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1、,高中物理选修3-1鲁科版,第二章 电势能与电势差,第四讲 习题课 静电场的性质,目标定位,会分析带电粒子在电场中的运动特点.,能求解静电力做的功和电场中的电势、电势能的变化,1,2,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,预习导学,合外力,2. 速度方向 受力方向,1.,变化,3. 零电势 零电势,4电荷,5. qUAB qU,6Ed,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,课堂讲义,一、电场线、等势线和运动轨迹,1已知等势面的形状分布，根据相互垂直可以绘制电场线,2由电场线和等差等势面的疏密，可以比较不同点的场强大小.,3根据电荷的运动轨迹可以判断电荷受力方向和
2、做功的正负.,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,课堂讲义,例 1 如图所示，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,根据电场线的疏密程度,EREQ,根据maqE,aRaQ,假设粒子从P向 Q运动，,电场力做负功,电势能增大，动能减少，,v
3、RvQ,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,A,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,课堂讲义,例 2 如图所示，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( ) AO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,CD,a、c两点在同一等势面,逐渐变小， 电场力先做 负功后做 正功,W电=Uq=0,等势线的疏密程度反映了E的大小,EbEaEc,根据maqE,abaaac,
4、目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,课堂讲义,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,例 2 如图所示，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( ) AO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,CD,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,课堂讲义,1电场强度
5、的大小和电势高低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(请同学们自行举 例说明),二、电场强度和电势的关系,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,2沿电场线方向电势降低，这是判断电势高低的主要方 法若两点不在同一电场线上，应通过等势面，化为同一 电场线上的两点.,3电场强度和等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势 较低的等势面,静电场的性质,课堂讲义,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,例 3 在静电场中，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
6、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；,电势的高低与场强无关；,电场线的疏密程度反映了场强 的大小；,场强的大小于与电势高低无关。,电场线疏的地方场强小， 电场线密的地方场强大。,D,静电场的性质,课堂讲义,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,三、等分法确定等势点,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,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,静电场的性质,课堂讲义,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,例5 如图所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中三
7、点，已知：A12 V，B6 V，C-6 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。,要画电场线，先找等势面(线),解析,连AC、BC，,依题意知BC的中点D点电势必为零,AC的1/3处F点电势必为零,连FD即为等势线，,由电场线与等势面(线)垂直 且由高电势指向低电势,12 V,6 V,静电场的性质,课堂讲义,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,例4 如图所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中三点，已知：A12 V，B6 V，C-6 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。,12 V,
8、6 V,“等分法”关键在于能找到“等分”线段的等势点画出等势线，然后根据等势线与电场线处处垂直，画出电场线,借题发挥,静电场的性质,课堂讲义,四、电场力做功与电势、电势差、电势能的综合问题,1电势由电场本身决定，与试 探电荷无关，其大小与参考 点的选取有关，有相对性,2电势差是电场中两点电势的 差值，其计算公式有：,3计算静电力做功的方法，常 见的有以下几种：,(4)利用动能定理求解,(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,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,课堂讲义,
9、目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,例5 为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对电荷施加一恒力F，如图所示若AB0.4m，37，q3107C，F1.5104N，A点电势A100V(不计重力),(1)在图中用实线画出电场线， 用虚线画出通过A、B两点的等 势线，并标明它们的电势值 (2)q在由A到B的过程中电势能 的变化量是多少？,解析,(1)由平衡条件可知,FF静,电荷带负电,故E与F静方向相反,E N/C 5102 N/C,BAElABcos60 V,UBABAElABcos ，,等势线与电场线垂直，如图.,（2）电场力做负功，电势能增加 EpqEdqUBA
10、3107(160) J4.8105 J,静电场的性质,对点练习,1.如图所示,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,等势线和运动轨迹,解析,由PQ,力指向曲线的内侧,aEq/m，P点时加速度较大,由于P处等势面密集，所以EpEQ,BD,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,对点练习,电场强度和电势的理解,沿电场线方向，电势逐渐降低
11、。,电场线的疏密程度表示的强弱;一条电场线无法判断疏密程度。,W电0，EP减少，EK增加,C,2.由如图所示的电场线，可判定() A该电场一定是匀强电场 BA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,解析,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,对点练习,3a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在平面平行已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示由此可知c点的电势为() A4 V B8 V C12 V D24 V,等分法确定等势点,目标定位,预
12、习导学,课堂讲义,对点练习,解题方法有两种： 一是找等势点法； 二是利用推论法.,解析：法一,连接bd,e,f,g,h,连接ae,由对称可知h点与c点电势相等,c8 V,静电场的性质,对点练习,3a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在平面平行已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示由此可知c点的电势为() A4 V B8 V C12 V D24 V,等分法确定等势点,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,解题方法有两种： 一是找等势点法； 二是利用推论法.,e,f,g,h,法二,对顶点两角电势之和相等，bdca， 解得c8 V,静电场的性质,对点练习,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,静电场的性质,电场力做功与电势、电势差、电势能的综合问题,4如图所示，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、带电荷量q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是(),B,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EqR D.小球由静止释放到达最低点， 动能的增量等于mgR,W电EqR 0，电势能减少,解析,根据动能定理： mgREqREK,运动到最低点的过程中,WGmgR 0,EK mgR,
