高二物理人教選修31配套課件第一章第8講習(xí)題課電場中能的性質(zhì)

1、第8講習(xí)題課：電場中能的性質(zhì),目標定位 1.會分析帶電粒子在電場中的運動特點. 2.能求解靜電力做的功和電場中的電勢.,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識記點撥,1.物體做曲線運動的條件：物體運動的 與 不 共線. 2.電勢是反映電場能的性質(zhì)的物理量，其大小與 的選取有關(guān).電勢差是電場中兩點間電勢的差值，其大小與_ 的選取無關(guān). 3.電勢能是電荷在電場中具有的能量，其大小由電場和_決定.靜電力做功要引起電勢能的變化，其關(guān)系式為WABEpAEpB.,速度方向,受力方向,零電勢點,零電勢點,電荷,4.靜電力做功與電勢差的關(guān)系式為WAB 或者簡單的寫成 W_. 5.勻強電場中電場強度與電勢差的關(guān)系式為UAB .,qU

2、AB,qU,Ed,課堂講義 理解深化探究,一、電場線、等勢線和運動軌跡 1.已知等電勢面的形狀分布，根據(jù)電場線和等勢面相互垂直可以繪制電場線. 2.帶電粒子在電場中運動時，在電場線密處所受電場力大，加速度也大. 3.速度方向沿運動軌跡的切線方向，所受電場力的方向沿電場線的切線方向或反方向，所受合外力的方向指向曲線凹側(cè).,例1如圖1所示，虛線a、b、c代表電場中的三 條電場線，實線為一帶負電的粒子僅在電場力作 用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、R、Q是這條 軌跡上的三點，由此可知() A.帶電粒子在R點時的速度大小大于在Q點時的速度大小 B.帶電粒子在P點時的電勢能比在Q點時的電勢能大 C.帶電粒

3、子在R點時的動能與電勢能之和比在Q點時的小，比在 P點時的大 D.帶電粒子在R點時的加速度大小小于在Q點時的加速度大小,圖1,解析根據(jù)牛頓第二定律可得maqE，又根據(jù)電場線的疏密程度可以得出Q、R兩點處的電場強度的大小關(guān)系為EREQ，則帶電粒子在R、Q兩點處的加速度的大小關(guān)系為aRaQ，故D項錯誤； 由于帶電粒子在運動過程中只受電場力作用，只有動能與電勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，則帶電粒子的動能與電勢能之和不變，故C項錯誤；,根據(jù)物體做曲線運動的軌跡與速度、合外力的關(guān)系可知，帶電粒子在R處所受電場力的方向為沿電場線向右.假設(shè)粒子從Q向P運動，則電場力做正功，所以電勢能減小，動能增大，速度增大，假設(shè)粒子

4、從P向Q運動，則電場力做負功，所以電勢能增大，動能減小，速度減小，所以A項正確，B項錯誤. 答案A,例2如圖2所示，O是一固定的點電荷，虛線是該點電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線，正點電荷q僅受電場力的作用下沿實線所示的軌跡從a處運動到b處，然后又運動到c處.由此可知() A.O為負電荷 B.在整個過程中q的電勢能先變小后變大 C.在整個過程中q的加速度先變大后變小 D.在整個過程中，電場力做功為零,圖2,解析由運動軌跡分析可知q受到庫侖斥力的作用，O點的電荷應(yīng)為正電荷，A錯； 從a到b的過程q受到逐漸變大的庫侖斥力，速度逐漸減小，加速度逐漸增大，電勢能逐漸增大； 而從b到c的過程q受到逐漸變小的

5、庫侖斥力，速度逐漸增大，加速度逐漸減小，電勢能逐漸減小，B錯，C對； 由于a、c兩點在同一等勢面上，整個過程中，電場力不做功，D對.,答案CD,借題發(fā)揮根據(jù)所給的等勢面，明確電場分布情況，畫出電場線，再根據(jù)軌跡彎曲方向找電荷的受力方向、受力大小變化；根據(jù)運動軌跡或路徑，判斷功的正負、動能及電勢能的變化.,二、電場強度和電勢的理解 1.電場強度與電勢沒有直接關(guān)系.電場強度為零，電勢不一定為零.電勢為零，電場強度也不一定為零.電場強度越大的地方，電勢不一定高. 2.比較電勢的高低，應(yīng)主要把握沿電場線方向電勢降低，若兩點不在同一電場線上，應(yīng)通過等勢面，轉(zhuǎn)化為同一電場線上的兩點電勢的比較.,例3在靜電

6、場中，關(guān)于場強和電勢的說法正確的是() A.電場強度大的地方電勢一定高 B.電勢為零的地方場強也一定為零 C.場強為零的地方電勢也一定為零 D.場強大小相同的點電勢不一定相同,解析沿著電場線的方向電勢逐漸降低，電場線密的地方，電場強度大，電場線疏的地方電場強度小，電勢高的地方電場強度不一定大，電場強度大的地方，電勢不一定高，故A錯誤. 電勢為零是人為選取的，則電勢為零的地方場強可以不為零，故B錯誤.,場強為零的地方電勢不一定為零，電勢為零是人為選取的，故C錯誤. 在勻強電場中，場強處處相等，但沿著電場線的方向電勢逐漸降低，所以場強大小相同的點電勢不一定相同，故D正確. 答案D,三、電場力做功與

7、電勢差、電勢能的綜合 計算靜電力做功的方法，常見的有以下幾種： 1.利用靜電力做功與電勢能的關(guān)系求解：WABEpAEpB. 2.利用WFd求解，此公式只適用于勻強電場. 3.利用公式WABqUAB求解. 4.利用動能定理求解.,例4如圖3所示，在豎直平面內(nèi)，光滑絕緣直桿AC 與半徑為R的圓周交于B、C兩點，在圓心處有一固 定的正點電荷，B點為AC的中點，C點位于圓周的最 低點.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q、套在桿上的帶 負電小球(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始沿桿下滑.已知重力加速度為g，A點距過C點的水平面的豎直高度為3R，小球滑到B點時的速度大小為 求： (1)小球滑到C點時的速度大?。?圖3

8、,解析 因為B、C兩點電勢相等，故小球從B到C運動的過程中電場力做的總功為零.,(2)若以C點作為參考點(零電勢點)，試確定A點的電勢.,又根據(jù)電場力做功與電勢能的關(guān)系：W電EpAEpCqA(qC).,對點練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋,等勢線和運動軌跡 1.如圖4所示，虛線a、b、c代表電場中三個等勢面， 相鄰等勢面間的電勢差相等，實線為一帶正電的質(zhì) 點僅在靜電力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、 Q是這條軌跡上的兩點，據(jù)此可知() A.三個等勢面中，Q點的電勢最高 B.帶電質(zhì)點通過P點時電勢能較大 C.帶電質(zhì)點通過P點時動能較大 D.帶電質(zhì)點通過P點時加速度較大,圖4,解析由三個等勢面可以確定電場線方

9、向，由軌跡QP可以確定質(zhì)點的受力方向，由于該質(zhì)點帶正電，所以可以判斷P點電勢高.由Q到P，靜電力做負功，電勢能增加，故P點電勢能較大.由于P處等勢面密集，所以帶電質(zhì)點通過P點時加速度較大. 答案BD,電場強度和電勢的理解 2.由如圖5所示的電場線，可判定() A.該電場一定是勻強電場 B.A點的電勢一定低于B點的電勢 C.負電荷放在B點的電勢能比A點的電勢能大 D.負電荷放在B點所受電場力方向向右,圖5,解析由圖知，該電場線為直線，在我們常接觸的電場中，勻強電場的電場線是直線，但點電荷的電場線也是直線，故也可能是正電荷放在左端或負電荷放在右端時產(chǎn)生電場的電場線，另外也可能是正、負電荷之間的一條

10、電場線，故A項錯. 電勢的高低可根據(jù)電場線由高電勢指向低電勢判斷，則AB，故B項錯.,由于AB，故正電荷在A點的電勢能大，而負電荷在B點的電勢能大，因此C項正確， 也可假設(shè)負電荷由A移到B，則該過程中電場力方向向左，與運動方向相反，故電場力做負功，電勢能增加.負電荷在電場中所受電場力的方向與該點場強的方向相反，故D項錯. 答案C,電場力做功與電勢差、電勢能的綜合 3.如圖6所示，光滑絕緣半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強電場中，場強為E.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，由靜止開始沿軌道運動，下列說法正確的是() A.小球在運動過程中機械能恒定 B.小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大 C.小球電勢能增加qER