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1、習題課二習題課二 電場能的性質(zhì)電場能的性質(zhì)課堂探究課堂探究達標測評達標測評課堂探究課堂探究 核心導(dǎo)學核心導(dǎo)學要點探究要點探究一、電場強度和電勢一、電場強度和電勢1.1.電場強度的大小和電勢高低沒有直接關(guān)系電場強度的大小和電勢高低沒有直接關(guān)系. .電場強度為零電場強度為零, ,電勢不一電勢不一定為零定為零. .電勢為零電勢為零, ,電場強度也不一定為零電場強度也不一定為零. .電場強度越大的地方電場強度越大的地方, ,電勢電勢不一定高不一定高. .2.2.沿電場線方向電勢降低沿電場線方向電勢降低, ,這是判斷電勢高低的主要方法這是判斷電勢高低的主要方法. .若兩點不在若兩點不在同一電場線上同一電
2、場線上, ,應(yīng)通過等勢面應(yīng)通過等勢面, ,化為同一電場線上的兩點化為同一電場線上的兩點. .3.3.電場強度的方向和等勢面垂直電場強度的方向和等勢面垂直, ,且由電勢較高的等勢面指向電勢較且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面低的等勢面. .【例例1 1】 在靜電場中在靜電場中, ,關(guān)于場強和電勢的說法正確的是關(guān)于場強和電勢的說法正確的是( ( ) )A.A.電場強度大的地方電勢一定高電場強度大的地方電勢一定高B.B.電勢為零的地方場強也一定為零電勢為零的地方場強也一定為零C.C.場強為零的地方電勢也一定為零場強為零的地方電勢也一定為零D.D.場強大小相同的點電勢不一定相同場強大小相同的點電
3、勢不一定相同D D解析解析: :沿著電場線的方向電勢逐漸降低沿著電場線的方向電勢逐漸降低, ,電場線密的地方電場線密的地方, ,電場強度大電場強度大, ,電電場線疏的地方電場強度小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勢高的地方電場強度不一定大, ,電場強度大電場強度大的地方的地方, ,電勢不一定高電勢不一定高, ,故故A A錯誤錯誤; ;電勢為零是人為選取的電勢為零是人為選取的, ,則電勢為零的則電勢為零的地方場強可以不為零地方場強可以不為零, ,故故B B錯誤錯誤; ;場強為零的地方電勢不一定為零場強為零的地方電勢不一定為零, ,故故C C錯錯誤誤. .在勻強電場中在勻
4、強電場中, ,場強處處相等場強處處相等, ,但沿著電場線的方向電勢逐漸降低但沿著電場線的方向電勢逐漸降低, ,所所以場強大小相同的點電勢不一定相同以場強大小相同的點電勢不一定相同, ,故故D D正確正確. .【拓展提升拓展提升1 1】 下列四個圖中下列四個圖中, ,a,ba,b兩點電勢相等、電場強度矢量也相兩點電勢相等、電場強度矢量也相等的是等的是( ( ) )解析解析: :勻強電場的等勢面是一系列的平行平面勻強電場的等勢面是一系列的平行平面,A,A中中a,ba,b兩點不在同一等勢兩點不在同一等勢面上面上, ,所以所以, ,這兩點的電勢是不相等的這兩點的電勢是不相等的, ,但這兩點的場強相等但
5、這兩點的場強相等;B;B中中a,ba,b兩點兩點在同一個等勢面上在同一個等勢面上, ,電勢相等電勢相等, ,但這兩點的場強矢量大小相等、方向不但這兩點的場強矢量大小相等、方向不同同;C;C中中a,ba,b兩點對稱于兩電荷的連線兩點對稱于兩電荷的連線, ,所以電勢相等所以電勢相等, ,但在中垂線上場強但在中垂線上場強矢量的方向是平行于中垂線的矢量的方向是平行于中垂線的, ,而且都指向外側(cè)而且都指向外側(cè), ,故兩點的場強矢量的方故兩點的場強矢量的方向不同向不同; ;在在D D中中, ,a,ba,b兩點的電勢相等兩點的電勢相等, ,場強矢量的方向是沿兩電荷連線的場強矢量的方向是沿兩電荷連線的, ,而
6、且方向相同而且方向相同. .D D二、等勢面和運動軌跡等方面的綜合應(yīng)用二、等勢面和運動軌跡等方面的綜合應(yīng)用1.1.已知等勢面的形狀分布已知等勢面的形狀分布, ,根據(jù)電場線與等勢面相互垂直可以繪制電場線根據(jù)電場線與等勢面相互垂直可以繪制電場線. .2.2.由電場線和等差等勢面的疏密程度可以比較電場強度的大小由電場線和等差等勢面的疏密程度可以比較電場強度的大小, ,從而確定電從而確定電場力或者加速度的大小場力或者加速度的大小. .3.3.由電荷的運動軌跡可以判斷電荷受力方向由電荷的運動軌跡可以判斷電荷受力方向; ;由力和速度方向的關(guān)系確定電由力和速度方向的關(guān)系確定電場力做功的正負場力做功的正負,
7、,從而判斷電勢能和動能的變化情況從而判斷電勢能和動能的變化情況. .【例例2 2】 (2017(2017濟寧高二質(zhì)檢濟寧高二質(zhì)檢)()(多選多選) )如圖所示如圖所示,O,O是一固定的點電荷是一固定的點電荷, ,虛線是該點電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線虛線是該點電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線, ,正點電荷正點電荷q q在僅受電場力在僅受電場力的作用下沿實線所示的軌跡從的作用下沿實線所示的軌跡從a a處運動到處運動到b b處處, ,然后又運動到然后又運動到c c處處. .由此可由此可知知( ( ) )A.OA.O為負電荷為負電荷B.B.在整個過程中在整個過程中q q的電勢能先變小后變大的電勢能先變小
8、后變大C.C.在整個過程中在整個過程中q q的加速度先變大后變小的加速度先變大后變小D.D.在整個過程中在整個過程中, ,電場力做功為零電場力做功為零CDCD解析解析: :由運動軌跡分析可知由運動軌跡分析可知q q受到庫侖斥力的作用受到庫侖斥力的作用,O,O點的電荷應(yīng)為正電荷點的電荷應(yīng)為正電荷, ,選項選項A A錯誤錯誤; ;從從a a到到b b的過程的過程q q受到逐漸變大的庫侖斥力受到逐漸變大的庫侖斥力, ,速度逐漸減小速度逐漸減小, ,加加速度增大速度增大, ,電勢能逐漸增大電勢能逐漸增大; ;而從而從b b到到c c的過程的過程q q受到逐漸變小的庫侖斥力受到逐漸變小的庫侖斥力, ,速
9、度逐漸增大速度逐漸增大, ,加速度減小加速度減小, ,電勢能逐漸減少電勢能逐漸減少, ,選項選項B B錯誤錯誤,C,C正確正確; ;由于由于a,ca,c兩點在同一等勢面上兩點在同一等勢面上, ,整個過程中整個過程中, ,電場力不做功電場力不做功, ,選項選項D D正確正確. .方法總結(jié)方法總結(jié) 根據(jù)所給的等勢面根據(jù)所給的等勢面, ,明確電場分布情況明確電場分布情況, ,畫出電場線畫出電場線, ,再根據(jù)再根據(jù)軌跡彎曲方向找電荷的受力方向、受力大小變化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判斷功的正負、動能及電勢能
10、的變化. .A.A.粒子一定帶正電粒子一定帶正電B.B.粒子的運動是勻變速運動粒子的運動是勻變速運動C.C.粒子從粒子從A A點到點到B B點運動的過程中動能先減小后增大點運動的過程中動能先減小后增大D.D.粒子從粒子從A A點到點到B B點運動的過程中電勢能增大點運動的過程中電勢能增大三、電場力做功與電勢、電勢差、電勢能的綜合應(yīng)用三、電場力做功與電勢、電勢差、電勢能的綜合應(yīng)用電場力做功的求解方法電場力做功的求解方法(1)(1)利用電場力做功與電勢能的關(guān)系求解利用電場力做功與電勢能的關(guān)系求解:W:WABAB= =E EpApA-E-EpBpB. .(2)(2)利用利用W=W=FdFd求解求解,
11、 ,此公式只適用于勻強電場此公式只適用于勻強電場. .(3)(3)利用公式利用公式W WABAB= =qUqUABAB求解求解, ,此公式適用于任意電場此公式適用于任意電場. .(4)(4)利用動能定理求解利用動能定理求解. .【例例3 3】 如圖所示如圖所示, ,在豎直平面內(nèi)在豎直平面內(nèi), ,光滑絕緣直桿光滑絕緣直桿ACAC與半徑為與半徑為R R的圓周交的圓周交于于B,CB,C兩點兩點, ,在圓心處有一固定的正點電荷在圓心處有一固定的正點電荷,B,B點為點為ACAC的中點的中點,C,C點位于圓點位于圓周的最低點周的最低點. .現(xiàn)有一質(zhì)量為現(xiàn)有一質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為-q-q、套在桿
12、上的帶負電小球、套在桿上的帶負電小球( (可可視為質(zhì)點視為質(zhì)點) )從從A A點由靜止開始沿桿下滑點由靜止開始沿桿下滑. .已知重力加速度為已知重力加速度為g,Ag,A點距過點距過C C點點的水平面的豎直高度為的水平面的豎直高度為3R,3R,小球滑到小球滑到B B點時的速度大小為點時的速度大小為2 .2 .求求: :gR(1)(1)小球滑到小球滑到C C點時的速度大小點時的速度大小; ;(2)(2)若以若以C C點作為參考點點作為參考點( (零電勢點零電勢點),),試確定試確定A A點的電勢點的電勢. .方法總結(jié)方法總結(jié) 處理帶電體在電場中的平衡問題要根據(jù)帶電體在電場中的平處理帶電體在電場中的
13、平衡問題要根據(jù)帶電體在電場中的平衡情況列出平衡方程衡情況列出平衡方程; ;當帶電體在電場中做加速運動時當帶電體在電場中做加速運動時, ,可用牛頓運動定律可用牛頓運動定律和動能定理求解和動能定理求解. .【拓展提升拓展提升3 3】 如圖所示如圖所示, ,光滑絕緣半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強電場光滑絕緣半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強電場中中, ,場強為場強為E.E.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m m、帶電荷量、帶電荷量+q+q的小球的小球, ,由靜止由靜止開始沿軌道運動開始沿軌道運動, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.小球在運動過程中機械能恒定小球在運
14、動過程中機械能恒定B.B.小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大C.C.小球電勢能增加小球電勢能增加EqREqRD.D.小球由靜止釋放到達最低點小球由靜止釋放到達最低點, ,動能的增量等于動能的增量等于mgRmgRB B解析解析: :小球在運動過程中除重力做功外小球在運動過程中除重力做功外, ,還有電場力做功還有電場力做功, ,所以機械能不守所以機械能不守恒恒, ,選項選項A A錯誤錯誤; ;小球運動到最低點的過程中小球運動到最低點的過程中, ,重力與電場力均做正功重力與電場力均做正功, ,重力重力勢能減少勢能減少mgRmgR, ,電勢能減少電勢能減少EqREqR, ,而動能
15、增加而動能增加mgR+EqRmgR+EqR, ,到達最低點時動能最到達最低點時動能最大大, ,所以速度最大所以速度最大, ,因此選項因此選項B B正確正確,C,D,C,D錯誤錯誤. .達標測評達標測評 隨堂演練隨堂演練檢測效果檢測效果1 1.(.(多選多選) )關(guān)于電勢和電勢能的說法正確的是關(guān)于電勢和電勢能的說法正確的是( ( ) )A.A.電荷在電場中電勢越高的地方電勢能也越大電荷在電場中電勢越高的地方電勢能也越大B.B.電荷在電場中電勢越高的地方電荷在電場中電勢越高的地方, ,電荷量越大電荷量越大, ,所具有的電勢能也越大所具有的電勢能也越大C.C.在正點電荷電場中的任意一點處在正點電荷電
16、場中的任意一點處, ,正電荷所具有的電勢能一定大于負正電荷所具有的電勢能一定大于負電荷所具有的電勢能電荷所具有的電勢能D.D.在負點電荷電場中的任意一點處在負點電荷電場中的任意一點處, ,正電荷所具有的電勢能一定小于負正電荷所具有的電勢能一定小于負電荷所具有的電勢能電荷所具有的電勢能CDCD解析解析: :沿電場線方向電勢越來越低沿電場線方向電勢越來越低, ,正電荷的電勢能越來越小正電荷的電勢能越來越小, ,負電荷的電負電荷的電勢能卻越來越大勢能卻越來越大. .正點電荷電場中正點電荷電場中, ,選無窮遠處電勢為零選無窮遠處電勢為零, ,則電場中各點電則電場中各點電勢均為正值勢均為正值, ,正電荷
17、在某點具有的電勢能為正值正電荷在某點具有的電勢能為正值, ,負電荷在該點具有的電負電荷在該點具有的電勢能為負值勢能為負值, ,選項選項C C正確正確; ;同理選項同理選項D D正確正確. .2.2.如圖所示如圖所示, ,是一個點電荷電場的電場線是一個點電荷電場的電場線( (箭頭線箭頭線) )和等勢面和等勢面( (虛線虛線),),兩等勢兩等勢面之間的電勢差大小為面之間的電勢差大小為2 V,2 V,有一個帶電荷量為有一個帶電荷量為q=-1.0q=-1.010108 8 C C的電荷的電荷, ,從從A A點點沿不規(guī)則曲線路徑移到沿不規(guī)則曲線路徑移到B B點點, ,靜電力做功為靜電力做功為( ( )
18、)A.2.0A.2.010108 8 J JB.-2.0B.-2.010108 8 J JC.1.6C.1.610107 7 J JD.-4.0D.-4.010108 8 J JB B解析解析: :由由W WABAB= =qUqUABAB得得W WABAB=-1.0=-1.010108 82 J=-2.02 J=-2.010108 8 J, J,故選項故選項B B正確正確. .3.3.如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場, ,實線和虛線分別表示電場線和等勢實線和虛線分別表示電場線和等勢線線. .兩電子分別從兩電子分別從a,ba,b兩點運動到兩點運動到c c點點, ,設(shè)電
19、場力對兩電子做的功分別為設(shè)電場力對兩電子做的功分別為W Wa a和和W Wb b,a,b,a,b點的電場強度大小分別為點的電場強度大小分別為E Ea a和和E Eb b, ,則則( ( ) )A.WA.Wa a= =W Wb b,E,Ea a E Eb bB.WB.Wa aWWb b,E,Ea a E Eb bC.WC.Wa a= =W Wb b,E,Ea a E Eb bD.WD.Wa aWWb b,E,Ea a E Eb b, ,選項選項C,DC,D錯誤錯誤, ,a,ba,b兩點處于同一等勢面兩點處于同一等勢面, ,電電子從子從a,ba,b兩點運動到兩點運動到c c點點, ,根據(jù)根據(jù)W=W
20、=qUqU, ,由于由于U Uacac= =U Ubcbc, ,所以電場力做的功相等所以電場力做的功相等, ,選項選項B B錯誤錯誤,A,A正確正確. .4 4.(.(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,虛線虛線a,b,ca,b,c代表電場中三個等勢面代表電場中三個等勢面, ,相鄰等勢面間的電相鄰等勢面間的電勢差相等勢差相等, ,實線為一帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動實線為一帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡軌跡,P,Q,P,Q是這條軌跡上的兩點是這條軌跡上的兩點, ,據(jù)此可知據(jù)此可知( ( ) )A.A.三個等勢面中三個等勢面中,Q,Q點的電勢最高點的電勢最高
21、B.B.帶電質(zhì)點通過帶電質(zhì)點通過P P點時電勢能較大點時電勢能較大C.C.帶電質(zhì)點通過帶電質(zhì)點通過P P點時動能較大點時動能較大D.D.帶電質(zhì)點通過帶電質(zhì)點通過P P點時加速度較大點時加速度較大解析解析: :由軌跡由軌跡QPQP可以確定質(zhì)點的受力方向可以確定質(zhì)點的受力方向, ,由于該質(zhì)點帶正電由于該質(zhì)點帶正電, ,所以可以所以可以判斷判斷P P點電勢高點電勢高. .由由Q Q到到P,P,電場力做負功電場力做負功, ,電勢能增加電勢能增加, ,故故P P點電勢能較大點電勢能較大, ,由于由于P P處等勢面密集處等勢面密集, ,所以帶電質(zhì)點通過所以帶電質(zhì)點通過P P點時加速度較大點時加速度較大.
22、.選項選項A,CA,C錯錯誤誤,B,D,B,D正確正確. .BDBD5.5.如圖所示如圖所示,Q,Q為固定的正點電荷為固定的正點電荷,A,B,A,B兩點在兩點在Q Q的正上方和的正上方和Q Q相距分別為相距分別為h h和和0.25h,0.25h,將另一點電荷從將另一點電荷從A A點由靜止釋放點由靜止釋放, ,運動到運動到B B點時速度正好變?yōu)榱泓c時速度正好變?yōu)榱? ,若若此電荷在此電荷在A A點處的加速度大小為點處的加速度大小為 g,g,求求: :(1)(1)此電荷在此電荷在B B點處的加速度點處的加速度; ;(2)A,B(2)A,B兩點間的電勢差兩點間的電勢差( (用用Q Q和和h h表示表示).).34答案答案: :(1)3g(1)3g方向豎直向上方向豎直向上(2)-(2)-3kQh
高中物理 習題課二 電場能的性質(zhì)課件 教科版選修31
