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功能关系在电场中的应用 第六章第六章 静电场静电场 近几年高考对电势高低的比较、电近几年高考对电势高低的比较、电 势能的大小比较、电势差等内容考查的势能的大小比较、电势差等内容考查的 频率较高，特别是电场力做功的特点以频率较高，特别是电场力做功的特点以 及电场力做功与电势能的变化之间的关及电场力做功与电势能的变化之间的关 系往往是命题的重点系往往是命题的重点. . 命题趋向与考点命题趋向与考点 课前热身：课前热身： （20112011新课标卷）新课标卷） 一个带电小球从一个带电小球从 空中的空中的A A点运动到点运动到B B的过程中，重力做功的过程中，重力做功 3J3J，静电力做功，静电力做功1J1J，克服空气阻力做功，克服空气阻力做功 0.5J0.5J，则（，则（ ） A A、在、在A A点的重力势能比在点的重力势能比在B B点大点大3.5J3.5J B B、在、在A A点的电势能比在点的电势能比在B B点小点小1J1J C C、在、在A A点的动能比在点的动能比在B B点小点小3.5J3.5J D D、在、在A A点的机械能比在点的机械能比在B B点大点大3.5J3.5J C C 知识概要与方法知识概要与方法 1 1、WWG G=- =-E EP PG G 意义：重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重意义：重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重 力势能增加力势能增加. . 2 2、WW电 电=- =-E EP P电 电 意义：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，意义：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功， 电势能增加电势能增加. . 3 3、动能定理、动能定理 WW外 外= = E EK K 意义：意义：合外力做功等于动能的变化。合外力做功等于动能的变化。 4 4、WW非 非GG= = E E机 机 意义：除重力和弹簧弹力之外的其它力（如电场力意义：除重力和弹簧弹力之外的其它力（如电场力 、摩擦力、拉力、支持力、安培力等）做功等于机械、摩擦力、拉力、支持力、安培力等）做功等于机械 能的变化能的变化。 例例1 1 （20112011青岛模拟）青岛模拟） 如图所示，实线为电场如图所示，实线为电场 线，虚线为等势面，相领两等势面间电势差相线，虚线为等势面，相领两等势面间电势差相 等，一个正电荷在等势面等，一个正电荷在等势面L3L3处的动能为处的动能为20J20J， 运动到等势面运动到等势面L1L1处的动能为零。现取处的动能为零。现取L2L2为零势为零势 能参考平面，则当此电荷的电势能为能参考平面，则当此电荷的电势能为4J4J时，不时，不 计重力和空气阻力，它的动能为计重力和空气阻力，它的动能为 （ ） A A、16J B16J B、10J C10J C、6J D6J D、4J4J L1 L2 L3 案例探究案例探究 C C 只有电场力做功：只有电场力做功：W W电 电= = E E K K 所以所以E E P P + +E E K K =0=0 即电势能与动能的总量不变。即电势能与动能的总量不变。 思路点拔思路点拔 例例2 2（20092009全国全国）如图所示，光滑绝缘斜面的）如图所示，光滑绝缘斜面的 底端固定着一个带正电的小物块底端固定着一个带正电的小物块P P，将另一个带，将另一个带 电小物块电小物块QQ在斜面的某位置由静止释放，它将沿在斜面的某位置由静止释放，它将沿 斜面向上运动。设斜面足够长，则在斜面向上运动。设斜面足够长，则在QQ向上运动向上运动 过程中（过程中（ ） A A、物块、物块QQ的动能一直增大。的动能一直增大。 B B、物块、物块P P、QQ之间的电势能一直增大。之间的电势能一直增大。 C C、物块、物块P P、QQ的重力势能和电势能之和一直增大的重力势能和电势能之和一直增大 。 D D、物块、物块QQ的机械能一直增大。的机械能一直增大。 D D 只有电场力和重力做功只有电场力和重力做功 W W电 电+ W + W G G =E =EK K 所以所以 E EPG PG+E +EP P电 电+E +E K K =0=0 即重力势能、电势能与动能的总量不变即重力势能、电势能与动能的总量不变。 思路点拔思路点拔 例例3 3（20112011海南卷）如图所示，在绝缘的斜面上海南卷）如图所示，在绝缘的斜面上 方，存在着匀强电场，电场方向平行于斜面向上方，存在着匀强电场，电场方向平行于斜面向上 ，斜面上的带电金属块在平行于斜面的力，斜面上的带电金属块在平行于斜面的力F F作用作用 下沿斜面移动。已知金属块在移动的过程中，力下沿斜面移动。已知金属块在移动的过程中，力 F F做功做功32J32J，金属块克服电场力做功，金属块克服电场力做功8J8J，金属块克，金属块克 服摩擦力做功服摩擦力做功16J16J，重力势能增加，重力势能增加18J18J，则在此过，则在此过 程中金属块的（程中金属块的（ ） A A、动能减少、动能减少10J10J B B、电势能增加、电势能增加24J24J C C、机械能减少、机械能减少24J24J D D、内能增加、内能增加16J16J ADAD 例例4 4（20112011山东潍坊抽测）如图所示，直角三角形的斜边山东潍坊抽测）如图所示，直角三角形的斜边 倾角为倾角为3030，底边，底边BCBC长为长为2L2L，处在水平位置，斜边，处在水平位置，斜边ACAC是是 光滑绝缘的，在底边中点光滑绝缘的，在底边中点OO处放置一正电荷处放置一正电荷QQ，一个质量，一个质量 为为mm，电量为，电量为q q的带负电的质点从斜面顶端的带负电的质点从斜面顶端A A沿斜边滑下沿斜边滑下 ，滑到斜边上的垂足，滑到斜边上的垂足D D时速度为时速度为V V。 （1 1）在质点的运动中不发生变化的是（）在质点的运动中不发生变化的是（ ） A A动能动能 B B电势能与重力势能之和电势能与重力势能之和 C C动能与重力势能之和动能与重力势能之和 D D动能、电势能、重力势能三者之和。动能、电势能、重力势能三者之和。 （2 2）质点的运动是（）质点的运动是（ ） A A、匀加速运动、匀加速运动 B B、匀减速运动、匀减速运动 C C、先匀加速后匀减速的运动、先匀加速后匀减速的运动 D D、加速度随时间变化的运动。、加速度随时间变化的运动。 （3 3）该质点滑到非常接近斜边底端）该质点滑到非常接近斜边底端C C点时速率点时速率VcVc为多少为多少 ？沿斜面下滑到？沿斜面下滑到C C点的加速度点的加速度 a a c c为多少？为多少？ A D B O C D D D D WWDC DC=qU =qUDC DC 思路点拔思路点拔 守恒定律是自然界中普遍存在的基本规律，守恒定律是自然界中普遍存在的基本规律， 它的本质是：物质在发生变化或物体间相互作用它的本质是：物质在发生变化或物体间相互作用 的过程中某些物理量的总量保持不变应用守恒的过程中某些物理量的总量保持不变应用守恒 定律时，可以不考虑变化或相互作用过程的细节定律时，可以不考虑变化或相互作用过程的细节 ，给解题带来极大的方便故在解决问题时，首，给解题带来极大的方便故在解决问题时，首 先考虑应用守恒定律，是物理学中一种有效的思先考虑应用守恒定律，是物理学中一种有效的思 维方法。维方法。 我们已学过质量守恒定律、电荷守恒定律、机我们已学过质量守恒定律、电荷守恒定律、机 械能守恒定律、能量守恒定律等。械能守恒定律、能量守恒定律等。 本节我们用守恒思想解决了电场问题，以后将本节我们用守恒思想解决了电场问题，以后将 用守恒思想解决电路问题、原子和原子核的内部用守恒思想解决电路问题、原子和原子核的内部 结构和运动规律的问题。结构和运动规律的问题。 课堂小结课堂小结 （20102010天津卷）如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝天津卷）如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝 缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为mm的带的带 正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F F将小球向下压将小球向下压 至某位置静止现撤去至某位置静止现撤去F F，小球从静止开始运动到离开弹，小球从静止开始运动到离开弹 簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1W1和和 W2W2，小球离开弹簧时速度为，小球离开弹簧时速度为v v，不计空气阻力，则上述过，不计空气阻力，则上述过 程中程中( ( ) ) A A小球与弹簧组成的系统机械能守恒小球与弹簧组成的系统机械能守恒 B B小球的重力势能增加小球的重力势能增加W1W1 C C小球的机械能增加小球的机械能增加W1W1 mvmv 2 2 D D小球的电势能减少小球的电势能减少W2W2 巩固训练巩固训练 BDBD 1 1、完成、完成P179P179、6 6，8 8，P193P193、1111，1212，专题测试，专题测试 卷八，卷八，1515 2 2、预习第三讲，电容器和电容。、预习第三讲