高中物理人教版选修3-1课件：1.8 习题课 电场的能的性质[数理化网]

1、高中物理高中物理选修选修3-1人教版人教版第一章第一章 静电场静电场第八讲第八讲 习题课习题课 电场的能的性质电场的能的性质目标定位目标定位电场的能的性质电场的能的性质会分析带电粒子在电场中的运动特点会分析带电粒子在电场中的运动特点. 能求解静电力做的功和电场中的电势能求解静电力做的功和电场中的电势12目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学合外力合外力2. 速度方向速度方向 受力方向受力方向1. 变化变化3. 零电势点零电势点 零电势点零电势点 4电荷电荷5. qUAB qU 6Ed目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的

2、能的性质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义一、一、电场线、等势线和运动轨迹电场线、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，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从而判断电势能的变化情况 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义例例 1 如图所示，虚线如图所

3、示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线代表电场中的三条电场线,实实线为一带负电的粒子仅在电场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力作用下通过该区域时的运动轨迹轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的是这条轨迹上的三点三点,由此可知由此可知()A带电粒子在带电粒子在R点时的速度大小点时的速度大小 大于在大于在Q点时的速度大小点时的速度大小B带电粒子在带电粒子在P点时的电势能比点时的电势能比 在在Q点时的电势能大点时的电势能大C带电粒子在带电粒子在R点时的动能与电点时的动能与电 势能之和比在势能之和比在Q点时的小，比点时的小，比 在在P点时的大点时的大D带电粒子在带电粒子在R点时的加速度大

4、点时的加速度大 小小于在小小于在Q点时的加速度大小点时的加速度大小 90Fv解析解析 根据电场线的疏密程度根据电场线的疏密程度 EREQ 根据根据maqE aRaQ 假设粒子从假设粒子从P向向 Q运动，运动， 电场力做负功电场力做负功 电势能增大，动能减少，电势能增大，动能减少， EPPEPQ vRvQ 动能与电势能之间的相互转化，则带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电粒子的动能与电势能之和不变 A目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义例例 2 如图所示，如图所示，O是一固定的是一固定的点电荷，虚

5、线是该点电荷产生的点电荷，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仅受电场力的作用下沿实线所示的轨迹从示的轨迹从a处运动到处运动到b处，然后处，然后又运动到又运动到c处由此可知处由此可知( )AO为负电荷为负电荷B在整个过程中在整个过程中q的电势能先的电势能先变小后变大变小后变大 C在整个过程中在整个过程中q的加速度先的加速度先变大后变小变大后变小D在整个过程中，电场力做在整个过程中，电场力做功为零功为零解析解析CDFF斥斥a、c两点在两点在同一等势面同一等势面 逐渐变小，逐渐变小，电场力先做电场力先做负功后做负功后做正功正功W电

6、电=Uq=0等势线的疏密程度反映了等势线的疏密程度反映了E的的大小大小EbEaEc 根据根据maqE abaaac 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义FF斥斥借题发挥借题发挥根据所给的等势面，明确电场根据所给的等势面，明确电场分布情况，画出电场线，再根分布情况，画出电场线，再根据轨迹弯曲方向找电荷的受力据轨迹弯曲方向找电荷的受力方向、受力大小变化；根据运方向、受力大小变化；根据运动轨迹或路径，判断功的正负、动轨迹或路径，判断功的正负、动能及电势能的变化动能及电势能的变化 例例 2 如图所示，如图所示，O是一固定的是一固定

7、的点电荷，虚线是该点电荷产生的点电荷，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仅受电场力的作用下沿实线所示的轨迹从示的轨迹从a处运动到处运动到b处，然后处，然后又运动到又运动到c处由此可知处由此可知( )AO为负电荷为负电荷B在整个过程中在整个过程中q的电势能先的电势能先变小后变大变小后变大 C在整个过程中在整个过程中q的加速度先的加速度先变大后变小变大后变小D在整个过程中，电场力做在整个过程中，电场力做功为零功为零CD目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义1

8、电场强度与电势没有直接关系电场强度与电势没有直接关系二、二、电场强度和电势的理解电场强度和电势的理解 2比较电势的高低，应主要把握沿电场线方向电势降低比较电势的高低，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 上的两点上的两点. 电场强度为零，电势不一定为零电场强度为零，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，电势不一定高电场强度越大的地方，电势不一定高. 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性

9、质课堂讲义课堂讲义 例例 3 在静电场中，关于场强在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是和电势的说法正确的是()A电场强度大的地方电势一电场强度大的地方电势一 定高定高B电势为零的地方场强也一电势为零的地方场强也一 定为零定为零C场强为零的地方电势也一场强为零的地方电势也一 定为零定为零D场强大小相同的点电势不场强大小相同的点电势不 一定相同一定相同解析 沿着电场线的方向电势逐渐降低；电势的高低与场强无关；电场线的疏密程度反映了场强的大小；场强的大小于与电势高低无关。电场线疏的地方场强小，电场线密的地方场强大。 D 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性

10、质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义三、电场力做功与电势差、电势三、电场力做功与电势差、电势能的综合能的综合 1电势由电场本身决定，与试电势由电场本身决定，与试 探电荷无关，其大小与参考探电荷无关，其大小与参考 点的选取有关，有相对性点的选取有关，有相对性 2电势差是电场中两点电势的电势差是电场中两点电势的 差值，其计算公式有：差值，其计算公式有：UAB AB，UAB . ABWq3计算静电力做功的方法，常计算静电力做功的方法，常见的有以下几种：见的有以下几种： (4)利用动能定理求解利用动能定理求解(1)利用静电力做功与电势能的利用静电力做功与电势能的关系求解：关系求解：WABEpAEpB.(2

11、)利用利用WFd求解，此公式只求解，此公式只适用于匀强电场适用于匀强电场.(3)利用公式利用公式WABqUAB求解求解目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例4 为使带负电的点电荷为使带负电的点电荷q在在一匀强电场中沿直线匀速地由一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到运动到B，必须对电荷施加，必须对电荷施加一恒力一恒力F，如图所示若，如图所示若AB0.4m，37，q3107C，F1.5104N，A点电点电势势A100V(不计重力不计重力) (1)在图中用实线画出电

12、场线，在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过用虚线画出通过A、B两点的等两点的等势线，并标明它们的电势值势线，并标明它们的电势值(2)q在由在由A到到B的过程中电势能的过程中电势能的变化量是多少？的变化量是多少？ 解析解析 (1)由平衡条件可知由平衡条件可知 F静静FF静静 电荷带负电电荷带负电 故故E与与F静静方向相反方向相反 EE N/C 5102 N/C |Fq-4-71.5 103 10BAElABcos60 V UBABAElABcos ，等势线与电场线垂直，如图等势线与电场线垂直，如图. 60 V100V（2）电场力做负功，电势能增加）电场力做负功，电势能增加EpqEdqUBA 3

13、107(160) J4.8105 J电场的能的性质电场的能的性质对点练习对点练习1.1.如图如图所示所示,虚线虚线a、b、c代表代表电场中三个等势面电场中三个等势面,相邻等势面相邻等势面间的电势差相等间的电势差相等,实线为一带正实线为一带正电的质点仅在静电力作用下通过电的质点仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹该区域时的运动轨迹,P、Q是这是这条轨迹上的两点条轨迹上的两点,据此可知据此可知( )A三个等势面中，三个等势面中，Q点的电点的电势最高势最高B带电质点通过带电质点通过P点时电势点时电势能较大能较大C带电质点通过带电质点通过P点时动能点时动能较大较大D带电质点通过带电质点通过P点时加速

14、点时加速度较大度较大 Fv解析解析 由由PQ力指向曲线的内侧力指向曲线的内侧aEq/m，P点点时加速度较大时加速度较大 PQ0900W 电KpKQEE由于由于P处等势面密集，所以处等势面密集，所以EpEQBD 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质对点练习对点练习 沿沿电场线电场线方向，电势逐渐方向，电势逐渐降低降低。电场线的电场线的疏密疏密程度表示的强弱程度表示的强弱; ;一条电场线无法判断疏密程度。一条电场线无法判断疏密程度。W电电0，EP减少减少，EK增加增加FC2.由如图所示的电场线，可判定由如图所示的电场线，可判定() A该电场一

15、定是匀强电场该电场一定是匀强电场BA点的电势一定低于点的电势一定低于B点的电势点的电势C负电荷放在负电荷放在B点的电势能比点的电势能比A点的电势能大点的电势能大D负电荷放在负电荷放在B点所受电场力方向向右点所受电场力方向向右解析解析AB目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的能的性质电场的能的性质对点练习对点练习 3如图所示，光滑绝缘半圆环轨如图所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场道放在竖直向下的匀强电场中，场强为强为E.在与环心等高处放有一质量在与环心等高处放有一质量为为m、带电荷量、带电荷量q的小球，由静的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确止开始沿轨道运动，下列说法正确的是的是() BCA.小球在运