2021-2022高中創(chuàng)新設計物理教科版選修3-1課件：第一章 第7講 習題課電場能的性質

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1、第一章靜電場 1.會分析帶電粒子在電場中的運動特點.2.能求解電場力做的功和電場中電勢、電勢能的變化.3.會用等分法確定等勢點，從而確定電場速度的方向.目標定位 二、電場強度和電勢的理解三、等分法確定等勢點對點檢測 自查自糾欄目索引 一、電場線、等勢線和運動軌跡四、電場力做功與電勢差、電勢能的綜合 一、電場線、等勢線和運動軌跡例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()n典例精析 解析答案方法點撥圖1A.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

2、Q點時的電勢能大C.帶電粒子在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 解析根據牛頓第二定律可得qEma，又根據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系為EREQ，則帶電粒子在R、Q兩點處的加速度的大小關系為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化，則帶電粒子的動能與電勢能之和不變，故C項錯誤；根據物體做曲線運動的軌跡與速度、合外力的關系可知，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

3、大，假設粒子從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 方法點撥 方法點撥(1)其速度方向沿軌跡的切線方向，所受電場力的方向沿電場線的切線方向，所受合外力的方向指向軌跡凹側.(2)電勢能大小的判斷方法電場力做功：電場力做正功，電勢能減??；電場力做負功，電勢能增加.利用公式法：由Epq知正電荷在電勢高處電勢能大，負電荷在電勢低處電勢能大. 例2如圖2，P是固定的點電荷，虛線是以P為圓心的兩個圓帶電粒子Q在P的電場中運動，運動軌跡與兩圓在同一平面內，a、b、c為軌跡上的三個點若Q僅受P的電場力作用，其在a、b、c點的加速度大小分別為aa、ab、

4、ac，速度大小分別為va、vb、vc，則()Aaaabac，vavcvb Baaabac，vbvcvaCabacaa，vbvcva Dabacaa，vavcvb圖2 解析答案返回方法點撥 答案D方法點撥 返回 方法點撥已知等電勢面的形狀分布，根據電場線和等勢面相互垂直繪制電場線，再根據軌跡彎曲方向找電荷的受力方向，結合運動軌跡或路徑，判斷功的正負；由電場力做功正負確定動能(速度)及電勢能的變化. 二、電場強度和電勢的理解例3如圖3所示，在等量異種點電荷形成的電場中有A、B、C三點，A點為兩點電荷連線的中點，B點為連線上距A點距離為d的一點，C點為連線中垂線上距A點距離也為d的一點，則下面關于三

5、點電場強度E的大小、電勢高低的比較，正確的是()n典例精析 解析答案總結提升 圖3A.EAECEB，ACBB.EBEAEC，ACBC.EAEB，EAEC，AB，ACD.EAEB，EAEC，AB，AC 返回 總結提升 解析等量異種點電荷周圍的電場線如圖所示，根據電場線的疏密分布知，A點的電場線比C點密，B點的電場線比A點密，則EBEAEC；等量異種點電荷的中垂線為等勢線，則A點的電勢與C點的電勢相等，沿著電場線方向電勢逐漸降低，則A點的電勢大于B點電勢.所以ACB，故B正確，A、C、D錯誤.答案B 總結提升(1)電場強度與電勢沒有直接關系.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

6、為零.電場強度大的地方，電勢不一定高. (2)比較電勢的高低，應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，應通過等勢面，轉化為同一電場線上的兩點電勢的比較. 返回 三、等分法確定等勢點例4如圖4所示，虛線方框內有一勻強電場，A、B、C為該電場中的三點，已知：A12 V，B6 V，C6 V，試在該虛線框內作出該電場的示意圖(畫出幾條電場線)，并要求保留作圖時所用的輔助線. n典例精析 解析答案圖4返回總結提升 總結提升 解析要畫電場線，先找等勢面(線).因為UAC18 V、UAB6 V， 3，將線段AC等分成三份，即AHHFFC，則H6 V，F0 V，故B、H等電勢.連接BH即為等勢

7、線，由電場線與等勢面(線)垂直且由高電勢指向低電勢，可畫出電場線如圖所示.答案見解析圖 總結提升(1)在勻強電場中，沿任意一個方向，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點間電勢差相等，如圖5甲ABBC，則UABUBC.(2)在勻強電場中，相互平行且相等的線段兩點間的電勢差相等.如圖乙AB綊 CD，則UABUCD.圖5 (3)確定電場方向的方法：先由等分法確定電勢相等的點，畫出等勢面(線)，然后根據電場線與等勢面(線)垂直畫出電場線，且電場線的方向由電勢高的等勢面(線)指向電勢低的等勢面(線). 返回 四、電場力做功與電勢差、電勢能的綜合例5如圖6所示，在豎直平面內，光滑絕緣直桿AC與

8、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.現有一質量為m、電荷量為q、套在桿上的帶負電小球(可視為質點)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?。籲典例精析 解析答案圖6 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. 解析答案方法總結返回 圖6 方法總結計算電場力做功的方法，常見的有以下幾種：(1)利用電場力做功與電勢能的關系求解：WABEpAE

9、pB.(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. 返回 1.(電場線、等勢線和運動軌跡)一個電子只在電場力作用下從a點運動到b點的軌跡如圖7中虛線所示，圖中一組平行實線可能是電場線也可能是等勢面，下列說法中正確的是() 解析答案 對點檢測圖7A.如果實線是電場線，則電子在a點的電勢能比在b點的電勢能大B.如果實線是等勢面，則a點的電勢比b點的電勢低C.如果實線是電場線，則a點的電勢比b點的電勢高D.如果實線是等勢面，則電子在a點的電勢能比在b點的電勢能大 解析若題圖中實線是電場線，電子所受的電場力水平向右，電場線方向水平向左，則a點

10、的電勢比b點低，C錯誤；由于從a點運動到b點電場力做正功，所以電子的電勢能減小，所以電子在a點的電勢能比在b點的電勢能大，所以A正確；若實線是等勢面，由于電場線與等勢面垂直，電子所受電場力方向向下，則電場線方向向上，則a點的電勢比b點高，從a到b電子做負功，所以電勢能增加，則電子在a點的電勢能比在b點的電勢能小，故B、D錯誤.答案A 解析答案 2.(對電場強度和電勢的理解)下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強度也相等的是() 解析勻強電場的等勢面是垂直于電場線的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點不在同一等勢面上，所以，這兩點的電勢是不相等的，但這兩點的場強相等；B中a、b兩點在同一個等勢

11、面上，電勢相等，但這兩點的場強大小相等、方向不同；C中a、b兩點對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側，故兩點的場強的方向不同；在D中，a、b兩點的電勢相等，場強的方向是沿連線的，而且方向相同，故本題選D. 答案D 3(用等分法畫電場線)如圖8所示，在平面直角坐標系中，有方向平行于坐標平面的勻強電場，其中坐標原點O處的電勢為0 V，點A處的電勢為6 V，點B處的電勢為3 V，則電場強度的大小為() 解析答案 圖8 答案A 4.(電場力做功、電勢差等的綜合應用)如圖9所示.Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和Q相距分別為h和0.25h，將另一點電荷從A點由靜止釋放，運動到B點時速度正好變?yōu)榱?，若此電荷在A點處的加速度大小為 g，求：(1)此電荷在B點處的加速度； 解析答案圖9 答案3g，方向豎直向上 (2)A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示). 解析答案圖9返回