《高中物理 習(xí)題課二 電場能的性質(zhì)課件 教科版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 習(xí)題課二 電場能的性質(zhì)課件 教科版選修31（20頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、習(xí)題課二習(xí)題課二 電場能的性質(zhì)電場能的性質(zhì)課堂探究課堂探究達(dá)標(biāo)測評達(dá)標(biāo)測評課堂探究課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)核心導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)探究要點(diǎn)探究一、電場強(qiáng)度和電勢一、電場強(qiáng)度和電勢1.1.電場強(qiáng)度的大小和電勢高低沒有直接關(guān)系電場強(qiáng)度的大小和電勢高低沒有直接關(guān)系. .電場強(qiáng)度為零電場強(qiáng)度為零, ,電勢不一電勢不一定為零定為零. .電勢為零電勢為零, ,電場強(qiáng)度也不一定為零電場強(qiáng)度也不一定為零. .電場強(qiáng)度越大的地方電場強(qiáng)度越大的地方, ,電勢電勢不一定高不一定高. .2.2.沿電場線方向電勢降低沿電場線方向電勢降低, ,這是判斷電勢高低的主要方法這是判斷電勢高低的主要方法. .若兩點(diǎn)不在若兩點(diǎn)不在同一電場線上同一電

2、場線上, ,應(yīng)通過等勢面應(yīng)通過等勢面, ,化為同一電場線上的兩點(diǎn)化為同一電場線上的兩點(diǎn). .3.3.電場強(qiáng)度的方向和等勢面垂直電場強(qiáng)度的方向和等勢面垂直, ,且由電勢較高的等勢面指向電勢較且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面低的等勢面. .【例例1 1】 在靜電場中在靜電場中, ,關(guān)于場強(qiáng)和電勢的說法正確的是關(guān)于場強(qiáng)和電勢的說法正確的是( ( ) )A.A.電場強(qiáng)度大的地方電勢一定高電場強(qiáng)度大的地方電勢一定高B.B.電勢為零的地方場強(qiáng)也一定為零電勢為零的地方場強(qiáng)也一定為零C.C.場強(qiáng)為零的地方電勢也一定為零場強(qiáng)為零的地方電勢也一定為零D.D.場強(qiáng)大小相同的點(diǎn)電勢不一定相同場強(qiáng)大小相同的點(diǎn)電

3、勢不一定相同D D解析解析: :沿著電場線的方向電勢逐漸降低沿著電場線的方向電勢逐漸降低, ,電場線密的地方電場線密的地方, ,電場強(qiáng)度大電場強(qiáng)度大, ,電電場線疏的地方電場強(qiáng)度小場線疏的地方電場強(qiáng)度小. .電勢高的地方電場強(qiáng)度不一定大電勢高的地方電場強(qiáng)度不一定大, ,電場強(qiáng)度大電場強(qiáng)度大的地方的地方, ,電勢不一定高電勢不一定高, ,故故A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;電勢為零是人為選取的電勢為零是人為選取的, ,則電勢為零的則電勢為零的地方場強(qiáng)可以不為零地方場強(qiáng)可以不為零, ,故故B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;場強(qiáng)為零的地方電勢不一定為零場強(qiáng)為零的地方電勢不一定為零, ,故故C C錯(cuò)錯(cuò)誤誤. .在勻強(qiáng)電場中在勻

4、強(qiáng)電場中, ,場強(qiáng)處處相等場強(qiáng)處處相等, ,但沿著電場線的方向電勢逐漸降低但沿著電場線的方向電勢逐漸降低, ,所所以場強(qiáng)大小相同的點(diǎn)電勢不一定相同以場強(qiáng)大小相同的點(diǎn)電勢不一定相同, ,故故D D正確正確. .【拓展提升拓展提升1 1】 下列四個(gè)圖中下列四個(gè)圖中, ,a,ba,b兩點(diǎn)電勢相等、電場強(qiáng)度矢量也相兩點(diǎn)電勢相等、電場強(qiáng)度矢量也相等的是等的是( ( ) )解析解析: :勻強(qiáng)電場的等勢面是一系列的平行平面勻強(qiáng)電場的等勢面是一系列的平行平面,A,A中中a,ba,b兩點(diǎn)不在同一等勢兩點(diǎn)不在同一等勢面上面上, ,所以所以, ,這兩點(diǎn)的電勢是不相等的這兩點(diǎn)的電勢是不相等的, ,但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等但

5、這兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等;B;B中中a,ba,b兩點(diǎn)兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢面上在同一個(gè)等勢面上, ,電勢相等電勢相等, ,但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢量大小相等、方向不但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢量大小相等、方向不同同;C;C中中a,ba,b兩點(diǎn)對稱于兩電荷的連線兩點(diǎn)對稱于兩電荷的連線, ,所以電勢相等所以電勢相等, ,但在中垂線上場強(qiáng)但在中垂線上場強(qiáng)矢量的方向是平行于中垂線的矢量的方向是平行于中垂線的, ,而且都指向外側(cè)而且都指向外側(cè), ,故兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢量的方故兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢量的方向不同向不同; ;在在D D中中, ,a,ba,b兩點(diǎn)的電勢相等兩點(diǎn)的電勢相等, ,場強(qiáng)矢量的方向是沿兩電荷連線的場強(qiáng)矢量的方向是沿兩電荷連線的, ,而

6、且方向相同而且方向相同. .D D二、等勢面和運(yùn)動(dòng)軌跡等方面的綜合應(yīng)用二、等勢面和運(yùn)動(dòng)軌跡等方面的綜合應(yīng)用1.1.已知等勢面的形狀分布已知等勢面的形狀分布, ,根據(jù)電場線與等勢面相互垂直可以繪制電場線根據(jù)電場線與等勢面相互垂直可以繪制電場線. .2.2.由電場線和等差等勢面的疏密程度可以比較電場強(qiáng)度的大小由電場線和等差等勢面的疏密程度可以比較電場強(qiáng)度的大小, ,從而確定電從而確定電場力或者加速度的大小場力或者加速度的大小. .3.3.由電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷電荷受力方向由電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷電荷受力方向; ;由力和速度方向的關(guān)系確定電由力和速度方向的關(guān)系確定電場力做功的正負(fù)場力做功的正負(fù),

7、,從而判斷電勢能和動(dòng)能的變化情況從而判斷電勢能和動(dòng)能的變化情況. .【例例2 2】 (2017(2017濟(jì)寧高二質(zhì)檢濟(jì)寧高二質(zhì)檢)()(多選多選) )如圖所示如圖所示,O,O是一固定的點(diǎn)電荷是一固定的點(diǎn)電荷, ,虛線是該點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線虛線是該點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線, ,正點(diǎn)電荷正點(diǎn)電荷q q在僅受電場力在僅受電場力的作用下沿實(shí)線所示的軌跡從的作用下沿實(shí)線所示的軌跡從a a處運(yùn)動(dòng)到處運(yùn)動(dòng)到b b處處, ,然后又運(yùn)動(dòng)到然后又運(yùn)動(dòng)到c c處處. .由此可由此可知知( ( ) )A.OA.O為負(fù)電荷為負(fù)電荷B.B.在整個(gè)過程中在整個(gè)過程中q q的電勢能先變小后變大的電勢能先變小

8、后變大C.C.在整個(gè)過程中在整個(gè)過程中q q的加速度先變大后變小的加速度先變大后變小D.D.在整個(gè)過程中在整個(gè)過程中, ,電場力做功為零電場力做功為零CDCD解析解析: :由運(yùn)動(dòng)軌跡分析可知由運(yùn)動(dòng)軌跡分析可知q q受到庫侖斥力的作用受到庫侖斥力的作用,O,O點(diǎn)的電荷應(yīng)為正電荷點(diǎn)的電荷應(yīng)為正電荷, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;從從a a到到b b的過程的過程q q受到逐漸變大的庫侖斥力受到逐漸變大的庫侖斥力, ,速度逐漸減小速度逐漸減小, ,加加速度增大速度增大, ,電勢能逐漸增大電勢能逐漸增大; ;而從而從b b到到c c的過程的過程q q受到逐漸變小的庫侖斥力受到逐漸變小的庫侖斥力, ,速

9、度逐漸增大速度逐漸增大, ,加速度減小加速度減小, ,電勢能逐漸減少電勢能逐漸減少, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤,C,C正確正確; ;由于由于a,ca,c兩點(diǎn)在同一等勢面上兩點(diǎn)在同一等勢面上, ,整個(gè)過程中整個(gè)過程中, ,電場力不做功電場力不做功, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確. .方法總結(jié)方法總結(jié) 根據(jù)所給的等勢面根據(jù)所給的等勢面, ,明確電場分布情況明確電場分布情況, ,畫出電場線畫出電場線, ,再根據(jù)再根據(jù)軌跡彎曲方向找電荷的受力方向、受力大小變化軌跡彎曲方向找電荷的受力方向、受力大小變化; ;根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡或路徑根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡或路徑, ,判斷功的正負(fù)、動(dòng)能及電勢能的變化判斷功的正負(fù)、動(dòng)能及電勢能

10、的變化. .A.A.粒子一定帶正電粒子一定帶正電B.B.粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)C.C.粒子從粒子從A A點(diǎn)到點(diǎn)到B B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)能先減小后增大點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)能先減小后增大D.D.粒子從粒子從A A點(diǎn)到點(diǎn)到B B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中電勢能增大點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中電勢能增大三、電場力做功與電勢、電勢差、電勢能的綜合應(yīng)用三、電場力做功與電勢、電勢差、電勢能的綜合應(yīng)用電場力做功的求解方法電場力做功的求解方法(1)(1)利用電場力做功與電勢能的關(guān)系求解利用電場力做功與電勢能的關(guān)系求解:W:WABAB= =E EpApA-E-EpBpB. .(2)(2)利用利用W=W=FdFd求解求解,

11、 ,此公式只適用于勻強(qiáng)電場此公式只適用于勻強(qiáng)電場. .(3)(3)利用公式利用公式W WABAB= =qUqUABAB求解求解, ,此公式適用于任意電場此公式適用于任意電場. .(4)(4)利用動(dòng)能定理求解利用動(dòng)能定理求解. .【例例3 3】 如圖所示如圖所示, ,在豎直平面內(nèi)在豎直平面內(nèi), ,光滑絕緣直桿光滑絕緣直桿ACAC與半徑為與半徑為R R的圓周交的圓周交于于B,CB,C兩點(diǎn)兩點(diǎn), ,在圓心處有一固定的正點(diǎn)電荷在圓心處有一固定的正點(diǎn)電荷,B,B點(diǎn)為點(diǎn)為ACAC的中點(diǎn)的中點(diǎn),C,C點(diǎn)位于圓點(diǎn)位于圓周的最低點(diǎn)周的最低點(diǎn). .現(xiàn)有一質(zhì)量為現(xiàn)有一質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為-q-q、套在桿

12、上的帶負(fù)電小球、套在桿上的帶負(fù)電小球( (可可視為質(zhì)點(diǎn)視為質(zhì)點(diǎn)) )從從A A點(diǎn)由靜止開始沿桿下滑點(diǎn)由靜止開始沿桿下滑. .已知重力加速度為已知重力加速度為g,Ag,A點(diǎn)距過點(diǎn)距過C C點(diǎn)點(diǎn)的水平面的豎直高度為的水平面的豎直高度為3R,3R,小球滑到小球滑到B B點(diǎn)時(shí)的速度大小為點(diǎn)時(shí)的速度大小為2 .2 .求求: :gR(1)(1)小球滑到小球滑到C C點(diǎn)時(shí)的速度大小點(diǎn)時(shí)的速度大小; ;(2)(2)若以若以C C點(diǎn)作為參考點(diǎn)點(diǎn)作為參考點(diǎn)( (零電勢點(diǎn)零電勢點(diǎn)),),試確定試確定A A點(diǎn)的電勢點(diǎn)的電勢. .方法總結(jié)方法總結(jié) 處理帶電體在電場中的平衡問題要根據(jù)帶電體在電場中的平處理帶電體在電場中的

13、平衡問題要根據(jù)帶電體在電場中的平衡情況列出平衡方程衡情況列出平衡方程; ;當(dāng)帶電體在電場中做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)當(dāng)帶電體在電場中做加速運(yùn)動(dòng)時(shí), ,可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理求解和動(dòng)能定理求解. .【拓展提升拓展提升3 3】 如圖所示如圖所示, ,光滑絕緣半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場光滑絕緣半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中中, ,場強(qiáng)為場強(qiáng)為E.E.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m m、帶電荷量、帶電荷量+q+q的小球的小球, ,由靜止由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)開始沿軌道運(yùn)動(dòng), ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能恒定小球在運(yùn)

14、動(dòng)過程中機(jī)械能恒定B.B.小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大C.C.小球電勢能增加小球電勢能增加EqREqRD.D.小球由靜止釋放到達(dá)最低點(diǎn)小球由靜止釋放到達(dá)最低點(diǎn), ,動(dòng)能的增量等于動(dòng)能的增量等于mgRmgRB B解析解析: :小球在運(yùn)動(dòng)過程中除重力做功外小球在運(yùn)動(dòng)過程中除重力做功外, ,還有電場力做功還有電場力做功, ,所以機(jī)械能不守所以機(jī)械能不守恒恒, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中, ,重力與電場力均做正功重力與電場力均做正功, ,重力重力勢能減少勢能減少mgRmgR, ,電勢能減少電勢能減少EqREqR, ,而動(dòng)能

15、增加而動(dòng)能增加mgR+EqRmgR+EqR, ,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大大, ,所以速度最大所以速度最大, ,因此選項(xiàng)因此選項(xiàng)B B正確正確,C,D,C,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .達(dá)標(biāo)測評達(dá)標(biāo)測評 隨堂演練隨堂演練檢測效果檢測效果1 1.(.(多選多選) )關(guān)于電勢和電勢能的說法正確的是關(guān)于電勢和電勢能的說法正確的是( ( ) )A.A.電荷在電場中電勢越高的地方電勢能也越大電荷在電場中電勢越高的地方電勢能也越大B.B.電荷在電場中電勢越高的地方電荷在電場中電勢越高的地方, ,電荷量越大電荷量越大, ,所具有的電勢能也越大所具有的電勢能也越大C.C.在正點(diǎn)電荷電場中的任意一點(diǎn)處在正點(diǎn)電荷電

16、場中的任意一點(diǎn)處, ,正電荷所具有的電勢能一定大于負(fù)正電荷所具有的電勢能一定大于負(fù)電荷所具有的電勢能電荷所具有的電勢能D.D.在負(fù)點(diǎn)電荷電場中的任意一點(diǎn)處在負(fù)點(diǎn)電荷電場中的任意一點(diǎn)處, ,正電荷所具有的電勢能一定小于負(fù)正電荷所具有的電勢能一定小于負(fù)電荷所具有的電勢能電荷所具有的電勢能CDCD解析解析: :沿電場線方向電勢越來越低沿電場線方向電勢越來越低, ,正電荷的電勢能越來越小正電荷的電勢能越來越小, ,負(fù)電荷的電負(fù)電荷的電勢能卻越來越大勢能卻越來越大. .正點(diǎn)電荷電場中正點(diǎn)電荷電場中, ,選無窮遠(yuǎn)處電勢為零選無窮遠(yuǎn)處電勢為零, ,則電場中各點(diǎn)電則電場中各點(diǎn)電勢均為正值勢均為正值, ,正電荷

17、在某點(diǎn)具有的電勢能為正值正電荷在某點(diǎn)具有的電勢能為正值, ,負(fù)電荷在該點(diǎn)具有的電負(fù)電荷在該點(diǎn)具有的電勢能為負(fù)值勢能為負(fù)值, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C正確正確; ;同理選項(xiàng)同理選項(xiàng)D D正確正確. .2.2.如圖所示如圖所示, ,是一個(gè)點(diǎn)電荷電場的電場線是一個(gè)點(diǎn)電荷電場的電場線( (箭頭線箭頭線) )和等勢面和等勢面( (虛線虛線),),兩等勢兩等勢面之間的電勢差大小為面之間的電勢差大小為2 V,2 V,有一個(gè)帶電荷量為有一個(gè)帶電荷量為q=-1.0q=-1.010108 8 C C的電荷的電荷, ,從從A A點(diǎn)點(diǎn)沿不規(guī)則曲線路徑移到沿不規(guī)則曲線路徑移到B B點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做功為靜電力做功為( ( )

18、)A.2.0A.2.010108 8 J JB.-2.0B.-2.010108 8 J JC.1.6C.1.610107 7 J JD.-4.0D.-4.010108 8 J JB B解析解析: :由由W WABAB= =qUqUABAB得得W WABAB=-1.0=-1.010108 82 J=-2.02 J=-2.010108 8 J, J,故選項(xiàng)故選項(xiàng)B B正確正確. .3.3.如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場, ,實(shí)線和虛線分別表示電場線和等勢實(shí)線和虛線分別表示電場線和等勢線線. .兩電子分別從兩電子分別從a,ba,b兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c c點(diǎn)點(diǎn), ,設(shè)電

19、場力對兩電子做的功分別為設(shè)電場力對兩電子做的功分別為W Wa a和和W Wb b,a,b,a,b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為E Ea a和和E Eb b, ,則則( ( ) )A.WA.Wa a= =W Wb b,E,Ea a E Eb bB.WB.Wa aWWb b,E,Ea a E Eb bC.WC.Wa a= =W Wb b,E,Ea a E Eb bD.WD.Wa aWWb b,E,Ea a E Eb b, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C,DC,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤, ,a,ba,b兩點(diǎn)處于同一等勢面兩點(diǎn)處于同一等勢面, ,電電子從子從a,ba,b兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c c點(diǎn)點(diǎn), ,根據(jù)根據(jù)W=W

20、=qUqU, ,由于由于U Uacac= =U Ubcbc, ,所以電場力做的功相等所以電場力做的功相等, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤,A,A正確正確. .4 4.(.(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,虛線虛線a,b,ca,b,c代表電場中三個(gè)等勢面代表電場中三個(gè)等勢面, ,相鄰等勢面間的電相鄰等勢面間的電勢差相等勢差相等, ,實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡軌跡,P,Q,P,Q是這條軌跡上的兩點(diǎn)是這條軌跡上的兩點(diǎn), ,據(jù)此可知據(jù)此可知( ( ) )A.A.三個(gè)等勢面中三個(gè)等勢面中,Q,Q點(diǎn)的電勢最高點(diǎn)的電勢最高

21、B.B.帶電質(zhì)點(diǎn)通過帶電質(zhì)點(diǎn)通過P P點(diǎn)時(shí)電勢能較大點(diǎn)時(shí)電勢能較大C.C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過帶電質(zhì)點(diǎn)通過P P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大D.D.帶電質(zhì)點(diǎn)通過帶電質(zhì)點(diǎn)通過P P點(diǎn)時(shí)加速度較大點(diǎn)時(shí)加速度較大解析解析: :由軌跡由軌跡QPQP可以確定質(zhì)點(diǎn)的受力方向可以確定質(zhì)點(diǎn)的受力方向, ,由于該質(zhì)點(diǎn)帶正電由于該質(zhì)點(diǎn)帶正電, ,所以可以所以可以判斷判斷P P點(diǎn)電勢高點(diǎn)電勢高. .由由Q Q到到P,P,電場力做負(fù)功電場力做負(fù)功, ,電勢能增加電勢能增加, ,故故P P點(diǎn)電勢能較大點(diǎn)電勢能較大, ,由于由于P P處等勢面密集處等勢面密集, ,所以帶電質(zhì)點(diǎn)通過所以帶電質(zhì)點(diǎn)通過P P點(diǎn)時(shí)加速度較大點(diǎn)時(shí)加速度較大.

22、.選項(xiàng)選項(xiàng)A,CA,C錯(cuò)錯(cuò)誤誤,B,D,B,D正確正確. .BDBD5.5.如圖所示如圖所示,Q,Q為固定的正點(diǎn)電荷為固定的正點(diǎn)電荷,A,B,A,B兩點(diǎn)在兩點(diǎn)在Q Q的正上方和的正上方和Q Q相距分別為相距分別為h h和和0.25h,0.25h,將另一點(diǎn)電荷從將另一點(diǎn)電荷從A A點(diǎn)由靜止釋放點(diǎn)由靜止釋放, ,運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到B B點(diǎn)時(shí)速度正好變?yōu)榱泓c(diǎn)時(shí)速度正好變?yōu)榱? ,若若此電荷在此電荷在A A點(diǎn)處的加速度大小為點(diǎn)處的加速度大小為 g,g,求求: :(1)(1)此電荷在此電荷在B B點(diǎn)處的加速度點(diǎn)處的加速度; ;(2)A,B(2)A,B兩點(diǎn)間的電勢差兩點(diǎn)間的電勢差( (用用Q Q和和h h表示表示).).34答案答案: :(1)3g(1)3g方向豎直向上方向豎直向上(2)-(2)-3kQh