电场强度三Word格式.docx
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D.沿着电场线的方向,电势越来越低
5.a、b为电场中两点,且a点电势高于b点,则()
A.把负电荷从a点移到b点电场力做负功,电势能增加
B.把正电荷从a点移到b点电场力做正功,电势能减少
C.无论移动的是正电荷还是负电荷,电荷的电势能都要减少
D.以上说法都不对
6.如图所示,在场强为E的匀强电场中有相距为l的两点A、B两点,Q连线AB与电场线的夹角为θ,将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点。
若沿直线AB移动该电荷,电场力做功W1=______;
若沿路径ACB移动该电荷,电场力做功W2=______;
若沿曲线ADB移动该电荷,电场力做功W3=______。
由此可知,电荷在电场中移动时,电场力做功的特点是________________________。
7.如图所示,实线为一匀强电场的电场线,一个带电粒子射入电场后,留下一条从a到b虚线所示的径迹,重力不计,下列判断正确的是()
A.b点电势高于a点电势
B.粒子在a点的动能大于在b点的动能
C.粒子在a点的电势能小于在b点的电势能
D.场强方向向左
8.有一带电粒子沿图中的AB曲线穿过一匀强电场,a、b、c。
d均为匀强电场中的等势面,且电势Ua<
Ub<
Uc<
Ud,若不计粒子所受重力,那么()
A.粒子一定带负电
B.粒子的运动轨迹是抛物线
C.从A点运动到B点粒子的电势能增加
D.粒子的动能和电势能之和在运动过程中保持不变
9.如图,在真空中有两个点电荷A和B,电量分别为-Q和+2Q,它们相距L,如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r<L)的空心金属球,且球心位于O点,则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小_____方向____.
10.如图5所示,导体棒AB靠近带正电的导体Q放置.用手接触B端,移去手指再移去Q,AB带何种电荷______.若手的接触点改在A端,情况又如何______.
11.有一绝缘空心金属球A,带有4×
10-6C的正电荷,一个有绝缘柄的金属小球B,带有2×
10-6C的负电荷.若把B球跟A球的内壁相接触,如图6所示,则B球上电量为______C,A球上电量为_______C,分布在_______.
三、新知识点讲解
第四节电势能、电势
1.静电力做功的特点
分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
(1)
q沿直线从A到B
(2)q沿折线从A到M、再从M到B
(3)q沿任意曲线线A到B
结果都一样即:
W=qELAM=qELABcos
【结论】:
在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比。
2.电势能
(1)电势能:
由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
(2)静电力做功与电势能变化的关系:
静电力做的功等于电势能的变化量。
写成式子为:
注意:
①.电场力做正功,电荷的电势能减小;
电场力做负功,电荷的电势能增加
②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任
一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④.求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的
即EP=W
⑤.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
⑥电势能零点的规定
若要确定电荷在电场中的电势能,应先规定电场中电势能的零位置。
关于电势能零点的规定:
P19(大地或无穷远默认为零)
所以:
电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。
如上式若取B为电势能零点,则A点的电势能为:
3.电势---表征电场性质的重要物理量度
通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。
参阅P20图1。
4--3
(1)定义:
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。
用
表示。
标量,只有大小,没有方向,但有正负。
(2)公式:
(与试探电荷无关)
(3)单位:
伏特(V)
(4)电势与电场线的关系:
电势顺线降低。
(电场线指向电势降低的方向)
(5)零电势位置的规定:
电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)
◎让学生思考和讨论P21问题。
◎引导学生分析问题与练习3、4
4.等势面
⑴.定义:
电场中电势相等的点构成的面
⑵.等势面的性质:
①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功
②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③.等势面越密,电场强度越大
④.等势面不相交,不相切
⑶.等势面的用途:
由等势面描绘电场线。
⑷.几种电场的电场线及等势面
①等量同种电荷连线和中线上
连线上:
中点电势最小
中线上:
由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。
②等量异种电荷连线上和中线上
由正电荷到负电荷电势逐渐减小。
各点电势相等且都等于零。
第五节、电势差
1、电势差
电场中两点间电势的差值,也叫电压。
(2)公式:
或
①
所以有:
=-
②
电势差是标量,可正,可负。
2、静电力做功与电势差的关系
电荷Q在电场中从A移动到B时,静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。
推导:
或
③
即:
电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷Q的比值。
四、课堂练习
1、把一个架在绝缘支座上的导体放在负电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态,如图14-1,导体表面电荷分布如图,这时导体()
A.A端电势比B端电势高B.A端电势比B端电势低
C.A端电势可能比B端高,可能比B端低
D.A端电势与B端电势相等
2、如图14-2所示,A球原来带正电,B和C是大小不同的两个金属球,原来都不带电,将B球和C球接触一起放在A球的电场中,则下列说法中正确的是()
A.若先将B球与C球分开,再移走A球,则B、C球将带上不等量异种电荷
B.若用手摸一下B球,移走A球后,再分开B和c球,则B、C将带上等量正电荷.
C.若用手摸一下C球.移走A球后,再分开B、C球,则B、C将带上等量负电荷
D.若用手摸一下B球,移走A球后,再分开B、C球,则B、C将带上不等量负电荷
3、如图14-3所示,将一个不带电的导体B接地后,向一个带负电的导体A靠近.在靠近的过程中,导体的电势将()
A.升高B.降低C.不变D.无法确定
4、如图14-4所示,空腔金属球壳A不带电,现将一带电量为+Q的点电荷放在球心O处,a、b、c三点分别位于空腔内、球壳内、球壳外,到球心距离分别为ra、rb、rc,则三点场强大小分别为Ea=_______、Eb=________、Ec=_______,三点的电势Ua、Ub、Uc由高到低的顺序为_____________
5、上题中,若球壳A原来也带+Q的电量,球心处点电荷还为+Q,则Ea=_______、Eb=________、Ec=_______,三点的电势Ua、Ub、Uc由高到低的顺序为_____________
6、绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球a,a的表面镀有铝膜,a近旁有一个绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图14-5,现使b球带电,则()
A.b将吸引a,吸引住后不放开.
B.b将吸引a,接触后又把a排斥开.
C.a、b之间不发生相互作用.D.b立即把a排斥开.
7、如图14-6所示,原来不带电的导体棒放在电荷q产生的电场中,达静电平衡后,棒上感应电荷在棒内中点处产生场强大小为E;
现将导体棒右端接地,当再次达到静电平衡时,棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小为E,,则()
A.E>
E,B.E=E,C.E<
E,D.E=E,/2
8、如图14--7所示,两个带等量异种电荷的绝缘导体之间,对称地放着两个相同的导体abcd,现用导线将a、b连接起来,下列判断正确的是()
A.有电流沿导线从a流向dB.有电流沿导线从d流向a
C.达到静电平衡后,a端、d端均不带电.D.达静电平衡后,b端、c端均不带电.
9、如图14-8所示,水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q,一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q的电场),从左端以初速度vo滑上金属板,沿光滑的上表面向右运动到右端.在该运动过程中()
A.小球作匀速直线运动.B.小球先减速后匀速运动
C.小球先匀速后加速运动.D.电场力对小球做功为零.
10.如图14--9所示.两个不带电的枕形金属导体B和C,相互接触放在带负电的A球的电场中,由于静电感应,B的左端出现正电荷,c的右端出现负电荷.现将C向右移开.直至移出电场,在此过程中()
A.B的左端的正电荷增多,右端出现负电荷.
B.B的左端正电荷减少.右端出现负电荷.
C.B上的电荷分布不变.
D.上述三种情况均有可能出现
11、长为L的细导体棒原来不带电,水平放置,当将带电量为q的点电荷放在距离细棒左端R处时,静电平衡后棒上感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小为
A.OB.8Kq/L2C.Kq/R2D.Kg/(R+L/2)2
12、一个带绝缘座的空心金属球A带有4XlO-8C的正电荷,上端开有适当小孔;
有绝缘柄的金属小球B带有2Xl0-8C的电荷,使B球和A球内壁接触,则A、B带电量分别为
A.QA=10-8CQB=10-8CB.QA=2X10-8CQB=O
C.QA=OQB=2x10-8CD.QA=4x10-8CQB=2X10-8C
13、下列关于等势面的说法正确的是()
A.同一等势面上各点电势均相等.B.等势面与电场线可成任意夹角.
C.任意两个等势面可能相交D.匀强电场中等势面相互平行
14、带正电的空心金属球壳,立于绝缘支座上,将五个原来不带电的金属球如图14-10放置,静电平衡时,下列说法中正确的是
A.D球不带电,且D球电势高于A球电势.
B.B球带负电.
C.E球不带电,与球壳电势相等.
D.若C球通过导线与球壳内壁接触,则不带电.
15、如图14-11所示,不带电的金属球壳内有一带正电的点电荷,当闭合电键s的瞬间,下列说法中正确的是;
()
A.接地导线中自由电子向地运动.
B.接地导线中自由电子向金属球壳运动.
C.金属球壳的外表面带正电.D.金属球壳的外表面不带电.
五、课后练习:
1.下列关于电势和电势能的说法中,正确的是()
A.在电场中,电势高的地方,电荷在那一点具有的电势能就大.
B.在电场中,电势高的地方,电荷在那一点受到的电场力就大,具有的电势能就大.
C.在正电荷产生的电场中的任一点处,放人的正电荷所具有的电势能一定大于放入的
负电荷所具有的电势能.
D.在负电荷产生的电场中,任一点的电势都大于零.
2.下列说法正确的是()
A.电场线越密.电势越高.B.电场线越密,场强越大.
C.顺着电场线,各点电势逐渐降低.D.顺着电场线,场强越来越小.
3.A和B两点电势差UAB=50V,将q=2X410-8C的负电荷先后放在A点和B点,则()
A.放在A点时电势能大.B.放在B点时电势能大.
C.电荷从A点到B点,电势能将减少lX10-6J.D.电荷从A点到B点,电场力做功lX10-6J.
4.电荷在电场中移动时,下列说法正确的是()
A.正电荷由高电势点向低电势点移动,电场力做正功,电势能增加.
B.正电荷由高电势点移到低电势点,电场力做负功,电势能增加.
C.负电荷由低电势点移到高电势点,电场力做负功,电势能减少
D.负电荷由低电势点移到高电势点,电场力做正功,电势能减少.
5.如图15-1所示,电场中五个等势面电势从左向右依次为20V,10V,0V,-1OV,-20V,将3X10-9库仑的正电荷从a点移到d点,电场力做了多少功?
在b点放置-3X10-9库仑的点电荷时,其电势能为多少?
6.正点电荷p固定,虚线所画同心圆表示等势线,一个带电粒子沿ab曲线运动.若不计重力,则粒子()
A.带负电.B.从a到b,电场力对它做负功.
C.从a到b,电场力对它不做功.D.在a、b两点动能、电势能都相等.
7.将q=2X10-8C的正电荷从电场中的A点移到B点,电场力做功3X10-7J,从B点移到C点,电势能减少4X10-7J,从C点移到D点,克服电场力做功5X10-7J,则()
A.A、C两点间电势差大小为5V.B.B、D两点间电势差大小为45V.
C.A与D两点间电势差大小为10V.D.A与D两点间电势差大小为60V.
8.带电量q=-4X10-10C的电荷在电场中的A点具有的电势能εA=-2X10-8J,在电场中的B点具有的电势能εB=-6X10-8J,则下列判断正确的是()
A.将电荷从A点移到B点,电场力做功6X10-8J.
B.将电荷从A点移到B点,克服电场力做功4X10-8JL
C.A与B两点间电势差大小为200V.
D.A与B两点间电势差大小为100V.
9.AB是某电场中的一条电场线,若将一负电荷从A点处自由释放,负电荷从A点沿电场线运动到B点,速度图线如图15-3所示.则A、B两点电势高低和场强的大小关系是()
A.UA>
UB,EA>
EBB.UA>
UB,EA<
EB
C.UA<
EBD.UA<
10.一个点电荷从静电场中的一点移到另一点,电场力做功为0,则()
A.这两点的电场强度一定相等.B.这两点的电势一定相等.
C.电荷一定沿等势面移动.D.电荷没有受到电场力.
11.一个10-5C的电荷从电扬外移到电场中A点,电场力做负功6X10-3J,A点电势UA=______;
如果此电荷从电场外移到电场中另一点B,电场力做功0.02J,则A、B间电势差UAB=_____
12.一个带电质点电量为3x10-8C,逆着电场方向从A点移到B点,外力做功6X10-5J,在此过程中,质点动能增加了4.5X10-5J,问A与B两点间电势差大小为多少?
13.如图15-4所示,P、Q是两个电量相等的正的点电荷,它们连线的中点是O,A、B是中垂线上两点,OA<
OB,用EA、EB、UA、UB分别表示A、B两点的场强和电势,则()
A.EA一定大于EB,UA一定大于UB
B.EA不一定大于EB,UA不一定大于UB.
C.EA一定大于EB,UA不一定大于UB
D.EA不一定大于EB,UA不一定大于UB.
14.如图15-5所示,水平固定的小圆盘A,其带电量为Q,电势为零,从盘心处O静止释放一质量为m、带电量十q的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达圆盘中心竖直线上的b点,而到圆盘中心竖直线上c点时速度最大,由此可知Q所形成的电场中,可确定的物理量是()
A.b点场强B.c点场强
C.b点电势D.c点电势
六、拓展练习
1、质量为2m,电量为2q的正电荷的小球A,起初静止在光滑绝缘水平面上,另有一质量为m,带+q的电量的B球,以速度V0离A而去。
同时释放A球,如图15-6所示。
某一时刻两球的电势能最大,此时B球速度为多少?
两球电势能增加多少?
2、如图的所示,一个电子以lOOev的初动能从A点垂直电场线方向飞入匀强电场,在B点离开电场时,其运动方向与电场线成1500角,则A与B两点间电势差多大?
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- 电场 强度