2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 專題突破與題型專練 電場(chǎng)能的性質(zhì)課件 新人教版選修3-1.ppt

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專題突破與題型專練電場(chǎng)能的性質(zhì),題型核心探究,題型一:電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)等概念的理解與應(yīng)用1.電勢(shì)高低的判斷方法(1)依據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低.,2.電勢(shì)能增、減的判斷方法(1)做功判斷法:靜電力做正功,電勢(shì)能減小;靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加.,(3)能量守恒法:在電場(chǎng)中,只有靜電力做功時(shí),電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,若動(dòng)能增加,則電勢(shì)能減小;若動(dòng)能減小,則電勢(shì)能增加.(4)電荷電勢(shì)法:正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大.,(1)在圖中用實(shí)線畫出電場(chǎng)線,用虛線畫出通過A,B兩點(diǎn)的等勢(shì)線,并標(biāo)明它們的電勢(shì)值;(2)q在由A到B的過程中電勢(shì)能的變化量是多少?,,?思維導(dǎo)圖?,,(2)負(fù)電荷在由A到B的過程中,電勢(shì)能增加,增量為ΔEp=qUBA=-310-7(-160)J=4.810-5J.答案:(1)見解析(2)電勢(shì)能增加4.810-5J,確定電場(chǎng)線與等勢(shì)面的方法(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)線是平行等距的一簇直線,電場(chǎng)線的方向與正電荷所受的靜電力方向相同,與負(fù)電荷所受的靜電力方向相反.(2)等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,且沿電場(chǎng)方向,電勢(shì)降低.勻強(qiáng)電場(chǎng)的等差等勢(shì)面也是平行等距的.,,方法總結(jié),,【針對(duì)訓(xùn)練1】(2018山東棗莊三中高三模擬)下列關(guān)于電勢(shì)高低及電勢(shì)能增減的判斷,正確的是()A.正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),其電勢(shì)能增加,A點(diǎn)電勢(shì)一定較低B.正電荷只在靜電力作用下,從A點(diǎn)移到B點(diǎn),A點(diǎn)電勢(shì)一定較高C.負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),外力做正功,電勢(shì)能一定增加D.負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能一定減小,A,解析:電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系為Ep=q,對(duì)于正電荷,電勢(shì)高處電勢(shì)能也大,對(duì)于負(fù)電荷,電勢(shì)高處電勢(shì)能反而小,正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),其電勢(shì)能增加,電勢(shì)也升高,選項(xiàng)A正確;由于初速度不確定,正電荷只在靜電力作用下,不一定沿著電場(chǎng)線方向移動(dòng),電勢(shì)不一定降低,故A點(diǎn)電勢(shì)不一定較高,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),外力做正功,靜電力做功情況不確定,無(wú)法判斷電勢(shì)能的變化情況,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;選項(xiàng)D中靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,題型二:電場(chǎng)線、等勢(shì)面與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合分析,1.電場(chǎng)線與等勢(shì)面相互垂直,已知等勢(shì)面的形狀分布可以大致繪制電場(chǎng)線,已知電場(chǎng)線的形狀分布可以大致繪制等勢(shì)面.2.由電場(chǎng)線和等差等勢(shì)面的疏密,可以比較電場(chǎng)強(qiáng)度大小,從而確定靜電力或者加速度的大小.3.電荷所受的靜電力方向沿電場(chǎng)線的切線方向,且指向曲線凹側(cè);而電荷速度方向沿軌跡的切線方向.4.速度方向與靜電力方向夾角小于90時(shí)靜電力做正功,大于90時(shí)靜電力做負(fù)功.5.電勢(shì)能大小的判斷方法(1)靜電力做正功,電勢(shì)能減小;靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加.(2)由Ep=q可知:正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大.,【例2】(2018江西宜川高三測(cè)試)如圖所示,虛線為某點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面,現(xiàn)有兩個(gè)重力可忽略不計(jì)的帶電粒子,其比荷相同,二者以相同的速率從同一等勢(shì)面的a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后沿不同的軌跡1和2運(yùn)動(dòng),圖中a,b,c,d,e是粒子軌跡與各等勢(shì)面的交點(diǎn),則可以判斷()A.兩個(gè)粒子的電性相同B.經(jīng)過b,d兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的速率相等C.經(jīng)過b,d兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的加速度大小相等D.經(jīng)過c,e兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的電勢(shì)能相等,,?思路探究?(1)軌跡1與軌跡2的粒子與中心點(diǎn)電荷之間是引力還是斥力?經(jīng)過b,d兩點(diǎn)時(shí)的加速度由什么規(guī)律來決定?與什么因素有關(guān)?(2)軌跡1的粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn),靜電力做正功還是負(fù)功?軌跡2的粒子從a點(diǎn)到d點(diǎn),靜電力做正功還是負(fù)功?(3)粒子在電場(chǎng)中的電勢(shì)能大小由什么來決定?答案:(1)軌跡1的粒子與中心點(diǎn)電荷之間是斥力,軌跡2的粒子與中心點(diǎn)電荷之間是引力.粒子的加速度由牛頓第二定律來決定,與靜電力F=及粒子質(zhì)量有關(guān).(2)軌跡1的粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn),靜電力做負(fù)功;軌跡2的粒子從a點(diǎn)到d點(diǎn),靜電力做正功.,,答案:C,電勢(shì)能大小的判斷(1)場(chǎng)源電荷判斷法:離場(chǎng)源正電荷越近,正試探電荷的電勢(shì)能越大,負(fù)試探電荷的電勢(shì)能越小;離場(chǎng)源負(fù)電荷越近,正試探電荷的電勢(shì)能越小,負(fù)試探電荷的電勢(shì)能越大.,,方法總結(jié),【針對(duì)訓(xùn)練2】(2018河北正定中學(xué)高二周測(cè))(多選)如圖所示,虛線a,b,c代表電場(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等,實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在靜電力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P,Q是這條軌跡上的兩點(diǎn),據(jù)此可知()A.三個(gè)等勢(shì)面中,a的電勢(shì)最高B.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能較大C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大D.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)加速度較大,BD,,解析:由軌跡QP可以確定質(zhì)點(diǎn)的受力方向,由于該質(zhì)點(diǎn)帶正電,所以可以判斷P點(diǎn)電勢(shì)高.由Q到P,靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,故質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)電勢(shì)能較大,由于P處等勢(shì)面密集,所以帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時(shí)加速度較大.故B,D正確.,2.E-x圖像反映電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化規(guī)律,其正負(fù)表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向.,【例3】(2018山東濰坊一中高二期末)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O,M兩點(diǎn),兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A,N兩點(diǎn)的電勢(shì)均為零,ND段中的C點(diǎn)電勢(shì)最高,則()A.N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零C.NC間電場(chǎng)強(qiáng)度方向向x軸正方向D.將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),靜電力先做正功后做負(fù)功,,?思路探究?(1)-x圖像的斜率表示什么物理意義?(2)在x軸上,電勢(shì)降低的方向與電場(chǎng)方向有什么關(guān)系?電勢(shì)升高的方向與電場(chǎng)方向又有什么關(guān)系?答案:(1)-x圖線的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度,斜率越大表示電場(chǎng)強(qiáng)度越大.(2)在x軸上,電勢(shì)降低的方向與電場(chǎng)方向相同,電勢(shì)升高的方向與電場(chǎng)方向相反.解析:-x圖像的斜率大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,圖線中A,N兩點(diǎn)切線斜率不為零,故電場(chǎng)強(qiáng)度大小不為零,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;由圖可知,OM間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向,MC間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,NC間電場(chǎng)強(qiáng)度方向向x軸負(fù)方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因?yàn)镸C間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,CD間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向,則將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),靜電力先做正功后做負(fù)功,選項(xiàng)D正確.答案:D,解答-x圖像問題常用的要點(diǎn)(1)-x圖像的斜率等于電場(chǎng)強(qiáng)度E.(2)沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低,電勢(shì)為零處,電場(chǎng)強(qiáng)度不一定為零.(3)電荷在電場(chǎng)中電荷量與電勢(shì)的乘積為電勢(shì)能.(4)靜電力做功的正負(fù)決定電勢(shì)能的增加或減少.,,方法總結(jié),,【針對(duì)訓(xùn)練3】(2018江蘇東海二中高二期中)空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示.下列說法中正確的是()A.O點(diǎn)的電勢(shì)最低B.x2點(diǎn)的電勢(shì)最高C.x1和-x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D.x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,C,解析:電勢(shì)高低與電場(chǎng)強(qiáng)度大小無(wú)必然聯(lián)系.O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0,電勢(shì)不一定最低,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;x2點(diǎn)是電場(chǎng)強(qiáng)度正向最大的位置,電勢(shì)不是最高,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;將電荷從x1移到-x1可由題圖知靜電力做功為零,故兩點(diǎn)電勢(shì)相等,而把電荷從x1移到x3靜電力做功不為零,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.,題型四:電場(chǎng)中的功能關(guān)系1.計(jì)算靜電力做功的方法(1)利用靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系求解:WAB=EPA-EPB.(2)利用W=Fd求解,此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng).(3)利用公式WAB=qUAB求解.(4)利用動(dòng)能定理求解.,2.五種功能關(guān)系,【例4】(2018河北武邑中學(xué)高二周測(cè))如圖所示,光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某圓交于B,C兩點(diǎn),質(zhì)量為m、帶電荷量-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速度下滑,已知q?Q,AB=h,小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為.求(1)小球由A到B的過程中靜電力做的功;(2)A,C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差.,,?思路探究?(1)小球從A到B的過程中,有什么力做功?合力的功與動(dòng)能的變化有什么關(guān)系?(2)A,B兩點(diǎn)間電勢(shì)差與A,C兩點(diǎn)間電勢(shì)差有什么關(guān)系?答案:(1)重力做功,靜電力做功.合力的功等于動(dòng)能的變化.(2)相等.,,電場(chǎng)中的功能關(guān)系應(yīng)用技巧本題因?yàn)镼是正點(diǎn)電荷,所以以Q為圓心的圓面是一個(gè)等勢(shì)面,這是一個(gè)重要的隱含條件,由于A到B過程中靜電力是變力,所以不能直接用W=Fx來解,只能考慮應(yīng)用功能關(guān)系求解.,,方法技巧,【針對(duì)訓(xùn)練4】(2018湖南長(zhǎng)郡中學(xué)高三月考)(多選)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),有一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子從O點(diǎn)以速率v0射入電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量為-q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點(diǎn)射入該電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速率為3v0.若忽略重力的影響,則()A.在O,A,B三點(diǎn)中,B點(diǎn)電勢(shì)最高B.在O,A,B三點(diǎn)中,A點(diǎn)電勢(shì)最高C.OA間的電勢(shì)差比BO間的電勢(shì)差大D.OA間的電勢(shì)差比BA間的電勢(shì)差小,AD,