高中物理 第四节 电势和电视能课件 新人教选修31

1、2021/8/11 星期三1第4节 电势能和电势2021/8/11 星期三2一、电场力做功的特点1、复习：功的计算2、如图正电荷从静止开始运动，求电场力对电荷做功情况。问：是什么能转化为试探电荷的动能？+2021/8/11 星期三3一、电场力做功的特点3、电场力做功情况分析+直线+曲线+倾斜直线结论：静电力做功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 说明1：虽然上式以匀强电场进行推导，但其结论对任意电场均成立。说明2：只要初、末位置A、B确定了，移动电荷做功WAB就确定，与路径无关。2021/8/11 星期三4一、电场力做功的特点3、电场力做功情况分析针对练习例1（2000。

2、上海）如图，在场强为E的匀强电场中有相聚为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为，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，电场力做的功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=_。2021/8/11 星期三5二、电势能1、电势能与重力势能的比较 重力做功与通过的路径无关，只与始末位置的相对高度有关。 静电力做功与通过的路径无关，只与始末位置在电场线方向的距离有关。 重力势能：物体由于高度和位置而具有的能量，叫重力势能（EP）。重力势能电势能 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，

3、这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。 2021/8/11 星期三6二、电势能1、电视能与重力势能的比较重力势能电势能 重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。 静电力做的功等于电势能的减少量。 重力做的功等于重力势能的减少量。2021/8/11 星期三7二、电势能2、思考与讨论：对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况： 1、正电荷从A运动到B做正功，即有WAB0，则EpAEpB，电势能减少。正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。2、负电荷从A运动到B做负功，即有WAB0，则EpA B，场强EAEBB、电势A

4、B，场强EAEPB场强强弱看疏密，电势高低看箭头。2021/8/11 星期三16四、电势6、电势的相关练习例题2：把q1=4109C的试探电荷放在电场中的A点,具有6108J的电势能,求A点的电势.若把q2=21010C的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?练习：在同一条电场线上有A、B、C 三点,将q=610-6 C 的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少? 2021/8/11 星期三17四、电势6、电势的相关练习例题3：在静电场中,把一个电荷量q=2.0105C的负电荷由M点

5、移到N点,电场力做功6.0 104J,由N点移到P点,电场力做负功1.0 103J,则M、N、P三点的电势高低关系是？2021/8/11 星期三18四、电势6、电势的相关练习例题4：一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能EPA、EPB之间的关系是（ ）例题5：如图，是某电场中的一条直线，一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列有关该电场情况判断正确的是（ ）A.该电场一定是匀强电场 B.场强Ea一定小于EbC.电子的电势能EPaEPb D.电子的电势能EPaq2）。将

6、细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示，若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力T为多少？（不计重力及两小球之间的库伦力）解：由题意分析可知，两小球由静止开始运动，且受力恒定所以必为匀加速，以1为研究对象得：再以2为研究对象得：2021/8/11 星期三34六、补充练习 5、（变式）变式：电荷量均为-q、质量分别为m和3m的两小球A和B，中间连接质量不计的细线，在竖直方向的匀强电场中以恒定的速度v0匀速上升，若不计两带电小球间的库仑力，某时刻细线断开，求此时A、B两球的加速度。解：以A、B为系统，开始时两小球匀速运动，则满足：断开后以A为研究对象得：断开后以A为研究对象得：2021/

7、8/11 星期三35六、补充练习 6、如下图所示在竖直向下的匀强电场中，使一个带负电的小球从斜轨道上的A点由静止沿轨道滑下，若使小球恰好通过半径为R的圆轨道顶端的B点时不至于落下来，求至少应使A点在斜面轨道上的高度h为多少？（设轨道光滑绝缘，小球的重力大于所受的电场力）解：小球在B点刚好不下落，由牛顿第二定律得：从A点到B点，应用动能定理得：由以上两式得：2021/8/11 星期三36六、补充练习 6、如下图所示在竖直向下的匀强电场中，使一个带负电的小球从斜轨道上的A点由静止沿轨道滑下，若使小球恰好通过半径为R的圆轨道顶端的B点时不至于落下来，求至少应使A点在斜面轨道上的高度h为多少？（设轨道

8、光滑绝缘，小球的重力大于所受的电场力）追问：在最低点C处轨道对小球的支持力为多少？解：小球从A点到C点，由动能定理得：在C点由牛二定律和圆周运动规律得：由以上两式得：2021/8/11 星期三37六、补充练习 7、变式：题中其它条件不变，只改变小球电性，则结果如何？解：小球在B点刚好不下落，由牛顿第二定律得：从A点到B点，应用动能定理得：由以上两式得：2021/8/11 星期三38六、补充练习 8、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线连着一个质量为m，电量为+q的带电小球，令一端固定于O点，将小球拉起至细线于场强平行，然后无初速度释放，则小球沿圆弧作往复运动。已知小球摆到最低点的令一

9、侧，线与竖直方向的最大夹角为（如图）求（1）匀强电场的场强；（2）小球经过最低点时细线对小球的拉力。解(1）从右侧最高到左侧最高，由动能定理得：2021/8/11 星期三39六、补充练习 8、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线连着一个质量为m，电量为+q的带电小球，令一端固定于O点，将小球拉起至细线于场强平行，然后无初速度释放，则小球沿圆弧作往复运动。已知小球摆到最低点的令一侧，线与竖直方向的最大夹角为（如图）求（1）匀强电场的场强；（2）小球经过最低点时细线对小球的拉力。解(2）从右侧最高到最低点，由动能定理得：再由牛二定律和圆周运动规律得：2021/8/11 星期三40六、补充

10、练习 8、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线连着一个质量为m，电量为+q的带电小球，令一端固定于O点，将小球拉起至细线于场强平行，然后无初速度释放，则小球沿圆弧作往复运动。已知小球摆到最低点的令一侧，线与竖直方向的最大夹角为=37o（如图）追问（3）求从右侧最高到左侧最低过程中，速度最大值？解(3）分析：由（1）可知：2021/8/11 星期三41六、补充练习 8、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线连着一个质量为m，电量为+q的带电小球，令一端固定于O点，将小球拉起至细线于场强平行，然后无初速度释放，则小球沿圆弧作往复运动。已知小球摆到最低点的令一侧，线与竖直方向的最大

11、夹角为=37o（如图）追问（3）求从右侧最高到左侧最低过程中，速度最大值？解(3）若=37o ，则由1结论得：由力学知识知，等效最低位置与竖直夹角为，满足：由右侧最高到等效最低，动能定理：2021/8/11 星期三42六、补充练习 9、变式二：如图竖直平面内的光滑绝缘轨道，整个装置处于水平向右的匀强电场中，带负电荷的小球从高出水平轨道h处的A点由静止开始下滑，沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动，已知小球所受电场力是其重力的3/4，圆环半径为R，斜面AB与水平方向的夹角=53o，水平轨道的长度xBC=2R，若要使小球在圆环内能做完整的圆周运动，则h=？解：由上题结论可知，有等效最低点，必然存

12、在等效最高点，由力的合成得：即等效最高点为D点，在D点时球与环的弹力为零：从A点到D点动能定理得：2021/8/11 星期三43六、补充练习 10、如图所示，质量为m、带电量为+q的小球从距地面高为h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为L处有一根管口比小球直径略大的竖直细管，管的上方距地面h/2.为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个方向水平向左的匀强电场，求（1）小球的初速度；（2）电场强度E的大小；（3）小球落地时的动能。解（1）水平匀减速，竖直自由落体，水平无碰撞地通过管子，则到达管上方瞬间速度为零：2021/8/11 星期三44六、补充练习 10、如图所示，质量为m、带电量为+q的小球从距地面高为h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为L处有一根管口比小球直径略大的竖直细管，管的上方距地面h/2.为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个方向水平向左的匀强电场，求（1）小球的初速度；（2）电场强度E的大小；（3）小球落地时的动能。解（2）设小球水平方向的加速度为a，则有：2021/8/11 星期三45六、补充练习 10、如图所示，质量为m、带电量为+q的小球从距