高中物理 18 习题课 电场的能的性质课件 新人教版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 浙 第8讲习题课电场的能的性质 目标定位 1 会分析带电粒子在电场中的运动特点 2 能求解静电力做的功和电场中的电势 1 动能定理 所做的功等于物体动能的 2 物体做曲线运动的条件 物体运动的与不共线 3 电势是反映电场的能的性质的物理量 其大小与的选取有关 电势差是电场中两点间电势的差值 其大小与的选取无关 合外力 变化 速度方向 受力方向 零电势点 零电势点 4 电势能是电荷在电场中具有的能量 其大小由电场和决定 静电力做功要引起电势能的变化 其关系式为w ep 5 静电力做功与电势差的关系式为wab 6 匀强电场中电场强度与电势差的关系式为u 电荷 quab ed 一 电场线 等势线和运动轨迹1 已知等势面的形状分布 根据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 可以比较不同点的场强大小 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 例1 如图1 8 1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 图1 8 1 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点时的加速度大小答案a 解析根据牛顿第二定律可得ma qe 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 速度增大所以a项正确 b项错误 例2 多选 如图1 8 2所示 o是一固定的点电荷 虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线 正点电荷q仅受电场力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处 然后又运动到c处 由此可知 图1 8 2 a o为负电荷b 在整个过程中q的电势能先变小后变大c 在整个过程中q的加速度先变大后变小d 在整个过程中 电场力做功为零答案cd 解析由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用 o点的电荷应为正电荷 a错 从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力 速度逐渐减小 加速度增大 电势能逐渐增大 而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑斥力 速度逐渐增大 加速度减小 电势能逐渐减小 b错 c对 由于a c两点在同一等势面上 整个过程中 电场力不做功 d对 借题发挥根据所给的等势面 明确电场分布情况 画出电场线 再根据轨迹弯曲方向找电荷的受力方向 受力大小变化 根据运动轨迹或路径 判断功的正负 动能及电势能的变化 二 电场强度和电势的进一步理解1 电场强度与电势没有直接关系 电场强度为零 电势不一定为零 电势为零 电场强度也不一定为零 电场强度越大的地方 电势不一定高 2 比较电势的高低 应主要把握沿电场线方向电势降低 若两点不在同一电场线上 应通过等势面 化为同一电场线上的两点 例3 在静电场中 关于场强和电势的说法正确的是 a 电场强度大的地方电势一定高b 电势为零的地方场强也一定为零c 场强为零的地方电势也一定为零d 场强大小相同的点电势不一定相同答案d 解析a 沿着电场线的方向电势逐渐降低 电场线密的地方 电场强度大 电场线疏的地方电场强度小 电势高的地方电场强度不一定大 电场强度大的地方 电势不一定高 故a错误 b 电势为零是人为选取的 则电势为零的地方场强可以不为零 故b错误 c 场强为零的地方电势不一定为零 电势为零是人为选取的 故c错误 d 在匀强电场中 场强处处相等 但沿着电场线的方向电势逐渐降低 所以场强大小相同的点电势不一定相同 故d正确 3 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 例4 为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由a运动到b 必须对电荷施加一恒力f 如图1 8 3所示 若ab 0 4m 37 q 3 10 7c f 1 5 10 4n a点电势 a 100v 不计重