《2019物理选修3-1人教江苏专全程导学笔记课件：第一章 静电场 微型专题2 电场能的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019物理选修3-1人教江苏专全程导学笔记课件：第一章 静电场 微型专题2 电场能的性质（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微型专题2电场能的性质,第一章静电场,学习目标 1.理解电势、电势差、电势能的概念，会分析带电粒子在电场中运动时电势能等物理量的变化. 2.会分析电势、电势能及电场力做功的综合问题. 3.会用等分法确定等势面和电场方向. 4.理解Ex、x图象的意义，并会分析有关问题,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,重点探究,例1(多选)如图1所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是 A.电子一定从A向B运动 B.若
2、aAaB，则Q靠近M端且为正电荷 C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpB D.B点电势可能高于A点电势,一、电场线、等势面和运动轨迹的综合,图1,答案,解析,解析电子在电场中做曲线运动，虚线AB是电子只在电场力作用下的运动轨迹，电场力沿电场线指向曲线的凹侧，电场的方 向与电子所受电场力的方向相反，如图所示.由所给条 件无法判断电子的运动方向，故A错误； 若aAaB，说明电子在A点受到的电场力较大，A点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，靠近M端为场源电荷的位置，应为正电荷，故B正确； 无论Q为正电荷还是负电荷，一定有电势AB，电子电势能Epe，电势能是标量，所以一定有EpAEpB
3、，故C正确，D错误.,针对训练(2017江苏丹阳高级中学高二上学期期中)如图2所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在静电力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点，下列说法中正确的是 A.三个等势面中，等势面a的电势最高 B.带电质点一定是从P点向Q点运动 C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小,图2,答案,解析,解析由等势面画出电场线形状如图. 根据轨迹判断受力指向曲线内侧，由于是正电荷， 可判断出c电势最高，A错； 带电质点运动方向无法判断，B错； 等差等势面密集处场强大，P点
4、场强大于Q点场强，P点加速度大于Q点加速度，C错； 如从P向Q运动，电场力做正功，EkPEkQ，如从Q向P运动，电场力做负功，EkPEkQ，D正确.,例2在电场中把电荷量为2.0109 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5107 J，再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功4.0107 J. (1)求A、C两点间电势差；,二、电势、电势能、电场力做功的综合分析,答案125 V,解析WACWABWBC 1.5107 J4.0107 J 2.5107 J,答案,解析,(2)电荷从A经B移到C，电势能的变化怎样？,答案电荷从A经B移到C，电势能先减少1.5107 J，再增加4.0107 J，
5、从A到C，电势能增加2.5107 J,解析在电场中把电荷量为2.0109 C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5107 J，电势能减少1.5107 J.再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功4.0107 J，电势能增加4.0107 J.从A到C，电势能增加2.5107 J.,答案,解析,例3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
6、到B点时的速度大小为2 .求： (1)小球滑到C点时的速度大小；,答案,解析,图3,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点为零电势点，试确定A点的电势.,答案,解析,又根据电场力做功与电势能的关系：W电EpAEpCqA(qC). 又因为C0，,电场中的功能关系 1.合力做功等于物体动能的变化量，即W合Ek.这里的W合指合外力做的功. 2.电场力做功决定带电体电势能的变化量，即WABEpAEpBEp.这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似. 3.只有电场力做功时，带电体电势能与动能的总量不变，即Ep1Ek1Ep2Ek2.这与只有重力做功时，物
7、体的机械能守恒类似.,1.在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为UEd，其中d为两点沿电场线方向的距离. 由公式UEd可以得到下面两个结论： 结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势C ，如图4甲所示. 结论2：匀强电场中若两线段ABCD，且AB CD，则UABUCD(或ABCD)，如 图乙所示.,三、用等分法确定等势线和电场线,图4,2.确定电场方向的方法 先由等分法确定电势相等的点，画出等势线，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的等势面.,例4如图5所示，A、B、C表示匀强电场中的三点，它们的电势分别为A5 V，B9 V，C2 V.试在图中
8、画出过A、B、C点的三条等势线，并画出一条过C点的电场线.,图5,答案见解析图,答案,解析,解析由题意知，UBA14 V，UBC7 V.由于是匀强电场，故AB连线的中点D与C点是等势点，而匀强电场中等势面为一平面，故DC连线为等势线，再过A、B点分别作平行于CD的直线即为所求的过A、B、C点的三条等势线，如图所示，过C作垂直于CD的直线即为过C点的电场线，且电场方向垂直于CD向左.,例5(多选)(2017江苏单科8)在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势在x轴上分布如图6所示.下列说法正确的有 A.q1和q2带有异种电荷 B.x1处的电场强度为零 C.负电荷从x1移到x2，电势能减小
9、D.负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大,答案,解析,四、Ex、x图象的分析,图6,解析由题图可知，两点电荷q1和q2带有异种电荷，A正确； 在-x图象中，图象切线的斜率大小表示电场强度大小，则x1处的电场强度不为零，B错误； 且由x1到x2电场强度逐渐减小，负电荷受到的电场力逐渐减小，D错误； 由Epq可知，负电荷在电势高处的电势能小，则负电荷从x1移到x2，电势能减小，C正确.,例6(多选)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图7所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴正向运动，则点电荷 A.在x2和x4处电势能相等 B.由x1运动到x3的过程中电势能增大 C.由x1运动到x4
10、的过程中电场力先增大后减小 D.由x1运动至x4的过程中电场力先减小后增大,答案,解析,图7,解析由题图可知，x1到x4场强先变大，再变小，则点电荷受到的电场力先增大后减小，C正确，D错误. 由x1到x3及由x2到x4过程中，电场力做负功，电势能增大，知A错误，B正确.,1.x图象反映电势随x的变化规律，其切线的斜率大小表示场强大小.电场方向由电势变化情况判断(顺着电场线方向电势降低). 2.Ex图象反映场强E随x的变化规律，其正负表示场强的方向.,达标检测,1.(电场线、等势线与运动轨迹)如图8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
11、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,答案,1,2,3,4,图8,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
12、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.,1,2,3,4,2.(x图象)(多选)(2016扬州市期末)两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图9中曲线所示(OBBD)，取无穷远处电势为零，由图可知 A.B点电场强度为零 B.Q1为负电荷，Q2为正电荷 C.Q1电荷量一定大于Q2电荷量 D.将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一
13、直做正功,答案,图9,1,2,3,4,解析,1,2,3,4,负点电荷电场中的电势为负，正点电荷电场中的电势为正，结合题图可知，Q1为负电荷，Q2为正电荷，B正确； 由题图可知，电势零点离D点较近，故Q1电荷量一定大于Q2电荷量，C正确； 将电子沿x轴从A点移到C点，电势一直升高，电子的电势能一直减小，因此电场力一直做正功，D正确.,3.(电势、电势能、电场力做功的综合问题)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图10所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V.下列说法正确的是 A.电场强度的大小为2.5 V/cm B.坐标原点处的电势为1 V C.电子在
14、a点的电势能比在b点的低7 eV D.电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV,答案,图10,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,因为Oacb是矩形，所以有UacUOb ，可知坐标原点O处的电势为1 V ，故选项B正确； a点电势比b点电势低7 V，电子带负电，所以电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，故选项C错误； b点电势比c点电势低9 V，电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV，故选项D正确.,4.(电势、电势能、电场力做功的综合问题)如图11所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好变为零，若此电荷在A点处的加速度大小为 g，静电力常量为k，求： (1)此电荷在B点处的加速度；,答案,解析,1,2,3,4,图11,答案3g，方向竖直向上,1,2,3,4,(2)A、B两点间的电势差(用k、Q和h表示).,答案,解析,1,2,3,4,
