高中物理 第2章 电势能与电势差 章末整合课件 鲁科版选修31.ppt

章末整合 网络建构 专题讲座 1 电场强度 电势 电势差 电势能的比较 关于电势 电势能的比较与计算问题 2 电势能大小的比较方法 1 场源电荷判断法场源电荷为正 离场源电荷越近 正检验电荷电势能越大 负检验电荷电势能越小 场源电荷为负 离场源电荷越近 正检验电势电势能越小 负检验电荷电势能越大 2 电场线法正电荷顺着电场线方向移动 电势能逐渐减小 逆着电场线方向移动 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线方向移动 电势能逐渐增大 逆着电场线方向移动 电势能逐渐减小 3 做功正负判断法无论正 负电荷在什么样的电场中 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减小 电场力做负功 即电荷克服电场力做功 电荷的电势能一定增加 例1 如图2 1所示为光滑绝缘水平的直线轨道 在轨道的竖直平面内加一个斜向上方的匀强电场 有一质量为1 0 10 2kg 带电荷量为 1 0 10 4c的可视为质点的物块 从轨道上的a点无初速度释放 沿直线运动0 20m到达轨道上的b点 此时速度为2 0m s g取10m s2 求 1 a b两点间的电势差uab 2 场强大小可能的取值范围 图2 1 解题流程 答案 1 2 0 102v 2 1 0 103v m e 1 4 103v m 答案 1 2 0 102v 2 1 0 103v m e 1 4 103v m 1 加速 1 问题情景 如图2 2所示 在真空中有一对平行金属板 由于接上电池组而带电 两板间的电势差为u 若一个质量为m 带电荷量为 q的粒子 在电场力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动 计算它到负极板时的速度 带电粒子的加速与偏转问题 图2 2 2 运动状态分析 带电粒子初速度为零 受到的向右的电场力恒定 做初速度为零的匀加速直线运动而到达负极板 3 处理方法 温馨提示 以上结果虽然是由匀强电场推导出来的 但对非匀强电场仍然成立 因为电场力做功w qu与路径无关 只与初 末位置的电势差有关 2 偏转 1 问题情景 如图2 3所示 两平行导体板水平放置 极板长度为l 板间距离为d 板间电压为u 有一质量为m 电荷量为 q的粒子以水平速度v0进入板间的匀强电场 分析粒子的运动性质并求它穿出电场时在竖直方向上的位移和偏转的角度 图2 3 2 运动状态分析 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受恒定的与初速度方向垂直的电场力的作用而做匀变速曲线运动 3 分析带电体在电场中运动的几个关键环节 1 做好受力分析 对于像电子 质子 粒子等基本粒子 因一般情况下电场力远大于重力 所以常忽略重力 而对液滴 尘埃 小球 颗粒等常需考虑重力 2 做好运动分析 要明确带电体的运动过程 运动性质及运动轨迹等 3 选择合理的动力学规律 主要可以按以下两条线索展开 力和运动的关系 牛顿第二定律 功和能的关系 动能定理 例2 如图2 4所示 质量为m 5 10 8kg的带电粒子以v0 2m s的速度从水平放置的平行金属板ab中央飞入电场 已知l 10cm 板间距d 2cm 当ab间加电压uab 1000v时 带电粒子恰好沿直线穿过电场 设此时a板电势高 求ab间所加电压在什么范围内带电粒子能从极板间射出 图2 4 答案 200v uab 1800v 易错分析 例1 下面说法正确的是 a 在电场中 电场强度大的点 电势必定高b 电荷置于电势越高的点 其所具有的电势能也越大c 电场中电场强度大的地方 沿电场线方向电势降落快d 一带电粒子只受电场力作用在电场中运动时 电势能一定变化 对基本概念 电场的性质理解不透彻 掌握不牢 错因分析一 不加区分地与重力势能类比 不区分正 负电荷 认为电荷置于电势越高的点 其所具有的电势能一定越大而错选b项 错因分析二 认为带电粒子只受电场力作用时 电场力一定对带电粒子做功 因此带电粒子的电势能一定变化 所以错选d 解析 电场中电势的高低具有相对意义 与零势能点的选择有关 因此电势与场强没有直接的联系 场强大的地方电势可能低 反之亦然 a错 负电荷置于电势越高的地方 其具有的电势能反而越小 b错 由u ed可知 距离相同时 场强大的地方电势差大 沿电场线方向电势降落快 c正确 带电粒子只受电场力作用 可以在一个等势面上做匀速圆周运动 如电子绕原子核的运动 此时电场力不做功 带电粒子的电势能不变 d错 答案 c 纠错心得 电势具有相对意义 理论上可以任意选取零势能点 因此电势与场强没有直接关系 电场强度是矢量 空间同时有几个点电荷 则某点的场强是这几个点电荷单独在该点产生的场强的矢量叠加 电荷在电场中某点具有的电势能 由该点的电势与电荷的电荷量 包括电性 的乘积决定 负电荷在电势越高的点具有的电势能反而越小 带电粒子在电场中的运动有多种运动形式 若粒子由电场力提供向心力做匀速圆周运动 则电势能不变 例2 如图2 5所示 两带电平行板竖直放置 开始时两极板间电压为u 相距为d 两极板间形成匀强电场 有一带电粒子 质量为m 重力不计 所带电荷量为 q 从两极板下端连线的中点p以竖直速度v0射入匀强电场中 带电粒子落在a极板的m点上 试求 对带电粒子在匀强电场中偏转的特点掌握不准确 图2 5 1 若将a极板向左侧水平移动d 2 此带电粒子仍从p点以速度v0竖直射入匀强电场且仍落在a极板的m点上 则两极板间电压应增大还是减小 电压应变为原来的几倍 2 若将a极板向左侧水平移动d 2并保持两极板间电压为u 此带电粒子仍从p点竖直射入匀强电场且仍落在a极板的m点上 则应以多大的速度v 射入匀强电场 纠错心得 带电粒子在极板间的偏转可分解为匀速直线运动与匀加速直线运动 我们在处理此类问题时要注意平行板间距离变化时 若电压不变 则极板间场强发生变化 加速度发生变化 这时不能盲目地套用公式 而应具体情况具体分析 例3 如图2 6所示 两块水平放置的平行正对的金属板a b与电源e相连 在距离两板等距离的m点有一个带电液滴处于静止状态 若将b 对电容器的动态分析不全面 图2 6 板向上平移一小段距离 但仍在m点下方 稳定后 下列说法中正确的是 a b c d 液滴将加速向下