b兩點間的電勢差.
(2)定義式電勢差是 ,單位:v,1v=1j/c.
(3)計算式:uab=ed,適用於電場,d指 .
2.電勢:電場中某點的電勢,等於該點與零電勢間的電勢差,在數值上等於單位正電荷由該點移到零電勢點時電場力所做的功,令φb=0,則φa=uab=φa-φb ,單位:v.
特別要注意電勢是標量,電勢的負號表示了 ,電勢的大小與零勢點的選擇 ,電勢差與零勢點的選擇 .
[例1]如圖(a)所示,ab是某電場中的一條電場線.若有一電子以某一初速度並且僅在電場力的作用下,沿ab由點a運動到點b,其速度圖象如圖(b)所示.下列關於a、b兩點的電勢和電場強度e大小的判斷正確的是( )
a. b.
c. d.
[解析]從v-t圖易知電子做加速度逐漸減小的變減速運動,故電子所受電場力與運動方向相反,場強的方向由a指向b,因為沿著電場線的方向電勢降低,故,又加速度逐漸減小,故
[答案]ac
[方法小結]要比較電場中兩點電勢的高低,關鍵在於判斷電場線的方向.
考點二電場力中的功能關係
1.電勢能:電荷在電場中所具有的能叫電勢能.單位:焦耳(j)
2.電場力的功與電勢能變化的關係電場力做正功,電勢能 ;電場力做負功,電勢能 .
3.特點:電勢能是電荷與所在電場共有的,且具有 ,通常取無窮遠處或大地為電勢能的零點.
4.當只有電場力做功時,電荷的和守恆,當只有電場力和重力做功時, 和守恆.
[例2] (2007·海南)如圖9-37-5所示,固定在點的正點電荷的電場中有、兩點,已知,下列敘述正確的是( )
a.若把一正的點電荷從點沿直線移到點,則電場力對該電荷做功,電勢能減少
b.若把一正的點電荷從點沿直線移到點,則電場力對該電荷做功,電勢能增加
c.若把一負的點電荷從點沿直線移到點,則電場力對該電荷做功,電勢能減少
d.若把一負的點電荷從點沿直線移到點,再從點沿不同路徑移回到點;則該電荷克服電場力做的功等於電場力對該電荷所做的功,電勢能不變
[解析]把正電荷從m點移到n點,電場力做正功,根據,可知電勢能減小,把負電荷從m點移到n點,電場力做負功,電勢能增加,負電荷從m點移到n點電場力做負功,從n點移到m點,電場力做正功,兩者大小相等,總功為零,電勢能不變.
[答案]ad
[方法技巧]本題考查電場力做功與電勢能變化之間的關係,電場力做功與電勢能變化之間的關係為,可模擬重力做功的特點.
考點三等勢面和電場線
[例3]如圖所示,平行直線、、、、,分別表示電勢為-4 v、-2 v、0、2 v、4 v的等勢線,若ab=bc=cd= de= 2 cm,且與直線mn成300角,則( )
a.該電場是勻強電場,場強方向垂直於,且左斜下
b.該電場是勻強電場,場強大小e=2 v/m
c.該電場是勻強電場,距c點距離為2 cm的所有點中,最高電勢為4v,最低電勢為-4v
d.該電場可能不是勻強電場,e=u/d不適用
[解析]因等差等勢線是平行線,故該電場是勻強電場,場強和等勢線垂直,且由高等勢線指向低等勢線,故ad錯誤,
故b錯,以c點為圓心,以2cm為半徑做圓,又幾何知識可知圓將與、等勢線相切,故c正確.
[答案]c
[方法技巧]本題考查電場線和等勢面的關係,電場線和等勢面處處垂直,且由高等勢面指向低等勢面,故已知等勢面能繪出電場線的分布,已知電場線能畫出等勢面的分布.
★ 高考重點熱點題型**
熱點1 電勢高低的判斷
【真題1】(2023年江蘇卷)如圖所示,實線為電場線,虛線為等勢線,且ab=bc,電場中的a、b、c三點的場強分別為ea、eb、ec,電勢分別為、、,ab、bc間的電勢差分別為uab、ubc,則下列關係中正確的有( )
a.>> b. ec>eb>ea
c. uab<ubcd. uab=ubc
【解析】a、b、c三點處在一根電場線上,沿著電場線的方向電勢降落,故φa>φb>φc , a正確;由電場線的密集程度可看出電場強度大小關係為ec>eb>ea,b對;電場線密集的地方電勢降落較快,故ubc>uab,c對d錯.
【答案】abc
[名師指引]考查靜電場中的電場線、等勢面的分布知識和規律.此類問題要在平時注重對電場線與場強、等勢面與場強和電場線的關係的掌握,熟練理解常見電場線和等勢面的分布規律.
【真題2】(2023年海南卷)勻強電場中有a、b、c三點.在以它們為頂點的三角形中, ∠a=30°、∠c=90°.電場方向與三角形所在平面平行.已知a、b和c點的電勢分別為v、v和2 v.該三角形的外接圓上最低、最高電勢分別為( )
a. v、v b.0 v、4 v
c. v、 d.0 v、v
【解析】如圖,根據勻強電場的電場線與等勢面是平行等間距排列,且電場線與等勢面處處垂直,沿著電場線方向電勢均勻降落,取ab的中點o,即為三角形的外接圓的圓心,且該點電勢為2v,故oc為等勢面,mn為電場線,方向為mn方向,uop= uoa=v,uon : uop=2:,故uon =2v,n點電勢為零,為最小電勢點,同理m點電勢為4v,為最大電勢點.
【答案】b
[名師指引]本題考查電場線和等勢面的關係,關鍵在於根據電勢的分布情況畫出電場線.
新題導練:
1-1.(2023年佛山二模 )右圖是雲層間閃電的模擬圖,圖中p、q是位於南、北方向帶異種電荷的兩塊陰雨雲,在放電的過程中,在兩塊雲的尖端之間形成了乙個放電通道.氣象觀測小組的同學發現位於通道正下方的小磁針n極轉向東(背離讀者),s極轉向西,則p、q兩雲塊放電前( )
a.雲塊p帶正電
b. 雲塊q帶正電
兩雲塊間存在電勢差
尖端的電勢高於q尖端的電勢
1-2.(2023年茂名一模)如圖甲是某一電場中的一條電場線,a、b兩點是該電場線上的兩點.一負電荷只受電場力作用,沿電場線由a運動到b.
在該過程中,電荷的速度—時間圖象如圖乙所示,比較a、b兩點場強e的大小和電勢φ的高低,下列說法正確的是( )
>ebc.φa>φb
d.φa<φb
熱點2 電場力做功與電勢能變化之間的關係
【真題3】(2023年上海卷)如圖所示,把電量為-5×10-9c的電荷,從電場中的a點移到b點,其電勢能___(選填「增大」、「減小」或「不變」);若a點的電勢ua=15v,b點的電勢ub=10v,則此過程中電場力做的功為____j.
【解析】將電荷從從電場中的a點移到b點,電場力做負功,其電勢能增加;由電勢差公式uab = ,w= quab = -5×10―9×(15-10)j=-2.5×10-8j .
【答案】增大,-2.5×10-8
[名師指引]本題考查電場力做功和電勢能變化之間的關係,屬於基礎題.
【真題4】(2023年山東卷) 如圖所示,在y 軸上關於o點對稱的a 、b 兩點有等量同種點電荷+q,在x軸上c 點有點電荷-q ,且co=od ,∠ado 二60°.下列判斷正確的是( )
a.o點電場強度為零
b.d 點電場強度為零
c.若將點電荷+q 從o 移向c ,電勢能增大
d.若將點電荷一q 從o 移向c .電勢能增大
[解析]電場是向量,疊加遵循平行四邊行定則,由和幾何關係可以得出,a錯b對.在之間,合場強的方向向左,把負電荷從o移動到c,電場力做負功,電勢能增加,c錯d對.
[答案]bd
[名師指引]本題易混淆正電荷和負電荷在電場中的受力情況和電場力做功情況.另外要特別注意場強是向量,應遵循平行四邊形定則.
新題導練
2-1.(2023年深圳一模)如圖為一勻強電場,某帶電粒子從a點運動到b點.在這一運動過程中克服重力做的功為2.0j,電場力做的功為1.5j.則下列說法正確的是( )
a.粒子帶負電
b.粒子在a點的電勢能比在b點少1.5j
c.粒子在a點的動能比在b點多0.5j
d.粒子在a點的機械能比在b點少1.5j
2-2.(2023年汕頭一模)圖中mn是由一負點電荷產生的電場中的一條電場線.乙個帶正電的粒子+q飛入電場後,只受電場力的作用下沿一條曲線(圖中虛線)運動,a、b是該曲線上的兩點,則( )
a.a點的電場強度小於b點的電場強度
b.a點的電勢ua 低於b點的電勢ub
c.粒子在a點的動能eka小於在b點的動能ek b
d.粒子在a點的電勢能低於在b點的電勢能
熱點三電場與力學綜合
【真題6】(2023年廣東卷)如圖(a)所示,在光滑絕緣水平面的ab區域內存在水平向右的電場,電場強度e隨時間的變化如圖(b)所示.不帶電的絕緣小球p2靜止在o點.t=0時,帶正電的小球p1以速度t0從a點進入ab區域,隨後與p2發生正碰後**,**速度大小是碰前的倍,p1的質量為m1,帶電量為q,p2的質量m2=5m1,a、o間距為l0,o、b間距.已知.
2019高考物理知識總結 第10章《電場》
第十章電場 大綱要求 1 兩種電荷 電荷守恆 2 真空中的庫侖定律 電荷量 3 電場 電場強度,電場線 點電荷的場強,勻強電場,電場強度的疊加 4 電勢能,電勢差,電勢,等勢面 5 勻強電場中電勢差跟電場強度的關係 6 靜電遮蔽 7 帶電粒子在勻強電場中的運動 8 示波管,示波器及其應用 9 電容器...
2019高考物理教案全集 經典實用 第13章《電磁感應》
第十三章電磁感應 第一單元電磁感應現象法拉第電磁感應定律 基礎知識 一 電磁感應 1 電磁感應現象 只要穿過閉合迴路的磁通量發生變化,閉合迴路中就有電流產生,這種利用磁場產生電流的現象叫做電磁感應,產生的電流叫做感應電流 2 產生感應電流的條件 閉合迴路中磁通量發生變化 3.引起磁通量變化的常見情況...
2019高考物理教案全集 經典實用 第17章《量子論初步》
第十七章量子論初步 目的要求 重點難點 教具 過程及內容 散量子論初步 一 光電效應 1 現象 在光 包括不可見光 照射下物體發射出電子的現象叫光電效應現象 所發射的電子叫光電子 光電子定向移動所形成的電流叫光電流。2 光電效應規律 1 任何一種金屬都有乙個極限頻率,入射光必須大於這個極限頻率才能產...