河南省沁阳市第一中学高中物理 1.4 电势能和电势导学案 新人教版选修31.docVIP

河南省沁阳市第一中学2013-2014学年高二物理 1.4 电势能和电势导学案 新人教版选修3-11静电力做功的特点分析试探电荷q在场强为e的均强电场中沿不同路径从a运动到b电场力做功的情况。q沿直线从a到bq沿折线从a到m、再从m到bq沿任意曲线线a到b静电力做功的特点: 2电势能（与重力做功类比）电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有 能，这种势能叫做电势能。静电力做功与电势能变化的关系： 表达式： 电势能零点的规定（若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置）：关于电势能零点的规定： 问题一、判断电荷在电场中a、b两点具有的电势能高低(仔细观察教材p17图1.4-2；1.4-3)（点拨：将电荷由a点移到b点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在a点电势能大于在b点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在b点的电势能小于在b点的电势能。）问题二、求电荷在电场中某点具有的电势能（点拨：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取b为电势能零点，则a点的电势能为： ）3电势（表征电场性质的重要物理量度）（仔细阅读教材p17-p18内容，通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出）（1）定义： 的比值，叫做这一点的电势。用表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。（2）公式： （与试探电荷无关）（3）单位：伏特（v）（4）电势与电场线的关系： （5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择（大地或无穷远默认为零）例、把q=410-9c的试探电荷放在电场中的a点,具有610-8 j的电势能,求a点的电势a.4等势面定义： 等势面的性质： 等势面的用途： 画出几种电场的电场线及等势面（教材p19图1.45）三、达标提升1. 关于电场中的电场强度和电势，下列说法正确的是（ ）a.电场强度大的地方，电势一定高b.等势面上各点的电场强度大小一定相等c.等势面不一定跟电场线垂直d.沿着电场线的方向，电势越来越低2、在电场中（ ）a.在等势面上移动电荷，电场力总是不做功b.某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大c.某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零d.某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零3、图为电场中的一条电场线，a、b为这条电场线上的两点，则a、b点的场强一定比a点的小b、b点的电势一定比a点的低c、将电荷从a点移到b点，电荷的电势能一定减小d、 b点的电势能一定比a点的低4、如图所示，在场强为e的匀强电场中有相距为s的两点a、b两点，q连线ab与电场线的夹角为，将一电荷量为q的正电荷从a点移到b点。若沿直线ab移动该电荷，电场力做功w1=_；若沿路径acb移动该电荷，电场力做功w2=_；若沿曲线adb移动该电荷，电场力做功w3=_。由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_。5、试探电荷q1放在电场中的a点,电势能为e(规定无限远处电势能为零),a点的电势为_,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的a点,a点的电势为_ (仍规定无限远处电势能为零).6、有一电量q=-210-6c的点电荷，从电场中的a点移动到b点时，克服静电力做功610-4 j从b点移动到c点时静电力做功910-4 j。问：（1）以b为零势能点，电荷在a点的电势能epa是多少？（2）以c为零势能点，电荷在a点的电势能epa又是多少？跟踪训练1.关于同一电场的电场线，下列表述正确的是( )a.电场线是客观存在的b.电场线越密，电场强度越小c.沿着电场线方向，电势越来越低d.电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小2.下列关于等势面的说法，正确的是( )a.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以电场力不做功b.在同一个等势面上各点的电场强度大小相等c.两个不等电势的等势面可能相交d.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映电场强度的大小3.如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线方向向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是( )a.带电质点在a、b两点受到的电场力都是竖直向上的b.a点的电势比b点的电势高c.带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小d.a点的电场强度比b点的电场强度大4.如图149所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势高低。图 1495.下列说法正确的是( )a.将电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定增加b.将正电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定增加c.将负电荷由电势高的地方移到电势低的地方，电势能一定增加d.无论是正电荷还是负电荷，电场力做负功时电势能一定增加6.某电场的电场线分布如图1所示，以下说法正确的是( )图 1a.c点电场强度大于b点电场强度b.a点电势高于b点电势c.若将一试探电荷q由a点释放，它将沿电场线运动到b点d.若在d点再固定一点电荷q，将一试探电荷q由a移至b的过程中，电势能减小7.如图2中虚线为匀强电场中的等势线，两粒子m、n质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将m、n从虚线上的o点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知o点电势高于c点。若不计重力，则( )a.m带负电荷，n带正电荷b.m带正电荷，n带负电荷c.n在从o点运动至a点的过程中电势降低d.m在o点和b点电势能相同8.如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷q，在m点无初速度释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在点电荷q的电场中运动到n点静止，则从m点运动到n点的过程中( )a.小物块所受静电力逐渐减小b.小物块具有的电势能逐渐减小c.m点的电势一定高于n点的电势d.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功9.某带电粒子仅在电场力作用下由a点运动到b点，电场线、粒子在a点的初速度v0及运动轨迹如图4所示，可以判定( )图 4a.粒子在a点的加速度小于它在b点的加速度b.粒子在a点的动能小于它在b点的动能c.粒子在a点的电势能小于它在b点的电势能d.电场中a点的电势低于b点的电势10.如图所示，虚线a、b、c代表静电场中的三个等势面，它们的电势分别为a、b和c，abc。一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如图中实线klmn所示。由图可知( )a.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，电势能增加d.粒子从l到m的过程中，动能减少11.质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，在小球下落h的过程中( )a.小球的重力势能减少了2mgh b.小球的动能减少了2mghc.电场力做负功2mgh d.小球的电势能增加了3mgh12.a、b是一条电场线上的两点，若在a点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从a运动到b，其速度随时间变化的规律如图乙所示。设a、b两点的电场强度分别为ea、eb，电势分别为a、b，则( )a.eaeb b.eaeb c.ab d.ab13.倾角为30的直角三角形底边长为2l，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨，现在底边中点o固定一正电荷q，让一个质量为m的带正电的电荷q从斜面顶端a沿斜面滑下(不脱离斜面)。已测得它滑到斜边上的垂足d处的速度为v，加速度为a，方向沿斜面向下，问该质点滑到斜面底端c点时的速度和加速度各为多少？跟踪训练参考答案：1解析：电场是客观存在的，而电场线是假想的，a错；电场线越密的地方电场越强，b错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，c对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功，电势能增加，d错。答案：c2解析：电荷在等势面上移动时，静电力与等势面垂直，静电力不做功，a错误；在同一等势面上各点的电势相等，但电场强度大小不一定相等，b错误；等差等势面越密的地方，电场越强，d正确；等势面相交处其电势相等，故不等电势的等势面不可能相交，c错误。答案：d3解析：质点在a点由静止释放，沿电场线方向向上运动，说明电场力的方向一定向上，质点在a点受到的电场力大于重力，到b点恰好速度为零，说明质点的运动必是先加速后减速，可知质点在b点受到的电场力小于重力，由此可知eaeb，沿电场线方向电势一定降低，质点由a到b，电场力做正功，所以电势能减小。答案：abd4解析：可用下面三种方法来分析：法一：利用电场线的方向来判断：由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，从b指向a。而负电荷受电场力的方向和电场强度方向相反，电场强度方向应是由a指向b，因此电场线的方向是从a指向b。顺着电场线的方向电势越来越低，a点电势比b点电势高。法二：利用电场力做功公式来判断：由于电势能增加，电场力一定做负功，即wab为负值，而q是负电荷，即q为负值。由wabq(ab)得知ab0，故ab。法三：利用电势能判断：正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能越大，而对负电荷q为负值，在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小，a点电势高。答案：a点电势高5解析：由公式得epq，正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大。当把正电荷由电势高的地方移到电势低的地方时，电势能会减少，当把负电荷从电势高的地方移到电势低的地方时，电势能将增加，a错误，b、c正确；根据电场力做功与电势能变化的关系可知，当电场力做正功时，电势能减少，当电场力做负功时，电势能增加，d正确。答案：bcd6. 解析：根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小可知c点的电场强度小于b点的电场强度，选项a错误；根据沿电场线方向电势逐渐降低可知a点电势高于b点电势，选项b正确；只有当电场线为直线时，试探电荷静止释放，才能沿电场线运动，所以选项c错误；若在d点再固定一点电荷q，将一试探电荷q由a移至b的过程中，电场力做正功，电势能减小，选项d正确。答案：bd7解析：由o点电势高于c点电势知，电场强度方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向知n粒子所受电场力方向向上，m粒子所受电场力方向向下，故m粒子带正电，n粒子带负电，a、c错误，b正确，o、b两点位于同一等势线上，d正确。答案：bd8. 解析：小物块在从m到n运动过程中，一定受到向左的摩擦力，所以库仑力一定向右。随着由m到n运动，离电荷q距离越来越大，所以物块受到静电力即库仑力一定减小，a正确；由动能定理可得mgxwe0，即wemgx，静电力做正功，小物块具有的电势能减小，其减少量等于滑动摩擦力做功的值，b、d正确；因点电荷q的电性未知，因而不能判断m、n两点电势的高低，c错。答案：abd9. 解析：由电场线的疏密可知电场强度ebea，所以粒子的加速度abaa，a项正确；由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低，可知电势ab，d项错；由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功，所以动能增大、电势能减小，即ekbeka，epbepa，b项对，c项错。答案：ab10. 解析：由a、b、c的关系可知，静电场是正的点电荷产生的电场，带电的粒子从k到l的过程中，粒子受到库仑斥力的作用，克服电场力做功，粒子动能减少，电势能增加；粒子从l到m的过程中，电场力做正功，粒子的动能增加，电势能减少，故正确答案为a、c。答案：ac11. 解析：带电小球受到向上的静电力和向下的重力，据牛顿第二定律f合f电mg2mg，得f电3mg。在下落过程中静电力做功w电3mgh，重力做功wgmgh，总功ww电wg2mgh，根据做功与势能变化关系可判断：小球重力势能减少了mgh，电势能增加了3mgh；根据动能定理，小球的动能减小了2mgh。答案：bd12解析：由vt图线可看出，电子在电场力作用下做匀加速直线运动，其所受电场力是一恒力，该电场为匀强电场，a、b两点电场强度相等，a正确；电子所受电场力的方向与电场强度方向相反，所以电场线方向由b指向a，沿电场线方向