第10章靜電場中的能量章末復(fù)習(xí)課件1- 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第10章靜電場中的能量一、電場線、等勢面、粒子的軌跡問題1.電場線的作用(1)判斷電場強(qiáng)度的方向電場線上任意一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向。(2)判斷靜電力的方向——正電荷的受力方向和電場線在該點(diǎn)切線方向相同,負(fù)電荷的受力方向和電場線在該點(diǎn)切線方向相反。(3)判斷電場強(qiáng)度的大小(定性)——電場線密處電場強(qiáng)度大,電場線疏處電場強(qiáng)度小,進(jìn)而可判斷電荷受靜電力大小和加速度的大小。(4)判斷電勢的高低與電勢降低的快慢——沿電場線的方向電勢逐漸降低,電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向。一般情況下帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡不會與電場線重合,只有同時滿足以下三個條件時,兩者才會重合。(1)電場線為直線;(2)粒子初速度為零,或初速度方向與電場線平行;(3)粒子僅受靜電力作用或所受合力的方向與電場線平行。2.電場線與帶電粒子在電場中運(yùn)動軌跡的關(guān)系典例精析例1.如圖所示，實(shí)線為不知方向的三條電場線，從電場中M點(diǎn)以相同速度飛出a、b兩個帶電粒子，僅在電場力作用下的運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示。則（）A．a(chǎn)一定帶正電，b一定帶負(fù)電B．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增加C．a(chǎn)的加速度將增加，b的加速度將減小D．兩個粒子的電勢能都減小D方法歸納帶電粒子運(yùn)動軌跡類問題的解題技巧(1)判斷速度方向:帶電粒子運(yùn)動軌跡上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向。(2)判斷電場力(或電場強(qiáng)度)的方向:僅受電場力作用時,帶電粒子所受電場力方向指向軌跡曲線的凹側(cè),再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷電場強(qiáng)度的方向。(3)判斷電場力做功的正負(fù)及電勢能的增減:若電場力與速度方向成銳角,則電場力做正功,電勢能減少;若電場力與速度方向成鈍角,則電場力做負(fù)功,電勢能增加。二、勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(1)UAB＝Ed，d為A、B兩點(diǎn)沿電場方向的距離。(2)沿電場強(qiáng)度方向電勢降落得最快。(3)在勻強(qiáng)電場中U＝Ed，即在沿電場線方向上，U∝d。推論如下：推論①：如圖甲，C點(diǎn)為線段AB的中點(diǎn)，則有。推論②：如圖乙，AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD。2．E＝U/d在非勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn)妙用(1)判斷電勢差的大小及電勢的高低：距離相等的兩點(diǎn)間的電勢差，E越大，U越大，進(jìn)而判斷電勢的高低。(2)利用φ-x圖像的斜率判斷電場強(qiáng)度隨位置變化的規(guī)律：k＝△φ/△x＝U/d＝Ex，斜率的大小表示電場強(qiáng)度的大小，正負(fù)表示電場強(qiáng)度的方向。(3)判斷電場強(qiáng)度大?。旱炔畹葎菝嬖矫?，電場強(qiáng)度越大。典例精析例2.（多選）一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示，三點(diǎn)的電勢分別為10V、17V、26V．下列說法正確的是（）A．電場強(qiáng)度的大小為2.5V/cmB．坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢為0VC．電子在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的高7eVD．電子從c點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)，電場力做功為9eVAC方法歸納根據(jù)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度公式E=U/d，結(jié)合電勢差與場強(qiáng)間距，即可求解；依據(jù)電勢差等于電勢之差；根據(jù)電場力做功表達(dá)式W=qU，從而確定電場力做功，同時也能確定電勢能的變化情況。三、電場中的功能關(guān)系電場力做功的計(jì)算方法電場中的功能關(guān)系(1)電場力做正功，電勢能減少，電場力做負(fù)功，電勢能增加，即：W＝－ΔEp。(2)如果只有電場力做功，則動能和電勢能之間相互轉(zhuǎn)化，動能(Ek)和電勢能(Ep)的總和不變，即：ΔEk＝－ΔEp。典例精析例3.如圖，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，其軌跡在豎直面（紙面）內(nèi)，且相對于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對稱．忽略空氣阻力．由此可知（）A．Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)高B．油滴在Q點(diǎn)的動能比它在P點(diǎn)的小C．油滴在Q點(diǎn)的電勢能比它在P點(diǎn)的大D．油滴在Q點(diǎn)的加速度比它在P點(diǎn)的小A方法歸納根據(jù)曲線運(yùn)動的性質(zhì)以及運(yùn)動軌跡可明確粒子受力情況，再根據(jù)電場力的性質(zhì)即可判斷電場線的方向，從而明確電勢高低；根據(jù)電場力做功情況可明確動能的變化以及電勢能的變化；根據(jù)力的性質(zhì)可明確加速度的關(guān)系．四、平行板電容器的動態(tài)分析1.三先三后(1)先看常量,后看變量;(2)在變量中先看自變量,后看因變量;(3)先定性分析,再定量計(jì)算。2.平行板電容器的動態(tài)分析問題的兩種情況歸納(1)平行板電容器充電后,保持電容器的兩極板與電池的兩極相連接:(2)平行板電容器充電后,切斷與電池的連接:典例精析例4.一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上．若將云母介質(zhì)移出，則電容器（）A．極板上的電荷量變小，極板間電場強(qiáng)度變大B．極板上的電荷量變小，極板間電場強(qiáng)度不變C．極板上的電荷量變大，極板間電場強(qiáng)度變大D．極板上的電荷量變大，極板間電場強(qiáng)度不變B方法歸納電容器始終與恒壓直流電源相連，則電容器兩端間的電勢差不變，將云母介質(zhì)移出后介電常數(shù)減小，根據(jù)電容器介電常數(shù)的變化判斷電容的變化以及電場強(qiáng)度的變化。五、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)求解電偏轉(zhuǎn)問題的兩種思路以示波管模型為例,帶電粒子經(jīng)加速電場U1加速,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后,需再經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動才會打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)P,如圖所示。(1)確定最終偏移距離OP的兩種方法方法1:方法2:確定加速后的v0?確定偏移量y?用結(jié)論確定相似三角形?確定(2)確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后的動能(或速度)的兩種方法方法1:確定加速后的v0?確定偏轉(zhuǎn)后的vy?確定動能方法2:確定加速后的v0?確定偏轉(zhuǎn)后的y?動能定理典例精析例5.A、B是某電場中一條電場線上的兩點(diǎn)，一正電荷僅在靜電力作用下，沿電場線從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，其速度-時間圖象如圖所示，則（）A．EA＞EB B．EA＜EB C．φA=φB D．φA＞φBA方法歸納從v-t圖象可以知道正電荷做加速度不斷減小的減速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律確定電場力的大小，由F=qE分析電場強(qiáng)度的大小，根據(jù)電場力方向分析電場強(qiáng)度方向，再比較電勢的大小。隨堂檢測1.（多選）如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q（圖中未畫出）時速度為零，則小球a（）A.從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力一定是越來越大B.從N到P的過程中，一定會出現(xiàn)小球速度的最大值C.從N到Q的過程中，電勢能一定是一直增加的D.從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量ABC隨堂檢測2.如圖，兩電荷量分別為Q(Q>0)和－Q的點(diǎn)電荷對稱地放置在x軸上原點(diǎn)O的兩側(cè)，a點(diǎn)位于x軸上O點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q之間，b位于y軸O點(diǎn)上方．取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，下列說法正確的是（）A.O點(diǎn)的電勢為零，電場強(qiáng)度也為零B.a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)電勢，a點(diǎn)電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)電場強(qiáng)度C.正的試探電荷在b點(diǎn)的電勢能大于零，所受電場力方向指向O點(diǎn)D.將負(fù)的試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn)，必須克服電場力做功B隨堂檢測3.如圖所示，實(shí)線為方向未知的三條電場線，虛線分別為等勢線1、2、3，已知MN=NQ，a、b兩帶電粒子從等勢線2上的O點(diǎn)以相同的初速度飛出。僅在電場力作用下，兩粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示，則（）A.a一定帶正電，b一定帶負(fù)電B.a加速度減小，b加速度增大C.MN電勢差|UMN|等于NQ兩點(diǎn)電勢差|UNQ|D.a粒子到達(dá)等勢線3的動能變化量比b粒子到達(dá)等勢線1的動能變化量小B隨堂檢測4.在電場中，以O(shè)為原點(diǎn)，沿電場方向建立坐標(biāo)軸r。將帶正電的試探電荷放入電場中，其電勢能Ep隨r變化的關(guān)系如圖所示，其中r2對應(yīng)圖線與橫軸的交點(diǎn)，r0對應(yīng)圖線的最低點(diǎn)。若電荷只受電場力的作用，則下列說法正確的是（）A.從r1處釋放電荷，電荷將先向r正方向運(yùn)動B.從r2處釋放電荷，電荷將保持靜止C.從r0處釋放電荷，電荷將先向r負(fù)方向運(yùn)動D.從r3處釋放電荷，電荷將先向r正方向運(yùn)動A隨堂檢測5.如圖所示，A、B兩點(diǎn)固定兩個等量異種點(diǎn)電荷＋Q和－Q，O點(diǎn)為AB連線的中點(diǎn)，OD是AB連線的中垂線，BC與OD平行，AO=BO