电场力做功专题

关于电场力做功专题三、电场力做功专题第2页,共15页，2024年2月25日，星期天一、电场力做功的基本特点：电场力与重力做功类比，电场问题迎刃而解。１、电场力做功与路径无关。电场力对电荷做功，只与电荷的电量Ｑ和初末位置的电势差Ｕ有关，与路径无关。２、电场力做功不改变带电粒子的动能和电势能的总和，这一守恒关系类似机械能守恒定律。A、电荷绕任意闭合回路运动一周，电场力所做功的代数和一定为零B、沿等势面移动，电场力一定不做功。第3页,共15页，2024年2月25日，星期天二、电场力做功的四种计算方法：1、定义式计算法：此式仅适用于匀强电场，式中E为电场强度，SAB为AB两点的距离，dAB为沿场强方向的位移。2、电势变化计算法3、电势能变化计算法：４、动能变化计算法：此式只适用于只有电场力做功情况。2、3、4情况不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场第4页,共15页，2024年2月25日，星期天三、判断电势能变化（或比较电势能大小）的方法：１、利用来判断，电势能的正负号是表示大小的，在应用时要把ｑ和Ｕp的正负号代入分析。2、利用做功正负来判断：不管是正电荷还是负电荷，３、用推论判断：正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大。电场力对电荷做正功时该电荷的电势能一定减少电场力对电荷做负功时该电荷的电势能一定增加。（类似重力做功与重力势能变化关系）第5页,共15页，2024年2月25日，星期天四、判断电势高低的方法：１、设法画出电场线方向判断２、用来判断ＡＢ两点电势高低例题两个带电小球，电量分别为＋ｑ和－ｑ，固定在一长度为Ｌ的绝缘杆两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示，若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过1800，则在此过程中电场力做功为（）Ａ、零Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ－＋０第6页,共15页，2024年2月25日，星期天解杆顺时针转动时电场力对两个电荷均做正功，所以由电场力做功与路径无关得：所以：此题中因为电荷受电场力大小、方向均不变，所以用求总功也可以。故选c第7页,共15页，2024年2月25日，星期天例题如图所示：倾角为300的直角三角形的底边BC长为2L，底边处在水平位置，斜边AC为光滑绝缘导轨。现在底边中点O处方一正点电荷Q，让一个带正电的小球从斜面顶端A滑下（始终不脱离导轨），已测得它滑到底端C点时的速度大小为v，加速度大小为a，求它滑到斜边的垂足D处的速度和加速度的大小。QABC0300第8页,共15页，2024年2月25日，星期天解如图所示，因为：QABC0300600所以，BCD三点在以O为圆心，L为半径的圆周上，UB=UC=UD,带正电小球从D点运动到C点的过程中电场力做功为0，由动能定理得解得：对小球受力分析可得第9页,共15页，2024年2月25日，星期天在D点，在C点：连立两式可得：第10页,共15页，2024年2月25日，星期天练习1、在图中，判定在下列几种情况中，AB两点哪点电势高？（1）正电荷由A移动到B是电场力做负功，则(2)正电荷由B移动A是电场力作负功，则：（３）负电荷在Ｂ点移至Ａ是电场力做负功，则：（4）负电荷在A点所具有的电势能比B点小，则（５）正电荷在Ａ点所具有的电势能Ｂ点大，则ＡＢ<><<>分析1、电场力作正功，电势能减少，反之，电势能增加。2、正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大。第11页,共15页，2024年2月25日，星期天５、如图所示，abc表示点电荷的电场中三个等势面，它们的电势分别为U、2U/3和U/4，一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动。已知它经过等势面b时的速率为v，则它经过等势面c时的速率为多大？abc解对电荷从a-b从b-c过程由动能定理以上两式联立第12页,共15页，2024年2月25日，星期天7、在与x轴平行的匀强电场中，一带电量为、质量为的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系是，式中x以米为单位，t以淼为单位。从开始运动到5s末物体所经过的路程为多少？克服电场力做功为多少？解（1）由位移表达式可得所以物体减速时间为（2）克服电场力作功物体前4s的路程为第5s内的反向运动的路程为:第13页,共15页，2024年2月25日，星期天8、一个带正电的质点，电量,在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力作的功为，质点的动能增加了