《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6單元電場(chǎng)第2講 電場(chǎng)的能的性質(zhì)課件 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6單元電場(chǎng)第2講 電場(chǎng)的能的性質(zhì)課件 新人教版（74頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第2講電場(chǎng)的能的性質(zhì)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力做功只與電荷的始末位置有關(guān),與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān).電場(chǎng)力做功的計(jì)算公式:a.W=qU;b.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力做的功W=qEd,其中d為沿電場(chǎng)線方向的位移.一、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能,等于把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能面位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功.電勢(shì)能是相對(duì)的,通常規(guī)定電荷在離場(chǎng)源電荷無窮遠(yuǎn)處或大地表面為零勢(shì)面.二、電勢(shì)2.電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功,電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功,電勢(shì)能增加.電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能變化的負(fù)值,即WAB=EpA-EpB.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.公式:=,單位:伏特(V)電勢(shì)的大小與該
2、點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置和零勢(shì)面的選取有關(guān),與試探電荷無關(guān).若空間某處的電場(chǎng)由幾個(gè)電荷共同產(chǎn)生,則該點(diǎn)電勢(shì)等于各電荷單獨(dú)存在時(shí)該點(diǎn)電勢(shì)的代數(shù)和.pEq0AWq1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,叫做這一點(diǎn)的電勢(shì),用表示.在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移到零電勢(shì)點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功,電勢(shì)是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,但有正負(fù).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.電勢(shì)與電場(chǎng)線的關(guān)系:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,場(chǎng)強(qiáng)方向是電勢(shì)降低最快的方向.三、電勢(shì)差3.零電勢(shì)位置的規(guī)定:電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)位置的選取有關(guān),通常取大地或無窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)電勢(shì)差:電荷q在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力所做的功WAB
3、,跟它的電荷量q的比值,叫做A、B間的電勢(shì)差,也叫電壓.定義式:UAB=A-B=;單位:伏(V).電勢(shì)差是標(biāo)量,可以是正值,可以是零,也可以是負(fù)值.電勢(shì)具有相對(duì)性,而電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān),電勢(shì)差具有絕對(duì)性.ABWq知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系:勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離的乘積;即U=Ed,或E=.四、等勢(shì)面Ud1.定義:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.等勢(shì)面的特點(diǎn): 等勢(shì)面一定和電場(chǎng)線垂直; 等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等,在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功; 電場(chǎng)線的方向總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面; 等勢(shì)
4、面的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱.等勢(shì)面密的地方,場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng);等勢(shì)面疏的地方,場(chǎng)強(qiáng)越弱.五、疑難辨析知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu) 電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能意義描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)描述電場(chǎng)做功的本領(lǐng)描述電荷在電場(chǎng)中的能量,電荷做功的本領(lǐng)定義E=若B點(diǎn)電勢(shì)為0,則A=UAB=A-0UAB=Ep=qFqABWq1.電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)矢標(biāo)性矢量:方向?yàn)檎姾傻氖芰Ψ较驑?biāo)量:有正負(fù),正負(fù)只表示大小標(biāo)量:有正負(fù),正負(fù)只是比較電勢(shì)的高低正電荷在正電勢(shì)位置有正電勢(shì)能,簡(jiǎn)化為:正正得正,負(fù)正得負(fù),負(fù)負(fù)得正知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)決定因素由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無關(guān)由電場(chǎng)本身決定,大小與參考點(diǎn)
5、的選取有關(guān),具有相對(duì)性由電場(chǎng)本身的兩點(diǎn)間差異決定,與參考點(diǎn)的選取無關(guān)由電荷量和該點(diǎn)電勢(shì)二者決定,與參考點(diǎn)的選取有關(guān)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)相互關(guān)系場(chǎng)強(qiáng)為零的地方電勢(shì)不一定為零電勢(shì)為零的地方場(chǎng)強(qiáng)不一定為零零場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域兩點(diǎn)電勢(shì)差一定為零,電勢(shì)差為零的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)不一定為零場(chǎng)強(qiáng)為零,電勢(shì)能不一定為零,電勢(shì)為零,電勢(shì)能一定為零聯(lián)系勻強(qiáng)電場(chǎng)中U=Ed(d為A、B間沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離);電勢(shì)沿場(chǎng)強(qiáng)方向降低最快;UAB=A-B ;UAB=; WAB=EpA-EpBABWq知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)電場(chǎng)等勢(shì)面(實(shí)線)圖樣重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于電場(chǎng)線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面2.典型電場(chǎng)等勢(shì)面的比較知識(shí)建構(gòu)技能建
6、構(gòu)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 連線中垂面上的電勢(shì)為零等量同種正點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 連線上,中點(diǎn)電勢(shì)最低,而在中垂線上,中點(diǎn)電勢(shì)最高知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.由如圖所示的電場(chǎng)線可判定 ( )A.該電場(chǎng)一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)B.A點(diǎn)的電勢(shì)一定低于B點(diǎn)的電勢(shì)C.負(fù)電荷放在B點(diǎn)的電勢(shì)能比放在A點(diǎn)的電勢(shì)能大D.負(fù)電荷放在B點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向向右【解析】由圖可知,該電場(chǎng)線為直線,可能是勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線,也可能是點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電勢(shì)的高低可根據(jù)電場(chǎng)線由高電勢(shì)指向低電勢(shì)判斷,則AB,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于AB,故正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大,而負(fù)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能大,因此選項(xiàng)C正知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)確;負(fù)電荷在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的方向與該
7、點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向相反,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.【答案】C知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.(2011年泉州市四校聯(lián)考)一帶電粒子射入一固定的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,沿如圖所示的虛線由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn).a、b兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離分別為ra和rb且rarb.若不計(jì)重力,則( )A.帶電粒子一定帶正電B.庫侖力先做正功后做負(fù)功C.帶電粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能大于在a點(diǎn)的動(dòng)能 D.帶電粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在a點(diǎn)的電勢(shì)能知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)粒子電性無法確定.綜上所述,選D.【答案】D【解析】由圖可知,帶電粒子進(jìn)入點(diǎn)電荷的電場(chǎng)后,庫侖力對(duì)粒子先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,動(dòng)能先減小后增大,由于rarb,帶電粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在a點(diǎn)的電勢(shì)能,粒
8、子在b點(diǎn)的動(dòng)能小于在a點(diǎn)的動(dòng)能,故選項(xiàng)D正確.但場(chǎng)源電荷Q的電性未知,帶電知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.如圖甲所示,A、B是一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),若在A點(diǎn)釋放一初速度為零的電子,電子僅受電場(chǎng)力作用,并沿電場(chǎng)線從A運(yùn)動(dòng)到B,其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.設(shè)A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為EA、EB,電勢(shì)分別為A、B,則( )A.EA=EB B.EAEB C.A=B D.AD,則從ADD移動(dòng)正電荷電場(chǎng)力做正功,B對(duì);從ADD移動(dòng)負(fù)電荷,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,C錯(cuò);電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),只與兩點(diǎn)間電勢(shì)差有關(guān),故D正確.【答案】BD知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.依據(jù)電場(chǎng)線方向:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低.方法概述一、判斷電勢(shì)高
9、低的方法2.依據(jù)電場(chǎng)力做功:因UAB=,若UAB0且q是正電荷,則AB;若UAB0,則AaB,由a=可知,選項(xiàng)A正確;從A到B,粒子動(dòng)能增加,故電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于帶電粒子電性未知,故無法確定兩點(diǎn)的電勢(shì)的高低,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.【答案】ADqEm知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu) 例2電荷量q=-2.010-5 C的電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功為6.010-4 J,若把它從A點(diǎn)移至電場(chǎng)中的C點(diǎn),電場(chǎng)力做的功為-3.010-4 J,已知A、B連線與A、C連線成120夾角,AB=9.0 cm,AC=4.5 cm,求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度.二、電勢(shì)、電勢(shì)差和電勢(shì)能的
10、計(jì)算及比較知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】由于電場(chǎng)力做功W=qU與路徑無關(guān),只與初、末位置間的電勢(shì)差有關(guān),故依據(jù)已知電場(chǎng)力做功求出電勢(shì)差,再根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系確定場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系.反之亦然.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】據(jù)題意作圖,由WAB=qUAB 得UAB=-30 V又由WAC=qUAC 得UAC=15 V延長BA至D,使AD=4.5 cm由E=知=2得UAD=15 V故UAC=UAD,即A-C=A-D,C=D 連接C和D,CD即為此電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線,過A作CD的垂線與CD交ABWqACWq2ABUdBAADUU2BAU2ABU知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)于P.根據(jù)電場(chǎng)線和等勢(shì)面(線)垂直,且指向低
11、電勢(shì)一方,故應(yīng)有一條電場(chǎng)線沿此垂線,且場(chǎng)強(qiáng)方向由A指向P,由E=,其中dAP=ACcos 30,故場(chǎng)強(qiáng)E的大小為E= = V/m3.8102 V/m.【答案】-30 V 3.8102 V/mAPAPUdAPUACcos3021534.5 102知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)UAB=A-B 方法概述一、計(jì)算電勢(shì)差的方法(2) UAB= ABWq知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)U=Ed只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),非勻強(qiáng)電場(chǎng)不能使用.d是沿電場(chǎng)線兩點(diǎn)間的距離,如果不沿著電場(chǎng)線方向,應(yīng)投影在電場(chǎng)方向上,看投影距離.二、電勢(shì)能大小的判斷方法知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)場(chǎng)源電荷判斷法:離場(chǎng)源正電荷越近,試探正電荷的電勢(shì)能越大,試探負(fù)電荷的
12、電勢(shì)能越小.(2)電場(chǎng)線法:正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減小;逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸增大.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)做功判斷法:無論正負(fù)電荷,電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能就一定減小;電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能就一定增大.三、電勢(shì)與電勢(shì)能1.電勢(shì)與電勢(shì)能的關(guān)系(1)電勢(shì)由電場(chǎng)本身決定,與零電勢(shì)的選取有關(guān).電勢(shì)能由電荷與電勢(shì)共同決定,其表達(dá)式Ep=q.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化(2)正電荷在電勢(shì)越高處,電勢(shì)能越大,而負(fù)電荷在電勢(shì)越高處,電勢(shì)能越小.(1)電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),與重力做功十分相似.(2)電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功時(shí),電荷的電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功時(shí),
13、電荷的電勢(shì)能增加.電勢(shì)能增加或減少的數(shù)值等于電場(chǎng)力做功的數(shù)值.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)電荷在電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí),它的電勢(shì)能的變化量是確定的,因此移動(dòng)電荷做功的數(shù)值也是確定的,所以電勢(shì)能的變化僅與電場(chǎng)力做功有關(guān),與是否有其他力的作用及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)都沒有關(guān)系,且僅由電場(chǎng)力做功來量度,即W=-Ep.說明:電勢(shì)能是相對(duì)的,與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān).電勢(shì)能不可作為描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量,因?yàn)殡妱?shì)能的大小、正、負(fù)都與檢驗(yàn)電荷有關(guān).四、勻強(qiáng)電場(chǎng)中幾何圖形的電勢(shì)規(guī)律規(guī)律一:勻強(qiáng)電場(chǎng)中同一直線上任意線段兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間的距離成正比.推論1:勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意線段中點(diǎn)的電勢(shì)等于該線段兩端點(diǎn)電勢(shì)代數(shù)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)和
14、的一半.推論2:勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意三角形重心的電勢(shì)等于該三角形各頂點(diǎn)電勢(shì)之代數(shù)和的三分之一.規(guī)律二:勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意平行直線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間的距離成正比.推論1:勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意兩條平行直線上距離相等的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等.推論2:勻強(qiáng)電場(chǎng)中平行四邊形的對(duì)邊兩端點(diǎn)的電勢(shì)差相等.推論3:勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意平行四邊形對(duì)角線上的兩端點(diǎn)電勢(shì)之和相等.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練2如圖所示,AB、CD為一圓的兩條直徑,且互相垂直,O點(diǎn)為圓心.空間存在一未知靜電場(chǎng),方向與圓周所在平面平行.現(xiàn)讓一電子先從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn),電勢(shì)能減少了Ep;又從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電勢(shì)能增加了Ep;那么此空間存在的靜電場(chǎng)可能是( )A.勻
15、強(qiáng)電場(chǎng),方向垂直于AB由O點(diǎn)指向C點(diǎn)B.勻強(qiáng)電場(chǎng),方向垂直于AB由C點(diǎn)指向O點(diǎn)C.位于O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)D.位于D點(diǎn)的負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】由題意WAC=Ep,WCB=-Ep,所以UAC=-,UCB=-UAC.所以A=BC,若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),則AB為等勢(shì)面,電場(chǎng)方向與AB垂直,方向由C指向O,B對(duì),A錯(cuò);若電場(chǎng)為位于O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的,因?yàn)镺A=OB=OC,則A=B=C,C錯(cuò);若電場(chǎng)為位于D點(diǎn)的負(fù)點(diǎn)電荷形成的,因?yàn)镈A=DBDC,所以A=BC,D對(duì).【答案】BDACWepEeCBWepEe知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu) 例3有一帶負(fù)電的小球,其帶電荷量q=-210-4 C.如
16、圖所示,開始時(shí)靜止在場(chǎng)強(qiáng)E=2103 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的P點(diǎn),靠近電場(chǎng)極板B有一擋板S,小球與擋板S的距離h=4 cm,與A板的距離H=36 cm,小球的重力忽略不計(jì).在電場(chǎng)力作用下小球向左運(yùn)動(dòng),每次與擋板S相碰后電荷量減少到碰前的k倍,已知k=,碰撞過程中小球的機(jī)械能沒有損失.78三、電場(chǎng)中的功能關(guān)系知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)小球第一次被彈回到達(dá)最右端時(shí)距S板的距離為多少?(1)設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中擋板S所在位置的電勢(shì)為零,則小球在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為多少?(3)小球經(jīng)過多少次碰撞后,才能抵達(dá)A板?(已知lg=0.058)87知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】(1)取S所在位置的電勢(shì)為零,電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為負(fù)
17、值,而負(fù)電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能為正值;(2)本題主要考查動(dòng)能定理在電場(chǎng)中的應(yīng)用.(3)采用不完全歸納法求解.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)SP間的電勢(shì)差U=S-P=Eh=21030.04 V=80 V因S=0,所以P=-80 V,UP=-80 V小球在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能:EP=qUP=-210-4(-80) J=0.016 J.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)小球第一次從P到S有qEh=mv2 小球第一次被彈回至最右端距S板的距離為h1 有q1Eh1=kqEh1=mv2 得h1=h=4.6 cm. 12121k知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)同理小球第二次碰撞后有h2=h1=()2h推得hn=()nh有h+H=()
18、nhn= = =17.2所以小球經(jīng)過18次碰撞后,才能抵達(dá)A板. 【答案】(1)0.016 J (2)4.6 cm (3)18次1k1k1k1khHlgh1lgk436lg48lg7知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.功能關(guān)系方法概述(1)若只有電場(chǎng)力做功,電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變.(2)若只有電場(chǎng)力和重力做功,電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變.(3)除重力之外,其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法(4)所有力對(duì)物體所做的功,等于物體動(dòng)能的變化.(1)由公式W=Fscos 計(jì)算,此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),可變形為W=qEs,式中s為電荷初末位置在電場(chǎng)方向上的距離.
19、知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)由動(dòng)能定理計(jì)算:W電場(chǎng)力+W其他力=Ek. (2)由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系計(jì)算,WAB=-EAB=qUAB,對(duì)任何電場(chǎng)都適用.3.帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)正負(fù)功的判斷知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)電場(chǎng)力與速度方向間夾角小于90,電場(chǎng)力做正功,夾角大于90,電場(chǎng)力做負(fù)功.(1)粒子速度方向一定沿軌跡的切線方向,粒子受力方向一定沿電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練3如圖所示,一根長L=1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN豎直固定在場(chǎng)強(qiáng)E=1.0105 N/C、方向與水平方向成=30角斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A,其電荷量Q=+4.510-6 C;另一帶
20、電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng),其電荷量q=+1.010-6 C,質(zhì)量m=1.010-2 kg.現(xiàn)將小球B從桿的上端N由靜止釋放,小球B開始運(yùn)動(dòng).(靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2,g取10 m/s2)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)小球B的速度最大時(shí),距M端的高度h1為多大?(1)小球B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大?(3)小球B從N端運(yùn)動(dòng)到距M端的高度h2=0.61 m時(shí),速度v=1.0 m/s,此過程中小球B的電勢(shì)能改變了多少?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場(chǎng)力作用,沿桿方向運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:mg-k-qEsin =ma解得a=g- 代入數(shù)據(jù)解得
21、a=3.2 m/s2.2QqL2kQqL mqEsinm知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)小球B的速度最大時(shí)所受合力為零,即:k+qEsin =mg解得h1= 代入數(shù)據(jù)解得h1=0.9 m.21QqhkQqmgqEsin知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)小球B從開始運(yùn)動(dòng)到速度為v的過程中,設(shè)重力做功為W1,電場(chǎng)力做功為W2,庫侖力做功為W3,根據(jù)動(dòng)能定理有:W1+W2+W3=mv2 W1=mg(L-h2)設(shè)小球B的電勢(shì)能改變了Ep,則:Ep=-(W2+W3)=mg(L-h2)-mv2 代入數(shù)據(jù)解得Ep=8.410-2 J.【答案】(1)3.2 m/s2 (2)0.9 m (3)8.410-2 J1212知識(shí)建構(gòu)技能建
22、構(gòu)高考真題1 (2011年高考山東理綜卷)如圖所示,在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,MN為兩電荷連線的中垂線,a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線,且a和c關(guān)于MN對(duì)稱,b點(diǎn)位于MN上,d點(diǎn)位于兩電荷的連線上.以下判斷正確的是( )A.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C.a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差D.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】場(chǎng)的思想的建立和電場(chǎng)線模型的引入,對(duì)電磁學(xué)的研究意義非凡、影響深遠(yuǎn).此題在未給出等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線和等勢(shì)面的條件下,考查了電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)差、電勢(shì)能等知識(shí),對(duì)考生的理解能力、分析綜合能力和思
23、維方法是一種很好的測(cè)試.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】根據(jù)電場(chǎng)線在等量異種電荷連線及中垂線上的分布特點(diǎn),連線上中點(diǎn)最稀,中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小,中垂線上中點(diǎn)最密,中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大,即除中點(diǎn)外,中垂線上任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度均比連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度小,A錯(cuò)、B正確;根據(jù)對(duì)稱性,C正確;a點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì),所以正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能高于c點(diǎn)的電勢(shì)能,D錯(cuò)誤.【答案】BC【解析提示】畫出等量異種電荷的電場(chǎng)線,根據(jù)電場(chǎng)線分析判斷.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測(cè)1 (2011年山東泰安模擬)如圖為一勻強(qiáng)電場(chǎng),某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0 J,電場(chǎng)力做的功為1.5 J.則下列說法正確的
24、是( )A.粒子帶負(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5 JC.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)少0.5 JD.粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)械能的增加,所以D正確.【答案】D【解析】粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,故粒子帶正電,所以A錯(cuò)誤;粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,故粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)多1.5 J,故B錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理,WG+W電=Ek,-2.0 J+1.5 J=EkB-EkA,所以C錯(cuò)誤;其他力(在這里指電場(chǎng)力)做功等于機(jī)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2 (2011年高考北京理綜卷)靜電場(chǎng)方向平行于x軸,其電勢(shì)隨x的分布可簡(jiǎn)化為如圖所示的折線
25、,圖中0和d為已知量.一個(gè)帶負(fù)電的粒子在電場(chǎng)中以x=0為中心、沿x軸方向做周期性運(yùn)動(dòng).已知該粒子質(zhì)量為m、電荷量為-q,其動(dòng)能與電勢(shì)能之和為-A(0Aq0).忽略重力.求:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)粒子的運(yùn)動(dòng)區(qū)間.(1)粒子所受電場(chǎng)力的大小.(3)粒子的運(yùn)動(dòng)周期.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】本題考查靜電場(chǎng)的知識(shí),創(chuàng)新地在靜電場(chǎng)中放入了一個(gè)周期性運(yùn)動(dòng)的模型,給出了電勢(shì)隨距離變化的圖象,要求考生通過圖象解題.要正確解決問題,對(duì)考生的知識(shí)與能力要求都很高,除非深刻了解到電勢(shì)分布與電場(chǎng)之間的內(nèi)在聯(lián)系和數(shù)學(xué)關(guān)系,否則難以解答.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】對(duì)于第(1)問,要求考生理解電勢(shì)圖象的物理意義,知道電
26、場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系,由圖可知電勢(shì)隨距離成線性變化,可知該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),根據(jù)E=,F=qE來解題.第(2)問,要理解電勢(shì)能的定義,根據(jù)圖象寫出電勢(shì)的變化規(guī)律,從而確定電勢(shì)能的表達(dá)式,然后根據(jù)動(dòng)能與電勢(shì)能之和為-A進(jìn)行求解.第(3)問,在正確解答第(1)、(2)小題的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析,主要考查牛頓第二定律與勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.d知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)由圖可知,x=0與x=d(或-d)兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為0 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E= 電場(chǎng)力的大小F=qE=.0d0qd知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)設(shè)粒子在-x0,x0區(qū)間內(nèi)運(yùn)動(dòng),速率為v,由題意得:mv2-q=-A 由圖可知=0(1-) 聯(lián)立得:mv2=
27、q0(1-)-A 因動(dòng)能非負(fù),有:q0(1-)-A0得|x|d(1-)即x0=d(1-) 粒子的運(yùn)動(dòng)區(qū)間為:-d(1-)xd(1-).12|xd12|xd|xd0Aq0Aq0Aq0Aq知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)考慮粒子從-x0處開始運(yùn)動(dòng)的四分之一周期,根據(jù)牛頓第二定律得,粒子的加速度a= 由勻加速直線運(yùn)動(dòng)t= 得t= 粒子的運(yùn)動(dòng)周期T=4t=.【答案】(1) (2)-d(1-)xd(1-)FmqEm0qmd02xa2002(1)mdAqq04dq02 ()m qA0qd0Aq0Aq(3) 04dq02 ()m qA知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測(cè)2 (2011年貴州省普安一中模擬)如圖所示,在水平向左的勻
28、強(qiáng)電場(chǎng)中,一帶電小球用絕緣輕繩(不伸縮)懸于O點(diǎn),平衡時(shí)小球位于A點(diǎn),此時(shí)繩與豎直方向的夾角=53,繩長為l,B、C、D到O點(diǎn)的距離均為l,BD水平,OC豎直.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)將小球移到B點(diǎn),給小球一豎直向下的初速度vB,小球到達(dá)懸點(diǎn)正下方C點(diǎn)時(shí)繩中拉力恰等于小球重力,求vB的大小.(2)當(dāng)小球移到D點(diǎn)后,讓小球由靜止自由釋放,求:小球首次經(jīng)過懸點(diǎn)O正下方時(shí)的速率.(計(jì)算結(jié)果可帶根號(hào),取sin 53=0.8)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析】(1)小球由B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中(mg-Eq)l=m-m 由在C點(diǎn)繩中的拉力恰等于小球重力知:FC-mg=m,則vC=0由在A點(diǎn)小球處于平衡知:Eq=mgtan 53=mg所以vB=.122Cv122Bv2Cvl4363gl知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)小球由D點(diǎn)靜止釋放后沿與豎直方向夾角=53的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),直至運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方的P點(diǎn),OP距離h=lcot 53=l.在此過程中,繩中張力始終為零,故此過程中的加速度a和位移x分別為a=gx=l所以小球到達(dá)懸點(diǎn)正下方時(shí)的速率v=.【答案】(1) (2) 34Fm53lsin53542ax5 66gl63gl5 66gl知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)
高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6單元電場(chǎng)第2講 電場(chǎng)的能的性質(zhì)課件 新人教版
