物理人教選修31課件第一章靜電場(chǎng)習(xí)題課二

1、習(xí)題課二電場(chǎng)的能的性質(zhì)習(xí)題課二電場(chǎng)的能的性質(zhì)電場(chǎng)線(xiàn)、等勢(shì)面和運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合精典示例例1 如圖1所示，虛線(xiàn)a、b、c代表電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)為一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知()圖1A.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的速度大小大于在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小B.帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大C.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和比在Q點(diǎn)時(shí)的小，比在P點(diǎn)時(shí)的大D.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的加速度大小小于在Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小電場(chǎng)線(xiàn)、等勢(shì)面和運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合精典示例圖1A.帶電粒子解析根據(jù)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度、合外力的關(guān)系可知，帶電粒子在R處所受電場(chǎng)力

2、的方向?yàn)檠仉妶?chǎng)線(xiàn)向右。假設(shè)粒子從Q向P運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，速度增大；假設(shè)粒子從P向Q運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做負(fù)功，所以電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，速度減小，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受電場(chǎng)力作用，只有動(dòng)能與電勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，則帶電粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律可得qEma，又根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度可以得出Q、R兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為EREQ，則帶電粒子在R、Q兩點(diǎn)處的加速度的大小關(guān)系為aRaQ，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A解析根據(jù)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度、合外力的關(guān)系可知，帶電(1)已知等勢(shì)面的形狀分布，根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面相互垂直

3、可以繪制電場(chǎng)線(xiàn)。(2)由電場(chǎng)線(xiàn)和等差等勢(shì)面的疏密，可以比較不同點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)線(xiàn)或等勢(shì)面密集處，場(chǎng)強(qiáng)較大。(3)根據(jù)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷電荷受力方向和做功的正負(fù)，從而判斷電勢(shì)能的變化情況，注意電場(chǎng)力與電場(chǎng)線(xiàn)相切，且指向曲線(xiàn)的凹側(cè)。(1)已知等勢(shì)面的形狀分布，根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面相互垂直可以繪針對(duì)訓(xùn)練1 如圖2，P是固定的點(diǎn)電荷，虛線(xiàn)是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P的電場(chǎng)力作用，其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc，則()圖2A.aaabac，vavcvb B.aa

4、abac，vbvcvaC.abacaa，vbvcva D.abacaa，vavcvb針對(duì)訓(xùn)練1 如圖2，P是固定的點(diǎn)電荷，虛線(xiàn)是以P為圓心的答案D答案D電場(chǎng)中x圖象的應(yīng)用精典示例例2 (多選) (2017黑龍江大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)某靜電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn)與x軸重合，其電勢(shì)的變化規(guī)律如圖3所示。在O點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷，該負(fù)點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力的作用，則在x0 x0區(qū)間內(nèi)()圖3A.該靜電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B.該靜電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)C.負(fù)點(diǎn)電荷將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，加速度不變D.負(fù)點(diǎn)電荷將沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小電場(chǎng)中x圖象的應(yīng)用精典示例圖3A.該靜電場(chǎng)是勻強(qiáng)電答案AC答案AC解答圖象類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵解答

5、圖象類(lèi)問(wèn)題時(shí)，往往要從圖線(xiàn)斜率的物理意義上突破，在x圖象中，圖線(xiàn)斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度E，同時(shí)圖線(xiàn)是增函數(shù)還是減函數(shù)也是解答問(wèn)題的關(guān)鍵。解答圖象類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2，其靜電場(chǎng)的電勢(shì)在x軸上分布如圖4所示。下列說(shuō)法正確的有()圖4A.q1和q2帶有異種電荷B.x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C.負(fù)電荷從x1移到x2，電勢(shì)能減小D.負(fù)電荷從x1移到x2，受到的電場(chǎng)力增大針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2，其靜解析由x1處電勢(shì)為零可知，兩點(diǎn)電荷q1和q2帶有異種電荷，A正確；在x圖象中，圖象切線(xiàn)的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，則x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，B錯(cuò)誤；且有x1到x

6、2電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小，負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力逐漸減小，D錯(cuò)誤；由Epq可知，負(fù)電荷在電勢(shì)高處的電勢(shì)能低，負(fù)電荷從x1移到x2，電勢(shì)能減小，C正確。答案AC解析由x1處電勢(shì)為零可知，兩點(diǎn)電荷q1和q2帶有異種電荷，電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差、電勢(shì)能的綜合圖5電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差、電勢(shì)能的綜合圖5(1)小球滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)若以C點(diǎn)作為參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn))，試確定A點(diǎn)的電勢(shì)。(1)小球滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大小；物理人教選修31課件第一章靜電場(chǎng)習(xí)題課二針對(duì)訓(xùn)練3 (2017貴州興義月考)如圖6所示，直線(xiàn)上有O、a、b、c四點(diǎn)，a、b間的距離與b、c間的距離相等。在O點(diǎn)處有固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)。若

7、一帶負(fù)電荷的粒子僅在電場(chǎng)力作用下先從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，再?gòu)腷點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)，則()圖6A.兩過(guò)程中電場(chǎng)力做的功相等B.前一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功大于后一過(guò)程中電場(chǎng)力做的功C.前一過(guò)程中，粒子電勢(shì)能不斷減小D.后一過(guò)程中，粒子動(dòng)能不斷減小針對(duì)訓(xùn)練3 (2017貴州興義月考)如圖6所示，直線(xiàn)上解析b點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，表明O點(diǎn)處的點(diǎn)電荷帶正電，場(chǎng)強(qiáng)方向沿abc方向。帶負(fù)電的粒子從c向a運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，由于abbc，且越靠近點(diǎn)電荷，場(chǎng)強(qiáng)E越大，所以由UEd可知UabUbc，再根據(jù)電場(chǎng)力做功WqU可知WcbWba，A、B錯(cuò)誤；電場(chǎng)力做正功，粒子電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，C正確，D錯(cuò)誤。答案C解析b點(diǎn)電勢(shì)高于c

8、點(diǎn)電勢(shì)，表明O點(diǎn)處的點(diǎn)電荷帶正電，場(chǎng)強(qiáng)方1.(電場(chǎng)線(xiàn)、等勢(shì)線(xiàn)和運(yùn)動(dòng)軌跡)(多選)如圖7所示，圖中的實(shí)線(xiàn)表示電場(chǎng)線(xiàn)，虛線(xiàn)表示只受電場(chǎng)力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過(guò)M點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)N點(diǎn)，可以判定()圖7A.M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)B.M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)C.粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力D.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能1.(電場(chǎng)線(xiàn)、等勢(shì)線(xiàn)和運(yùn)動(dòng)軌跡)(多選)如圖7所示，圖中的實(shí)解析沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)降低，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線(xiàn)越密，場(chǎng)強(qiáng)越大，同一粒子受到的電場(chǎng)力越大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D正確。答案AD解析沿著電場(chǎng)

9、線(xiàn)的方向電勢(shì)降低，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線(xiàn)2.(對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的理解)下列四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)強(qiáng)度也相等的是()2.(對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的理解)下列四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相解析勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線(xiàn)的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點(diǎn)不在同一等勢(shì)面上，所以，這兩點(diǎn)的電勢(shì)是不相等的，但這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等；B中a、b兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上，電勢(shì)相等，但這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向不同；C中a、b兩點(diǎn)對(duì)稱(chēng)于兩電荷的連線(xiàn)，所以電勢(shì)相等，但在中垂線(xiàn)上場(chǎng)強(qiáng)的方向是平行于中垂線(xiàn)的，而且都指向外側(cè)，故兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的方向不同；在D中，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，場(chǎng)強(qiáng)的方向是平行連線(xiàn)方向向右，方向

10、相同，故選項(xiàng)D正確。 答案D解析勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線(xiàn)的一簇等間距的平行平面，3.(x圖象的理解) (多選)某靜電場(chǎng)沿x方向的電勢(shì)分布如圖8所示，則下列說(shuō)法正確的是()圖8A.在Ox1之間不存在沿x正方向的電場(chǎng)B.在Ox1之間存在著沿x正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)C.在x1x2之間存在著沿x正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)D.在x1x2之間存在著沿x正方向的非勻強(qiáng)電場(chǎng)3.(x圖象的理解) (多選)某靜電場(chǎng)沿x方向的電勢(shì)分布答案AC答案AC4.(能量守恒的應(yīng)用)(2017上海崇明區(qū)高二期末)在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電油滴在電場(chǎng)力和重力的作用下，沿虛線(xiàn)所示的運(yùn)動(dòng)軌跡從a運(yùn)動(dòng)到b。若此帶電油滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和重力

11、勢(shì)能之和為E1，重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和為E2，則E1、E2的變化情況是()圖9A.E1增加，E2增加 B.E1增加，E2減小C.E1不變，E2減小 D.E1不變，E2不變4.(能量守恒的應(yīng)用)(2017上海崇明區(qū)高二期末)在豎直解析根據(jù)軌跡可知，粒子帶負(fù)電，受到向上的電場(chǎng)力大于重力，合力做正功，動(dòng)能增加，所以電勢(shì)能和重力勢(shì)能之和E2減少，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，所以重力勢(shì)能和動(dòng)能之和E1增加，B正確。答案B解析根據(jù)軌跡可知，粒子帶負(fù)電，受到向上的電場(chǎng)力大于重力，合5.(電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系)為使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在一勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線(xiàn)勻速地由A運(yùn)動(dòng)到B，必須對(duì)電荷施加一恒力F，如圖10所示。若AB0.4 m，37，q3107 C，F(xiàn)1.5104 N，A點(diǎn)電勢(shì)A100 V。已知sin 370.6，cos 370.8。(不計(jì)重力)圖10(1)在圖中用實(shí)線(xiàn)畫(huà)出電場(chǎng)線(xiàn)，用虛線(xiàn)畫(huà)出通過(guò)A、B兩點(diǎn)的等勢(shì)線(xiàn)，并標(biāo)明它們的電勢(shì)值；(2)q在由A到B