高二物理人教选修31配套课件第一章第8讲习题课电场中能的性质

1、第8讲习题课：电场中能的性质,目标定位 1.会分析带电粒子在电场中的运动特点. 2.能求解静电力做的功和电场中的电势.,预习导学 梳理识记点拨,1.物体做曲线运动的条件：物体运动的 与 不 共线. 2.电势是反映电场能的性质的物理量，其大小与 的选取有关.电势差是电场中两点间电势的差值，其大小与_ 的选取无关. 3.电势能是电荷在电场中具有的能量，其大小由电场和_决定.静电力做功要引起电势能的变化，其关系式为WABEpAEpB.,速度方向,受力方向,零电势点,零电势点,电荷,4.静电力做功与电势差的关系式为WAB 或者简单的写成 W_. 5.匀强电场中电场强度与电势差的关系式为UAB .,qU

2、AB,qU,Ed,课堂讲义 理解深化探究,一、电场线、等势线和运动轨迹 1.已知等电势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线. 2.带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大. 3.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.,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() A.带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小 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

3、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,图1,解析根据牛顿第二定律可得maqE，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

4、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A,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仅受电场力的作用下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() 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,图2,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受到逐渐变小的

5、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CD,借题发挥根据所给的等势面，明确电场分布情况，画出电场线，再根据轨迹弯曲方向找电荷的受力方向、受力大小变化；根据运动轨迹或路径，判断功的正负、动能及电势能的变化.,二、电场强度和电势的理解 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.电场强度越大的地方，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.,例3在静电

6、场中，关于场强和电势的说法正确的是() A.电场强度大的地方电势一定高 B.电势为零的地方场强也一定为零 C.场强为零的地方电势也一定为零 D.场强大小相同的点电势不一定相同,解析沿着电场线的方向电势逐渐降低，电场线密的地方，电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，电势高的地方电场强度不一定大，电场强度大的地方，电势不一定高，故A错误. 电势为零是人为选取的，则电势为零的地方场强可以不为零，故B错误.,场强为零的地方电势不一定为零，电势为零是人为选取的，故C错误. 在匀强电场中，场强处处相等，但沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以场强大小相同的点电势不一定相同，故D正确. 答案D,三、电场力做功与

7、电势差、电势能的综合 计算静电力做功的方法，常见的有以下几种： 1.利用静电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.,例4如图3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： (1)小球滑到C点时的速度大小；,图3

8、,解析 因为B、C两点电势相等，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.,又根据电场力做功与电势能的关系：W电EpAEpCqA(qC).,对点练习 巩固应用反馈,等势线和运动轨迹 1.如图4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() 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,图4,解析由三个等势面可以确定电场线方

9、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BD,电场强度和电势的理解 2.由如图5所示的电场线，可判定() A.该电场一定是匀强电场 B.A点的电势一定低于B点的电势 C.负电荷放在B点的电势能比A点的电势能大 D.负电荷放在B点所受电场力方向向右,图5,解析由图知，该电场线为直线，在我们常接触的电场中，匀强电场的电场线是直线，但点电荷的电场线也是直线，故也可能是正电荷放在左端或负电荷放在右端时产生电场的电场线，另外也可能是正、负电荷之间的一条

10、电场线，故A项错. 电势的高低可根据电场线由高电势指向低电势判断，则AB，故B项错.,由于AB，故正电荷在A点的电势能大，而负电荷在B点的电势能大，因此C项正确， 也可假设负电荷由A移到B，则该过程中电场力方向向左，与运动方向相反，故电场力做负功，电势能增加.负电荷在电场中所受电场力的方向与该点场强的方向相反，故D项错. 答案C,电场力做功与电势差、电势能的综合 3.如图6所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m、电荷量为q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是() A.小球在运动过程中机械能恒定 B.小球经过环的最低点时速度最大 C.小球电势能增加qER