2018年高中物理第一章静电场1.7电场能性质的描述——电势差学案新人教版.docx_第1页
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电场能性质的描述电势差一、考点突破:知识点考纲要求题型备注电场能性质的描述电势差1. 理解电势差的概念并能计算电势差;2. 掌握电场力做功与电势差的关系。选择题、计算题本知识点属于高考重点,高频考点,命题形式为选择题和计算题,从能量观点入手考查电势差的概念及电场力做功的计算。二、重难点提示: 重点:理解电势差的概念并能计算电势差。难点:电场力做功的计算。一、电势差1. 定义:电荷q在电场中A、B两点间移动时,电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值,叫作A、B间的电势差,也叫电压。公式:UAB2. 电势差与电势的关系:UABAB,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且有UABUBA。3. 电势差UAB由电场中A、B两点的位置决定,与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关,与零电势点的选取也无关。二、用功能关系分析带电粒子的能量转化1. 功能关系(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变;(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变;(3)除重力外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化;(4)所有力对物体所做功的代数和,等于物体动能的变化。2. 电场力做功的计算方法(1)由公式WFlcos 来计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为:WqElcos ;(2)由公式WqU来计算,此公式适用于任何形式的静电场;(3)由动能定理来计算:W电场力W其他力Ek;(4)由电势能的变化来计算:WABEpAEpB。例题1 如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,轨道半径为R,A、B为圆水平直径的两个端点,AC为圆弧,一个质量为m,电荷量为q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线方向进入半圆轨道,不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是()A. 小球一定能从B点离开轨道B. 小球在AC部分可能做匀速圆周运动C. 若小球能从B点离开,上升的高度一定小于HD. 小球到达C点的速度可能为零思路分析:本题考查学生对复合场问题、功能关系、圆周运动等知识的综合运用分析能力。若电场力大于重力,则小球有可能不从B点离开轨道,A错;若电场力等于重力,小球在AC部分做匀速圆周运动,B正确;因电场力做负功,有机械能损失,上升的高度一定小于H,C正确;由圆周运动知识可知若小球到达C点的速度为零,则在此之前就已脱轨了,D错。答案:BC例题2 如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方的P点,固定一电荷量为Q的点电荷,一质量为m、带电荷量为q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v,已知点电荷产生的电场在A点的电势为(取无穷远处电势为零),P到物块的重心竖直距离为h,P、A连线与水平轨道的夹角为60,试求:(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;(2)点电荷Q产生的电场在B点的电势。思路分析:(1)物块在A点受重力、电场力、支持力,分解电场力,由竖直方向受力平衡得FNmgsin 60又因为hrsin 60由以上两式解得支持力为FNmg;(2)物块从A点运动到P点正下方B点的过程中,由动能定理得qUmv2mv02又因为UBAB,由以上两式解得B (v02v2)。答案:(1)mg(2) (v02v2)【方法提炼】静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧1. 主要类型:(1)vt图象;(2)x图象;(3)Et图象。2. 应对策略:(1)vt图象:根据vt图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化),确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况,进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化;(2)x图象:电场强度的大小等于x图线的斜率大小,电场强度为零处,x图线存在极值,其切线的斜率为零;在x图象中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向;在x图象中分析电荷移动时电势能的变化,可用WABqUAB计算,进而分析WAB的正负,然后做出判断;(3)Et图象:根据题中给出的Et图象,确定E的方向,再在草稿纸上画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布。满分训练:一带正电的检验电荷,仅在电场力作用下沿x轴从x向x运动,其速度v随位置x变化的图象如图所示,xx1和xx1处,图线切线的斜率绝对值相等且最大,则在x轴上()A. xx1和xx1两处,电场强度相同B. xx1和xx1两处,电场强度最大C. x0处电势最低D. 从xx1运动到x过程中,电荷的电势能逐渐减小思路分析:在xx1和xx1处斜率绝对值相等,则在两处的a大小相等,所以F大小相等。但由题图可知F方向相反,所以E的方向相反,A错误。在xx1和xx1处斜率的绝对值最大,则在两处的a最大,FamqE,所以在两处的电场强度也

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