高中物理 第一章 电场归纳与整理课件 粤教版选修31.ppt

专题一 专题二 专题三 专题四 专题一 电场力与平衡知识的综合专题讲解 1 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 库仑力实质上就是电场力 与重力 弹力一样 它也是一种基本力 注意力学规律的应用及受力分析 2 明确带电粒子在电场中的平衡问题 实际上属于力学平衡问题 其中仅在分析过程中多了一个电场力而已 3 求解这类问题时 需应用有关力的平衡知识 在正确的受力分析的基础上 运用平行四边形定则 三角形定则或建立平面直角坐标系 应用共点力作用下物体的平衡条件 灵活方法 如合成分解法 矢量图示法 相似三角形法 整体法等 去解决 注意 1 受力分析时只分析性质力 不分析效果力 只分析外力 不分析内力 2 平衡条件的灵活应用 专题一 专题二 专题三 专题四 例1 如图所示 在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中 用一绝缘丝线系一带电小球 小球的质量为m 电荷量为q 为了保证当丝线与竖直方向的夹角为60 时 小球处于平衡状态 则匀强电场的电场强度大小不可能为 导学号51120042 思路分析 本题考查了三力作用下的物体平衡问题 通过矢量图示法求得电场强度e的最小值 便可迅速求得电场强度e大小的可能值 专题一 专题二 专题三 专题四 解析 取小球为研究对象 它受到重力mg 丝线的拉力f和电场力eq的作用 因小球处于平衡状态 则它受到的合外力等于零 由平衡条件知 f和eq的合力与mg是一对平衡力 根据力的平行四边形定则可知 当电场力eq的方向与丝线的拉力方向垂直时 电场力为最小 如图所示 则eq mgsin60 得最小电场强度 答案 b 专题一 专题二 专题三 专题四 专题二 电场力做功与电势能的变化 电势差的关系问题专题讲解 1 电场力做功的问题是电场中的一类重要问题 这类问题包括电场力做功的数值的计算及正负判断 电势能变化的计算 电势差的计算及电势高低的判断等 2 求解这类问题要从能量这条主线出发 熟练运用相关公式 如电势差的定义式 电场力做功和电势能变化之间的关系w e等 还要应用能量守恒定律 专题一 专题二 专题三 专题四 注意 1 电场力做功的特点 只与初末位置有关 与经过的路径无关 对比重力做功 2 电场力做功和电势能变化的关系 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 且电场力所做的功等于电势能的变化 对比重力做功与重力势能的变化关系 3 如果只有电场力做功 则电势能和动能相互转化 且两能量之和保持不变 这一规律虽然没有作为专门的物理定律给出 但完全可以直接用于解答有关问题 专题一 专题二 专题三 专题四 例2 如图所示 虚线表示等势面 相邻两等势面间的电势差相等 有一带正电的小球在电场中运动 实线表示该带正电的小球的运动轨迹 小球在a点的动能等于20ev 运动到b点时的动能等于2ev 若取c点为电势零点 则当这个带电小球的电势能等于6ev时 不计重力和空气阻力 它的动能等于 导学号51120043 a 16evb 8evc 6evd 4ev思路分析 只有电场力做功 电势能与动能的和保持不变 只要能找到这个不变值 就能确定任意一个电势能所对应的动能 专题一 专题二 专题三 专题四 解析 因为相邻两等势面间电势差相等 设为u 则3qu eka ekb 18ev 解得由b到c电场力做正功 电势差ubc 2u ev 所以小球的动能增加qubc 12ev 到达c点时的动能为ekc 2ev 12ev 14ev 因为取c点为电势零点 则小球在c点电势能为零 即小球在c点时电势能与动能的和为14ev 且在任何位置都为这一值不变 因此 当小球的电势能为6ev时 动能为14ev 6ev 8ev b正确 答案 b 专题一 专题二 专题三 专题四 专题三 研究带电粒子在电场中运动的两条主线专题讲解 带电粒子在电场中的运动 是一个综合电场力 电势能的力学问题 研究的方法与质点动力学相同 同样遵循运动的合成与分解 力的独立作用原理 牛顿运动定律 动能定理 功能关系等力学规律 研究时 主要可以按以下两条线索展开 1 力和运动的关系 牛顿第二定律 根据带电粒子受到的电场力 用牛顿第二定律找出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的速度 位移等 这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况 专题一 专题二 专题三 专题四 2 功和能的关系 动能定理及能量守恒定律 带电的物体在电场中具有一定的电势能 同时还可能具有动能和重力势能等机械能 用能量观点处理问题是一种简捷的方法 处理有关能量的问题要注意以下几点 1 只要外力做功不为零 物体的动能就要改变 动能定理 2 重力只要做功 物体的重力势能就要改变 且重力做的功等于重力势能的减少量 wg ep1 ep2 如果只有重力做功 物体动能和重力势能之和不变 机械能守恒 3 静电力只要做功 物体的电势能就要改变 且静电力做的功等于电势能的减少量 w电 ep1 ep2 如果只有静电力做功 物体的动能和电势能之间相互转化 总量不变 类似机械能守恒 4 如果除了重力和静电力之外 无其他力做功 则物体的动能 重力势能和电势能三者之和不变 专题一 专题二 专题三 专题四 例3 如图所示 a b为两块足够大的平行金属板 两板间距离为d 接在电压为u的电源上 在a板的中央p点处放置一个电子放射源 可以向各个方向释放电子 设电子的质量为m 电荷量为e 射出的初速度为v 求电子打在b板上区域的面积 导学号51120044 思路分析 电子所受重力不计 仅受竖直向上的电场力 电子的运动将是类平抛运动 由于电子运动的对称性 打在b板上的电子的分布范围是圆形区域 其中 初速度平行于a板的电子将打在该圆形区域的最边缘处 专题一 专题二 专题三 专题四 解析 打在最边缘处的电子 将是类平抛运动的电子 在垂直电场方向做匀速运动 即r vt 在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动 即 专题一 专题二 专题三 专题四 例4 如图所示 一个质量为m 带有 q电荷量的小物体 可在水平轨道ox轴上运动 轴的o端有一个与轨道相垂直的固定墙面 轨道处于匀强电场中 电场强度大小为e 方向沿ox轴正向 小物体以初速度v0从x0处沿ox轨道运动 运动时受到大小不变的摩擦力f作用 且f qe 设小物体与墙壁碰撞时不损失机械能 且电荷量保持不变 求它停止运动时通过的总路程s 导学号51120045 思路分析 带电体在电场中做往复运动 过程较为复杂 解答本题应用能量的观点分析较为便捷 专题一 专题二 专题三 专题四 解法二 用能量守恒定律求解 设小物体通过的总路程为s 克服摩擦力做功的值为fs 这也就是转变为内能的能量 动能 电势能减少 专题一 专题二 专题三 专题四 专题四 电容器的动态分析专题讲解 平行板电容器动态分析这类问题的关键在于弄清哪些是变量 哪些是不变量 在变量中哪些是自变量 哪些是因变量 同时注意理解平行板电容器演示实验中现象的本质 专题一 专题二 专题三 专题四 例5 如图所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于容器中的p点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 则 导学号51120046 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b p点的电势将降低c 带电油滴的电势能将减少d 若电容器的电容减小 则极板所带电荷量将增加思路分析 1 首先分清是电荷量一定还是电压一定 2 根据不变量确定其他量的变化 专题一 专题二 专题三 专题四 思路分析 1 首先分清是电荷量一定还是电压一定 2 根据不变量确定其他量的变化 解析 电容器两端电压u不变 由公式e 电场强度变小 带电油滴所受电场力变小 带电油滴将沿竖直方向向