新教材物理粵教版必修第三冊(cè)學(xué)案第一章靜電場(chǎng)的描述提升課

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【解析】A、B間的電勢(shì)差為:UAB=QUOTE=QUOTEV=10V,φA>φB,B、C間的電勢(shì)差為:UBC=QUOTE=QUOTEV=-4V,φB<φC,所以有:UAC=UAB+UBC=6V,φA>φC,φA>φC>φB;該電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)再?gòu)腂點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為:WAC=WAB+WBC=-3×10-5J+1.2×10-5J=-1.8×10-5J,電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加了1.8×10-5J。答案:6φA>φC>φB1.8×10-5J考點(diǎn)3有關(guān)電場(chǎng)的圖像問(wèn)題(難度☆☆☆)電場(chǎng)中幾種圖像的特點(diǎn)與應(yīng)用:v-t圖像根據(jù)v-t圖像中速度變化、斜率確定電荷所受合力的方向與合力大小變化,確定電場(chǎng)的方向、電勢(shì)高低及電勢(shì)能變化φ-x圖像①電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ-x圖像的斜率大小,電場(chǎng)強(qiáng)度為零處,φ-x圖像存在極值,其切線的斜率為零;②在φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低,并可根據(jù)電勢(shì)高低關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向;③在φ-x圖像中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化,可用WAB=qUAB,進(jìn)而分析WAB的正負(fù),然后做出判斷E-t圖像根據(jù)題中給出的E-t圖像,確定E的方向,再在草稿紙上畫(huà)出對(duì)應(yīng)電場(chǎng)線的方向,根據(jù)E的大小變化,確定電場(chǎng)的強(qiáng)弱分布E-x圖像①反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律;②E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向,E<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向;③圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差,“面積”大小表示電勢(shì)差大小,兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定Ep-x圖像①反映了電勢(shì)能隨位移變化的規(guī)律;②圖線的切線斜率大小等于電場(chǎng)力大小;③進(jìn)一步判斷場(chǎng)強(qiáng)、動(dòng)能、加速度等隨位移的變化情況1.電荷量為q1和q2的兩點(diǎn)電荷分別固定在x軸上的O、C兩點(diǎn),規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,一帶正電的試探電荷在x軸上各點(diǎn)具有的電勢(shì)能隨x的變化關(guān)系如圖所示。其中,試探電荷在B、D兩點(diǎn)處的電勢(shì)能均為零;在DJ段中H點(diǎn)處電勢(shì)能最大。則 ()A.q1的電荷量小于q2的電荷量B.G點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿x軸正方向C.若將一帶負(fù)電的試探電荷自G點(diǎn)釋放,僅在電場(chǎng)力作用下一定能到達(dá)D點(diǎn)D.若將一帶負(fù)電的試探電荷從D點(diǎn)移到J點(diǎn),電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【解析】選D。由EP=qφ知正電荷的電勢(shì)能變化和電場(chǎng)的電勢(shì)變化相同。由圖知無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為0,B點(diǎn)的電勢(shì)為零,由于沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低,所以O(shè)點(diǎn)的電荷q1帶正電,C點(diǎn)電荷q2帶負(fù)電,由于B點(diǎn)距離O比較遠(yuǎn)而距離C比較近,所以q1電荷量大于q2的電荷量,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低,可知G點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;帶負(fù)電的試探電荷在G點(diǎn)受沿x軸正方向的電場(chǎng)力,故沿x軸正向加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;負(fù)電荷從D點(diǎn)到J點(diǎn)的電場(chǎng)力先沿x軸正向后沿x軸負(fù)向,故電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,選項(xiàng)D正確。2.(2020·衡陽(yáng)高二檢測(cè))一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能Ep隨位移x變化關(guān)系如圖所示,其中O～x2段是關(guān)于直線x=x1對(duì)稱的直線,x2～x3段是曲線,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.x1處電場(chǎng)強(qiáng)度最小B.在O、x1、x2、x3處電勢(shì)φO、φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ3<φ2=φO<φ1C.O～x2段帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)D.O～x1段電場(chǎng)方向不變,大小變,x2～x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不變【解析】選B。根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系:Ep=qφ,場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系:E=QUOTE,得E=QUOTE·QUOTE,由數(shù)學(xué)知識(shí)可知Ep-x圖像切線的斜率等于QUOTE,x1處的斜率可以認(rèn)為與O～x1段相等,故此時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度并不是最小的,故A錯(cuò)誤;根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系:Ep=qφ,粒子帶負(fù)電,q<0,則知電勢(shì)能越大,粒子所在處的電勢(shì)越低,所以有φ3<φ2=φO<φ1,故B正確;由圖可知,O～x1段和O～x2段電場(chǎng)方向相反,故加速度并不相同,不是一直做勻變速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;O～x1段電場(chǎng)方向不變,大小不變,x2～x3段圖像的斜率減小,故電場(chǎng)強(qiáng)度減小,方向不變,故D錯(cuò)誤。考點(diǎn)1電場(chǎng)強(qiáng)度及其疊加(難度☆☆☆☆)1.場(chǎng)強(qiáng)的公式:E=QUOTEE=QUOTE2.電場(chǎng)的疊加:(1)電場(chǎng)疊加:多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為各電荷單獨(dú)在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。(2)運(yùn)算法則:平行四邊形定則。(3)注意事項(xiàng):①弄清場(chǎng)源電荷是正電荷還是負(fù)電荷。②弄清求哪一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),各場(chǎng)源電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向。③明確場(chǎng)強(qiáng)是矢量,矢量的合成滿足平行四邊形定則。電場(chǎng)強(qiáng)度及其疊加問(wèn)題的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化1.AB是長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻帶電絕緣細(xì)桿,P1、P2是位于AB所在直線上的兩點(diǎn),位置如圖所示。AB上電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)在P1處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E1,在P2處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E2,若將絕緣細(xì)桿的右半邊截掉并移走(左半邊電荷量、位置不變),則P2處的場(chǎng)強(qiáng)大小變?yōu)?()A.QUOTEB.E2-E1C.E1-QUOTED.E1+QUOTE【解析】選B。將均勻帶電絕緣細(xì)桿等分為左右兩段,設(shè)左右兩段細(xì)桿形成的電場(chǎng)在P2點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EA、EB,則有EA+EB=E2;左半段細(xì)桿產(chǎn)生的電場(chǎng)在P1點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為0,右半段細(xì)桿產(chǎn)生的電場(chǎng)在P1點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E1=EB,去掉細(xì)桿的右半段后,左半段細(xì)桿產(chǎn)生的電場(chǎng)在P2點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為EA=E2-EB=E2-E1,選B。2.(2020·杭州高二檢測(cè))如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn),O點(diǎn)為半圓弧的圓心,∠MOP=60°。電荷量相等、符號(hào)相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn),這時(shí)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E1;若將N點(diǎn)的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn),則O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)镋2。則E1與E2之比為 ()A.1∶2B.2∶1C.2∶QUOTED.4∶QUOTE【解析】選B。兩個(gè)點(diǎn)電荷分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)時(shí),每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同,所以EM+EN=E1,得EM=EN=QUOTE。將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí),假設(shè)M點(diǎn)的電荷為正電荷,則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度如圖所示。M點(diǎn)和P點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小仍相等,夾角為120°,所以O(shè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E2=EM=QUOTE,即QUOTE=QUOTE,B正確?！炯庸逃?xùn)練】圖中邊長(zhǎng)為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷+q、+q、-q,則該三角形中心O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為 ()A.QUOTE,方向由C指向OB.QUOTE,方向由O指向CC.QUOTE,方向由C指向OD.QUOTE,方向由O指向C【解析】選B。每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小都是E=QUOTE=QUOTE,畫(huà)出矢量疊加的示意圖,如圖所示,由圖可得O點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為E合=2E=Q