2019-2020学年高中物理 第2章 电场与示波器 习题课 电场能的性质学案 沪科版选修3-1

习题课中电场能量的性质1.电场力做功，势能做功电场力做功：wab=夸布，电场力做功与路径无关，只与初始和最终位置的电势差有关。势能：ep=q。电场力功和电势能之间的关系：wab=epa-epb，电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加。2.电势和电势差势：=，标量，相对。电位差：uab= a- b=。3.等位面(1)等电位面必须垂直于电场线，即垂直于电场方向。(2)沿等电位面移动电荷时，电场力不起作用。(3)电场线从高等电位面指向低等电位面。4.电场强度与电势差的关系：u=ed，e=适用条件：均匀电场，d是沿电场线的距离。如图所示，带正电的球a位于不带正电的球b的左侧。这两个球在空间中形成稳定的静电场。实线是电场线，虚线是等电位线。点a和b与连接两个球中心的直线在同一条直线上。点c和d关于直线ab对称。然后()a点和b点有相同的电势。b.点c和点d具有相同的电场强度。c.正电荷从a点移动到b点，电场力做正功d.负电荷从点c移动到点d，势能增加。分析同一个等电位线上所有点的电位相等，所以 a= c，电位沿电场线方向下降，所以cb，即ab，对选项a是错误的；点c和点d有不同的电场强度方向，选项b是错误的。根据w=quab，正电荷从点a移动到点b，电场力做正功，选项c是正确的。点c和点d位于同一条等电位线上，即ucd=0，从w=qucd获得的负电荷从点c移动到点d，电场力不起作用，电势能量不变，选项d是错误的。回答 c1.(多选)如图所示，电场的电场线分布是关于y轴对称的(沿垂直方向)，0、m和n是y轴上的三个点，0=mn。p点在y轴的右侧，mpon()a.m点的电位高于p点的电位。b .将负电荷从o点移动到p点，通过电场力进行正功c.两点m和n之间的电位差大于两点o和m之间的电位差。d.带正电的粒子在点o静态释放，粒子将沿y轴线性移动分析：选择广告。从图形和几何关系可以看出，m和p不在同一条等电位线上，mp，a是正确的；将负电荷从点o移动到点p需要克服电场力做功，即电场力做负功，b误差；根据u=ed，从0到m的平均电场强度大于从m到n的平均电场强度，因此存在uomumn和c误差；当一个带正电的粒子从点o释放出来后，电场力将做正功，粒子将沿着y轴线性移动，d是正确的。(多选)静电场沿x方向的电势分布如图所示，然后是()a.ox1之间没有沿x方向的电场b.ox1之间沿x方向有均匀的电场c.x1和x2之间沿x方向有均匀的电场d.在x1和x2之间存在沿x方向的不均匀电场分析从电场的能量特性可以看出：e=，所以在-x图像中，斜率k代表x方向的场强ex。因此，0 x1在x方向上的场强是0，a是正确的，b是错误的；x1和x2之间的电势均匀降低，斜率保持不变，即，ex保持不变。x1和x2之间存在沿x方向的均匀电场，c对和d错。回答空调2.(多选)x轴上静电场的场强e与分析 (1)从问题的意义上，我们可以看出这个电荷一定是正电荷，它的电荷量是q，这是从牛顿第二定律推导出来的。a点：mg-k=mg。b点：k-mg=mab。ab=3g，方向垂直向上。(2)从a到b的过程是由动能定理得到的mg (h-0.25h) quab=0，导致uab=-3。回答 (1)3g，垂直向上(2)3.质量为m、电荷为-q的小物体可以在水平轨道ox上运动。o端有一个垂直于轨道的固定壁。轨道处于均匀电场中，电场强度为e，方向沿ox轴的正方向。如图所示，小物体以速度v0从远离o点的点x0沿着ox轨迹移动，并且在移动过程中受到恒定的摩擦ff，并且ffecx，选项a是正确的；类似地，可以看出，在点o处沿x轴方向的场强分量最小，电荷在该点处沿x轴方向接收的电场力分量最小，选项c是错误的。电势沿着电场线的方向降低。在o点的左侧，ex的方向是x轴的负方向。在o点的右侧，ex的方向是x轴的正方向。因此，选项b是错误的，选项d是正确的。4.(多项选择)在空间中沿x轴方向有一个静电场。电场强度e与x变化的关系图如图所示。图像关于坐标原点是对称的。a和b是关于x轴原点的两个对称点。以下陈述是正确的()a.a点和b点的电子势能不相等b.a点和b点的电子加速方向相反。从a点静止释放的电子轨迹可能是一条曲线如果无穷远处的电势是零，那么o点的电势必须是正的分析：选择商业发展。电子从a移动到b，电场力先做负功，然后做正功，总功为零，所以a和b的势能相等，所以a是错的；电子在点a和点b处受到的电场力方向相反，大小相等，所以加速度方向相反，大小相等，所以点b是正确的。由于电场力的方向平行于x轴，速度和合力的方向总是共线的，所以它必须线性移动，所以c是错误的。电势的大小与场强的大小无关。场强为零，电势不一定为零。在本主题中，正探针电荷从点o移动到无穷大，电场力做正功，表明电势降低。如果无穷远处的电势为零，那么点o处的电势一定是正的，所以d是正确的。5.如图所示，均匀电场强度为1103牛顿/摄氏度，ab=dc=4厘米，bc=ad=3厘米，那么下面的计算结果是正确的()交流电和交流电的电位差是4 000伏b.交流电的电位差是50伏将q=-510-3 c的点电荷沿矩形路径abcda移动一圈，静电力为零d.沿着abc或adc静电力将q=-510-3c的点电荷从a移动到c是-0.25j。分析：选择交流电和交流电之间的电位差为11030.04伏，所以a是错误的；从图中可以看出，如果b和c在同一个等电位面上，并且电势相等，交流之间的电势差等于ab之间的电势差，即40 v，那么b是错误的。将点电荷q=-510-3c沿矩形路径abcda移动一周，电场力不起作用，因此c是正确的。q=-510-3c的点电荷沿abc或adc从a移到c。电场力功相等。电场力功是w=qu=-510-3 c40 v=-0.2 j，所以d是错误的。6.(多选)一个带负电的粒子只有在电场力的作用下才能沿着x轴向前移动。它的势能ep和位移x的变化之间的关系如图所示，其中o x2截面是一条对称曲线，x2 x3截面是一条直线，那么下面的判断是正确的()a.x1处的电场强度最大。b.x2 x3段是均匀电场c.x1、x2和x3处的电势1、2和3之间的关系是 1 2 3d、颗粒在o-x2截面上做匀速变速运动和匀速直线运动分析：选择业务连续性。根据势能与电势的关系：ep=q ，电场强度与电势的关系：e=，get: e=。根据数学知识，ep-x图像的切线斜率等于，x1处的切线斜率为零，则x1处的电场强度为零，因此a是错误的。从图中可以看出，ox1截面上图像的切线斜率不断减小。从上面的公式可以看出，电场强度在减小，施加在粒子上的电场力在减小，加速度在减小。做非匀速变速运动。x1 x2截面图像的切线斜率不断增大，场强增大，作用在粒子上的电场力增大，并做非均匀变速运动。x2 x3剖面的斜率不变，场强不变，即电场强度的大小和方向不变，它是一个均匀电场，作用在粒子上的电场力不变，而粒子做匀速变化的直线运动，所以b是正确的，d是错误的；根据势能与电势的关系：ep=q ，由于粒子带负电荷，q 2 3，所以c是正确的。7.有一个点电荷，其电荷量q=310-6，它在电场中从点a移动到点b。电荷克服电场力做610-4 j的功，并从点b移动到点c。电场力对电荷做910-4 j的功。计算(1)a点和b点之间的电位差；(2)a点和c点之间的电位差，并解释哪一个a点和c点具有更高的电位。分析：(1)a点和b点之间的电位差为uab=v=-200 v。(2)b点和c点之间的电位差为ubc=300伏；=300v。因此，a点和c点之间的电位差uac=uab ubc=-200v 300v=100v因为uac 0，所以a点的电位比c点高100伏答：(1)-200伏(2)100伏a点的电位相对较高。8.如图所示，有三个点，a、b和c，ab=5厘米，bc=12厘米，其中ab是电场方向，bc和电场方向形成60角，电子(其电荷量为e=1.610-19摄氏度)从a移动到b。作用的电场力为wab=3.210-18焦耳。计算：(1)均匀电场场强的大小和方向；(2)当电子从b移动到c时，电场力确实对它们起作用；(3)b点和c点之间的电位差是多少？分析：(1)从a到b的过程如下：wab=e