高中物理 第一章 静电场 习题课 电场能的性质的理解与应用课件 新人教版选修31.ppt

习题课 电场能的性质的理解与应用 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 电场线 等势面和运动轨迹的综合图中虚线1 2 3 4表示匀强电场的等势面 一带正电的粒子只在电场力的作用下从a点运动到b点 轨迹如图中实线所示 1 正电粒子受的静电力方向向哪 电场线的方向向哪 2 a b两点的电势哪点高 3 粒子在a点的电势能大还是在b点电势能大 动能呢 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 要点提示 静电力的方向一定与等势面垂直 由图可知静电力的方向向右 由于粒子带正电 所以电场线方向从左向右 故a点的电势高于b点的电势 粒子从a运动到b 静电力做正功 动能增加 电势能减少 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 已知等势面的形状分布 根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线 2 由电场线和等差等势面的疏密 可以比较不同点的电场强度大小 电场线或等势面密集处 电场强度较大 3 根据电荷的运动轨迹可以判断电荷受力方向和做功的正负 从而判断电势能的变化情况 注意静电力与电场线相切 且指向曲线的凹侧 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题1 多选 某同学在研究电子在电场中的运动时 得到了电子由a点运动到b点的轨迹 如图中实线所示 图中未标明方向的一组虚线可能是电场线 也可能是等势面 则下列说法正确的是 a 如果图中虚线是电场线 电子由a点运动到b点 动能减少 电势能增加b 如果图中虚线是等势面 电子由a点运动到b点 动能增加 电势能减少c 不论图中虚线是电场线还是等势面 a点的电场强度都大于b点的电场强度d 不论图中虚线是电场线还是等势面 a点的电势都高于b点的电势 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 电子做曲线运动 它受到的静电力方向指向轨迹的凹侧 如果虚线是电场线 电子受到静电力的方向沿电场线向左 由a点运动到b点 静电力做负功 动能减少 电势能增加 a正确 若虚线是等势面 电场线与等势面垂直 即电子受到的静电力方向也与等势面垂直 方向指向斜下方 电子由a点运动到b点 静电力做正功 动能增加 电势能减少 电势升高 b正确 d错误 因为等势面密集处电场线也密集 题图中虚线无论是电场线还是等势面 a处都较密集 所以a点的电场强度大于b点的电场强度 c正确 答案 abc归纳总结已知等势面的形状分布 根据电场线和等势面相互垂直绘制电场线 再根据轨迹弯曲方向找电荷的受力方向 结合运动轨迹或路径 判断功的正负 由静电力做功正负确定动能及电势能的变化 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 电势 电势能 电场力做功的综合分析如图所示 在光滑绝缘直杆下端固定一电荷量为 q的点电荷 杆上a b两点间的距离为h 一电荷量为 q 质量为m的绝缘小球穿在直杆上 由静止从a点滑到b点时的速度为 求 1 静电力所做的功 2 a b两点的电势差 3 若取b点为零势能点 小球在a点的电势能 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 计算静电力做功的方法 常见的有以下几种 1 利用静电力做功与电势能的关系求解 wab epa epb 2 利用w fd求解 此公式只适用于匀强电场 3 利用公式wab quab求解 4 利用动能定理求解 2 分析电荷电势能变化的方法 1 知道电荷的电荷量和所在位置的电势 由公式ep q 判断 2 由静电力做功分析电势能的变化 静电力做正功 电势能减少 静电力做负功 电势能增加 即w ep1 ep2 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题2 如图所示 光滑绝缘细杆竖直放置 它与以正电荷q为圆心的圆交于b c两点 质量为m 电荷量为 q的有孔小球从杆上a点无初速度下滑 已知q q ab h 小球滑到b点时的速度大小为 求小球由a到c的过程中静电力做的功及a c两点间的电势差 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 1 电场线 等势面和运动轨迹的综合 如图所示 虚线a b c代表电场中的三条电场线 实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹 p r q是这条轨迹上的三点 由此可知 a 带电粒子在r点时的速度大小大于在q点时的速度大小b 带电粒子在p点时的电势能比在q点时的电势能大c 带电粒子在r点时的动能与电势能之和比在q点时的小 比在p点时的大d 带电粒子在r点时的加速度大小小于在q点时的加速度大小 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 解析 根据牛顿第二定律可得qe ma 又根据电场线的疏密程度可以得出q r两点处的电场强度的大小关系为er eq 则带电粒子在r q两点处的加速度的大小关系为ar aq 故d项错误 由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用 只有动能与电势能之间的相互转化 则带电粒子的动能与电势能之和不变 故c项错误 根据物体做曲线运动的轨迹与速度 合外力的关系可知 带电粒子在r处所受电场力的方向为沿电场线向右 假设粒子从q向p运动 则电场力做正功 所以电势能减小 动能增大 速度增大 假设粒子从p向q运动 则电场力做负功 所以电势能增大 动能减小 速度减小 所以a项正确 b项错误 答案 a 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 2 静电力做功 电势差等的综合应用 多选 如图所示 光滑绝缘细管与水平面成30 角 在管的上方p点固定一个点电荷 q p点与细管在同一竖直平面内 管的顶端a与p点连线水平 电荷量为 q的小球 小球直径略小于细管内径 从管中a处由静止开始沿管向下运动 在a处时小球的加速度为a 图中pb ac b是ac的中点 不考虑小球电荷量对电场的影响 则在 q形成的电场中 a a点的电势高于b点的电势b b点的电场强度大小是a点的4倍c 小球从a到c的过程电势能先减小后增大d 小球运动到c处的加速度为g a 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 解析 在正点电荷形成的电场中 离电荷越近的地方电势越高 故a错 由和rpa 2rpb 可得eb 4ea 故b对 小球从a到c的过程中 电场力先做正功后做负功 故电势能先减少后增加 c对 小球在a c两点所受电场力的大小相等 设为f 在a点有 mgsin30 fcos30 ma 在c点有 mgsin30 fcos30 ma 两式相加整理即得a g a 故d正确 答案 bcd 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 3 静电力做功 电势差等的综合