2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-1课件：第一章 第7讲 习题课电场能的性质

1、第一章电场 1.会分析带电粒子在电场中的运动特点. 2.能求解电场力做的功和电场中的电势、电势能的变化. 3.会用等分法确定等势点，从而确定电场强度的方向. 目标 定位 二、对电场强度和电势的理解 三、等分法确定等势点 对点检测 自查自纠 栏目 索引 一、电场线、等势线和运动轨迹 四、电场力做功与电势差、电势能的综合 一、电场线、等势线和运动轨迹 例例1如图1所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场 线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区 域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此 可知() n典例精析 解析答案总结提升 图1 A.带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度

2、大小 B.带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大 C.带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大 D.带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小 解析解析根据牛顿第二定律可得qEma，又根据电场线的疏密程度可以得 出Q、R两点处的电场强度的大小关系为EREQ，则带电粒子在R、Q两点 处的加速度的大小关系为aRaQ，故D项错误； 由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的 相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C项错误； 根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在R处 所受电场力的方向为沿电场线向右.假设粒子从Q

3、向P运动，则电场力做正 功，所以电势能减小，动能增大，速度增大，假设粒子从P向Q运动，则 电场力做负功，所以电势能增大，动能减小，速度减小，所以A项正确， B项错误. 答案答案A 总结提升 总结提升 (1)速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线 方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧. (2)电势能大小的判断方法,电场力做功：电场力做正功，电势能减小； 电场力做负功，电势能增加. 利用公式法：由EpAqA知正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势 低处电势能大. 例例2如图2所示，O是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产 生的电场中的三条等势线，正点电荷q仅在电场力的作用下

4、 沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处.由此 可知() 图2 A.O为负电荷 B.在整个过程中q的电势能先变小后变大 C.在整个过程中q的加速度先变大后变小 D.在整个过程中，电场力做功为零 解析答案返回方法点拨 解析解析由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用，O点的电荷应为正电 荷，A错； 从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力，速度逐渐减小，加速度逐渐增 大，电势能逐渐增大；而从b到c的过程q受到逐渐减小的库仑斥力，速度 逐渐增大，加速度逐渐减小，电势能逐渐减小，B错，C对； 由于a、c两点在同一等势面上，整个过程中，电场力不做功，D对. 答案答案CD 方法点拨 返回 方法点

5、拨 已知等势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直绘制电场线，再根 据轨迹弯曲方向找电荷的受力方向，结合运动轨迹或路径，判断功的正负； 由电场力做功正负确定动能及电势能的变化. 二、对电场强度和电势的理解 例例3如图3所示，在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点，A点 为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线 中垂线上距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度E的大小、电 势高低的比较，正确的是() n典例精析 解析答案总结提升 图3 A.EAECEB，ACB B.EBEAEC，ACB C.EAEB，EAEC，AB，AC D.EAEB，EAEC，AB，AC

6、 返回 总结提升 解析解析等量异种点电荷周围的电场线如图所示，根据电场线的疏密分布知， A点的电场线比C点密，B点的电场线比A点密，则EBEAEC；等量异种 点电荷的中垂线为等势线，则A点的电势与C点的电势相等，沿着电场线 方向电势逐渐降低，则A点的电势大于B点电势.所以ACB，故B正确， A、C、D错误. 答案答案B 总结提升 (1)电场强度与电势没有直接关系.电场强度为零，电势不一定为零.电势为 零，电场强度也不一定为零.电场强度大的地方，电势不一定高. (2)比较电势的高低，应主要把握沿电场线方向电势降低，若两点不在同一 电场线上，应通过等势面，转化为同一电场线上的两点电势的比较. 返回

7、 三、等分法确定等势点 例例4如图4所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中的三点， 已知：A12 V，B6 V，C6 V，试在该虚线框内作出该电场的示 意图(画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线. n典例精析 解析答案 图4 返回总结提升 总结提升 答案答案见解析图 总结提升 (1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，故在同一直 线上相同间距的两点间电势差相等，如图5甲ABBC，则UABUBC. 图5 (2)在匀强电场中，相互平行且相等的线段两点间的 电势差相等.如图乙AB綊CD，则UABUCD. (3)确定电场方向的方法：先由等分法确定电势相等 的点，画出

8、等势面(线)，然后根据电场线与等势面 (线)垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等 势面(线)指向电势低的等势面(线). 返回 四、电场力做功与电势差、电势能的综合 例例5如图6所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与 半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正 点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点.现有 一质量为m、电荷量为q、套在杆上的带负电小球(可 视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度 为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到 B点时的速度大小为 .求： n典例精析 解析答案 图6 (1)小球滑到C点时的速度大小； 解析解析因为B、C两点电势

9、相等，故小球从B到C运动的过程中电场力做的 总功为零. (2)若以C点作为参考点(零电势点)，试确定A点的电势. 解析答案方法总结返回 方法总结 计算电场力做功的方法，常见的有以下几种： (1)利用电场力做功与电势能的关系求解：WABEpAEpB. (2)利用WFd求解，此公式只适用于匀强电场. (3)利用公式WABqUAB求解. (4)利用动能定理求解. 返回 1.(电场线、等势线和运动轨迹)(多选)如图7所示，虚 线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的 电势差相等，实线为一带正电的质点仅在静电力作 用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上 的两点，据此可知() 解析答案 对

10、点自测 图7 A.三个等势面中，Q点的电势最高 B.带电质点通过P点时电势能较大 C.带电质点通过P点时动能较大 D.带电质点通过P点时加速度较大 解析解析由三个等势面可以确定电场线方向，由轨迹QP可以确定质点的受 力方向，由于该质点带正电，所以可以判断P点电势高.由Q到P，静电力 做负功，电势能增加，故P点电势能较大.由于P处等势面密集，所以带电 质点通过P点时加速度较大. 答案答案BD 解析答案 2.(电场线、等势线和运动轨迹)一个电子只在电场力作 用下从a点运动到b点的轨迹如图8中虚线所示，图中一 组平行实线可能是电场线也可能是等势面，下列说法 中正确的是() 图8 A.如果实线是电场线

11、，则电子在a点的电势能比在b点的电势能大 B.如果实线是等势面，则a点的电势比b点的电势低 C.如果实线是电场线，则a点的电势比b点的电势高 D.如果实线是等势面，则电子在a点的电势能比在b点的电势能大 解析解析若题图中实线是电场线，电子所受的电场力水平向右，电场线方向水 平向左，则a点的电势比b点低，C错误； 由于从a点运动到b点电场力做正功，所以电子的电势能减小，所以电子在a 点的电势能比在b点的电势能大，所以A正确； 若实线是等势面，由于电场线与等势面垂直，电子所受电场力方向向下， 则电场线方向向上，则a点的电势比b点高，从a到b电场力对电子做负功， 所以电势能增加，则电子在a点的电势能

12、比在b点的电势能小，故B、D错误. 答案答案A 3.(对电场强度和电势的理解)下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强 度也相等的是() 解析答案 解析解析匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇等间距的平行平面，A中a、 b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场 强相等； B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强大小相等、 方向不同； C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强的 方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强的方向不同； 在D中，a、b两点的电势相等，场强的方向是沿连线的，而且方向相同， 故本题选D. 答案答案D 4.(用等分法画电场线)如图9所示，A、B、C是匀强电场中等腰直角三角 形的三个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为A15 V，B3 V，C 3 V，试确定场强的方向，并画出电场线. 解析答案 图9 解析解析根据A、B、C三点电势的特点，在AC连线上取M、N两点，使AM