高考物理一轮总复习 第六章 静电场 第2节（课时3）电场的能的性质：电场力做功与电场中的功能关系课件 鲁科版.pptVIP

热点突破 电场力做功与电场中的功能关系 1 热点透析 2 典例剖析 3 规律方法 4 跟踪训练 5 真题演练 第六章静电场 一 热点透析 1 热点透析 电场力做功与电场中的功能关系 1 静电力做功特点 静电力做功与无关 只与被移动电荷的电荷量及初 末位置的电势差有关 这一点与重力做功相似 路径 2 电势能定义 电荷在电场中某点具有的势能 等于将电荷从该点移到 位置时静电力所做的功 零势能 1 由w flcos 计算 可写成w eqlcos 只适用于匀强电场 2 由wab quab计算 此公式适用于任何电场 3 由电势能的变化计算 wab epa epb ep 4 由动能定理计算 w电场力 w其他力 ek 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 弹簧弹力之外 其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 4 所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化 5 电势能高低的判断方法 静电力做正功 电势能减小 静电力做负功 电势能增加 正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大 由ep q 将q 的大小和正 负号一起代入公式 ep的正值越大 电势能越大 ep的负值越小 电势能越大 在电场中 若只有静电力做功时 电荷的动能和电势能相互转化 动能增加 电势能减小 反之 电势能增加 二 典例剖析 2 典例剖析 例1 多选 2015 四川理综 6 如图示 半圆槽光滑 绝缘 固定 圆心是o 最低点是p 直径mn水平 a b是两个完全相同的带正电小球 视为点电荷 b固定在m点 a从n点静止释放 沿半圆槽运动经过p点到达某点q 图中未画出 时速度为零 则小球a a 从n到q的过程中 重力与库仑力的合力先增大后减小b 从n到p的过程中 速率先增大后减小c 从n到q的过程中 电势能一直增加d 从p到q的过程中 动能减少量小于电势能增加量 审题设疑 1 a从n点释放后的运动过程中受力情况怎样 哪些是恒力 哪些是变力 合力怎样变化 各力做功情况如何 2 整体运动过程中 a b间的能量转化情况又如何 转解析 mg f库 fn mg f库 fn 解析a从n点静止释放 过p点后到q点速度为零 整个运动过程只有重力和库仑力做功 库仑力方向与a速度方向夹角一直大于90 所以库仑力整个过程做负功 小球a从n到q的过程中 库仑力增大 库仑力与重力的夹角从90 一直减小 所以它们的合力一直增大 故a错误 带电小球a受力如图所示 在靠近n点的位置 合力与速度夹角小于90 在p点合力与速度夹角大于90 所以小球a从n到p的过程中 速率应先增大后减小 故b正确 从n到q的过程中 库仑力一直做负功 所以电势能一直增加 故c正确 根据能量守恒可知 p到q的过程中 动能的减少量等于重力势能和电势能的增加量之和 故d错误 答案bc 转原题 拓展延伸 1 在例4中小球a从n到q的过程中机械能守恒吗 答案机械能不守恒 2 在例4中 若把b球固定在圆心o点 其他条件不变 小球a从n点静止释放 小球a到达何处时的速度为零 在此过程中机械能守恒吗 为什么 答案小球a到达m点时速度为零 在此过程中机械能守恒 因为库仑力 轨道的支持力都不做功 审题导析1 由粒子运动轨迹可知 粒子受电场力方向及粒子的电性 2 由电场力做功与电势能变化之间的关系可判定粒子从a到b电势能增减情况 3 用动能定理及能量守恒判定从a到b动能变化和机械能变化 备选1 如图所示为一匀强电场 某带电粒子从a点运动到b点 在这一运动过程中克服重力做的功为2 0j 电场力做的功为1 5j 则下列说法正确的是 a 粒子带负电b 粒子在a点的电势能比在b点少1 5jc 粒子在a点的动能比在b点多0 5jd 粒子在a点的机械能比在b点少1 5j 解析从粒子的运动轨迹可以看出 粒子所受的电场力方向与场强方向相同 粒子带正电 a错误 粒子从a点运动到b点 电场力做功1 5j 说明电势能减少1 5j b错误 对粒子应用动能定理得 w电 w重 ekb eka 代入数据解得ekb eka 1 5j 2 0j 0 5j c正确 粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功 电场力做功1 5j 则粒子的机械能增加1 5j d正确 答案cd 解析显隐 mg f电 备选2 如一带正电粒子仅在电场力作用下从a点经b c运动到d点 其v t图象如图所示 则下列说法中正确的是 a a处的电场强度一定大于b处的电场强度b 粒子在a处的电势能一定小于在b处的电势能c cd间各点电场强度和电势都为零d ab两点间的电势差大于cb两点间的电势差 解析显隐 三 规律方法 3 规律方法 电场力虽然从本质上区别于力学中的重力 弹力 摩擦力 但产生的效果遵循牛顿力学中的所有规律 因此力电综合问题依然根据力学解题思路求解 对于重力不可忽略的带电体 要在受力分析的基础上 掌握和拓展力学问题的两条基本思路 1 由牛顿运动定律和运动学规律综合求解 注意库仑力随电荷间距离的变化而变化 将恒力作用下的运动拓展到变力作用下的运动 2 由做功与能量变化的关系求解 常用的基本规律有动能定理 能量守恒定律 有时也会用到功能关系 1 应用动能定理 研究合外力的功 或总功 2 应用能量守恒定律 注意电势能和其他能间的转化 3 应用功能关系 明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系 4 有电场力做功的过程机械能不一定守恒 但机械能与电势能的总和可以守恒 变式训练3 2016 山西太原高三测评 如图 空间中存在水平向左的匀强电场 在电场中将一带电液滴从b点由静止释放 液滴沿直线由b运动到d 且直线bd方向与竖直方向成45 角 下列判断正确的是 a 液滴带正电荷b 液滴的电势能减少c 液滴的重力势能和电势能之和不变d 液滴的电势能和动能之和不变 mg f电 本题详细解析见教辅 隐含液滴受到怎样的合力 受到什么方向的电场力 本题详细解析见教辅 四 跟踪训练 4 跟踪训练 转解析 转原题 错因分析 转解析 转原题 跟踪训练 如图示 水平面的上方有竖直向上的匀强电场 平面上静止着质量为m的绝缘物块 一质量是m的带正电弹性小球 以水平速度v与物块发生碰撞 并以原速率返回 弹回后仅在电场力和重力的作用下沿着虚线运动 则下列说法不正确的是 a 弹回后球的机械能守恒b 弹回后轨迹是抛物线c 弹回后机械能与电势能的总和守恒d 弹回后动能增加 解析 小球弹回后沿虚线运动的过程中 电场力对小球做正功 小球机械能增加 但小球的机械能与电势能之和守恒 a错误 c正确 因电场力大于重力 故合力对小球做正功 小球动能增加 d正确 小球在水平方向不受力 小球的轨迹为抛物线 b正确 答案 a 解析显隐 五 真题演练 5 真题演练 真题 2013 天津卷 6 两个带等量正电的点电荷 固定在图中p q两点 mn为pq连线的中垂线 交pq于o点 a为mn上的一点 一带负电的试探电荷q 从a点由静止释放 只在静电力作用下运动 取无限远处的电势为零 则 a q由a向o的运动是匀加速直线运动b q由a向o运动的过程电势能逐渐减小c q运动到o点时的动能最大d q运动到o点时的电势能为零 审题设疑 1 等量同种电荷的电场线是怎样的 在中垂线上激发的场强大小与方向如何 负电荷在中垂线各点所受电场力大小与方向又如何 它将做怎样的运动 2 负电荷由a向o运动过程中电场力做功情况怎样 能量是怎样转化的 转解析 解析根据等量同种电荷形成的电场的特点 力与运动的关系 功能关系解决问题 等量同种电荷的电场线如图所示 负试探电荷