（状元课堂）高三物理 （考点透视+典例精析+常见误区+基础演练+实验+综合能力测试）模块九 电场 第二节 电场能的性质 新人教版.doc

第二节 电场的能的性质【考点透视】一、考纲指要：1电势能电势差电势等势面 （）2匀强电场中电势差跟电场强度的关系 （）3静电屏蔽 （）二、命题落点1电势能和等势面。如例1。2匀强电场中电场力做功和电势能变化。如例2。3电场力和运动的合成和分解。如例3。4电场力和受力平衡，能量问题等。如例4。【典例精析】例1：（01全国高考）如图921，虚线a、b和c是静电场中的三个等势面，它们的电势分别为a、b、和c，abc。一带电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线klmn所示，由图可知 图9-2-1a粒子从k到l的过程中，电场力做负功b粒子从l到m的过程中，电场力做负功c粒子从k到l的过程中，静电势能增加d粒子从l到m的过程中，动能减少解析 由图可知一带电的粒子射入电场中开始减速然后加速，这是电场力的作用，粒子从k到l的过程中，电场力做负功，减速，动能减少电势能增加。粒子从l到m的过程中，电场力做正功，加速，动能增加电势能减少答案： ac +q+q-q+q-q-q图9-2-2例2：（2004湖南理综20）如图922，一绝缘细杆的两端各固定着一个小球，两小球带有等量异号的电荷，处于匀强电场中，电场方向如图中箭头所示。开始时，细杆与电场方向垂直，即在图中所示的位置；接着使细杆绕其中心转过90，到达图中所示的位置；最后，使细杆移到图中所示的位置。以w1表示细杆由位置到位置过程中电场力对两小球所做的功，w2表示细杆由位置到位置过程中电场力对两小球所做的功，则有aw1=0，w20 bw1=0，w2=0cw10，w2=0 dw10，w20解析 从位置到位置的转动的过程中电场力对带正电的小球作正功，对带负电的小球也作正功，因此w10 从位置到位置的过程中两个带电的小球位移大小相同，电场力对带正电的小球作正功，对带负电的小球作负功，且功的值相等，所以w2=0答案：c例3：（2005年北京卷24题）真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球速度与竖直方向夹角为37（取sin37=0.6，cos37=0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。求运动过程中：（1）小球受到的电场力的大小及方向（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量（3）小球的最小动量的大小及方向。解析 （1）带正电的小球由静止释放，而电场力和重力的大小均为定值。合力的方向即为运动方向，因速度与竖直方向夹角为37，电场力大小fe=mgtan37= mg，方向水平向右（2）由运动的独立性小球沿竖直方向做匀减速运动，速度为vy= v0gt沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为ax= = g小球上升到最高点的时间t=，此过程小球沿电场方向位移：sx=axt2=电场力做功 w=fxsx=mv02小球上升到最高点的过程中，电势能减少mv02（3）水平速度vx=axt，竖直速度vy=v0gt小球的速度v=， 得出 g2t22v0gt+(v02v2)=0解得当t=时，v有最小值 vmin=v0此时vx=v0，vy=v0，tan=，即与电场方向夹角为37斜向上小球动量的最小值为pmin=mvmin=mv0最小动量的方向与电场方向夹角为37，斜向上。例4：（2002年理综全国卷）如图923所示有三根长度皆为l=1.00 m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的 o点，另一端分别挂有质量皆为m=1.0010kg的带电小球a和b，它们的电量分别为一q和q，q=1.0010ca、b之间用第三根线连接起来空间中存在大小为e=1.00106n/c的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时 a、b球的位置如图923所示现将o、b之间的线烧断，由于有空气阻力，a、b球最后会达到新的平衡位置求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少（不计两带电小球间相互作用的静电力）-qqoabe图（4）图（3）图（2）图（1）图924-qqoabe图923解析 图924（1）中虚线表示a、b球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中、分别表示oa、ab与竖直方向的夹角。a球受力如图（2）所示：重力mg，竖直向下；电场力qe，水平向左；细线oa对a的拉力t1，方向如图；细线ab对a的拉力t2，方向如图。由平衡条件得 b球受力如图（3）所示：重力mg，竖直向下；电场力qe，水平向右；细线ab对b的拉力t2，方向如图。由平衡条件得 联立以上各式并代入数据，得 由此可知，a、b球重新达到平衡的位置如图（4）所示。与原来位置相比，a球的重力势能减少了 b球的重力势能减少了 a球的电势能增加了 wa=qelcos60b球的电势能减少了 势能总和减少了 ，解得 【常见误区】1. 电场强度， 电势概念混淆只有一条电场线，可以判定各点电势高低，但无法判定场强大小及电势是否大于零。2 电势与电势差概念混淆错误混淆了电势与电势差两个概间的区别。在电场力的功的计算式w=qu中，u系指电场中两点间的电势差而不是某点电势。公式w=qu有两种用法：（1）当电荷由ab时，写为w=quab=q(uaub)，强调带符号用，此时w的正、负直接与电场力做正功、负功对应；（2）w，q，u三者都取绝对值运算，但所得w或u得正负号需另做判断。3重力何时考虑何时不考虑不清楚【基础演练】mn图9251如图925所示，mn是电场中某一条电场线上的两点，若负电荷由m移到n时，电荷克服电场力做功，下列说法中不正确的是：（ ）am点和n点之间一定有电势差bm点的场强一定大于n点的场强c电场线的方向从m指向ndm点的电势大于n点的电势2一个点电荷，从静电场中的a点移到b点的过程中，电场力做功 abc图926为零，则： （ ）aa、b两点的电场强度一定相等b作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的ca、b两点的电势差为零d点电荷一定沿直线从a点移到b点3两个固定的等量异种电荷，在他们连线的垂直平分线上有a、b、c三点，如图926所示，下列说法正确的是：（ ）aa点电势比b点电势高 ba、b两点场强方向相同，a点场强比b点大 ca、b、c三点与无穷远电势相等 mnq图927d一带电粒子(不计重力)，在a点无初速释放，则它将在a、b线上运动 4下列关于电场的说法中正确的是： （ ）a静电场中，电场强度火的点电势必定高b静电场中，电场强度为零的各点电势是相等的c匀强电场中，两点间的距离越大，则两点间的电势差就越大d无论是匀强电场还是点电荷形成的电场，沿着电场线的方向，电势总是