2020-2021学年高中物理-第一章-静电场的描述-习题课一-电场能的性质教案-粤教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第一章 静电场的描述 习题课一 电场能的性质教案 粤教版必修32020-2021学年高中物理 第一章 静电场的描述 习题课一 电场能的性质教案 粤教版必修3年级：姓名：- 8 -习题课一电场能的性质知识贯通1电势高低的判断方法判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向，电势越来越低。(电场线的方向就是电势降低最快的方向)场源电荷判断法离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低根据电场力做功判断正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷，情况恰好相反根据Epq判断正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低2.电势能大小的判断方法判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增大电荷电势法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公式法由Epq，将电荷的大小、正负号一起代入公式。若Ep为正值，其绝对值越大表示电势能越大；如Ep为负值，其绝对值越小，表示电势能越大能量守恒法若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能减少；电荷动能减少，电势能增加场源电荷判断法离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大)电场线法顺着电场线的方向运动，检验正电荷(或负电荷)的电势能减少(或增加)，逆着电场线的方向运动，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或减少)多选在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一正方形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则以下判断中正确的是()A由ab，电势降低，电子的电势能减少B由bc，电场对电子先做负功后做正功，总功为零C由cd，电子的电势能增加 D由da，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零解析等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况如图所示，由图中电场线分布可知，从a到b电势逐渐降低，电子的电势能增加，A错误；再由等势线的分布可知，b、c在同一等势面上，沿直线由b到c电势先降低后升高，电场对电子先做负功，后做正功，总功为零，B正确；由c到d，电场对电子做正功，电子的电势能减少，C错误；a、d在同一等势面上，由d到a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零，D正确。答案BD集训提能1下列关于电势高低及电势能增减的判断，正确的是()A正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点电势一定较低B正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点电势一定较高C负电荷从A点移到B点，外力做正功，电势能一定增加D负电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能一定减小解析：选A电势能与电势的关系为Epq，对于正电荷，在电势高处电势能也大，对于负电荷，在电势高处电势能反而小，正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，则电势一定升高，A正确；由于初速度不确定，正电荷只在电场力作用下，不一定沿着电场线方向移动，电势不一定降低，故A点电势不一定较高，B错误；负电荷从A点移到B点，外力做正功，电场力做功情况不确定，无法判断电势能的变化情况，C错误；电场力做负功，电势能一定增加，D错误。2多选在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点由静止自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中()A先做匀加速运动，后做匀减速运动B先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C电势能与机械能之和保持不变D电势能先减小，后增大解析：选CDa、c两点固定相同的正点电荷，则bd为等量正点电荷连线的中垂线，由电场线分布情况可知带电粒子不可能做匀加速或匀减速运动，故A错误；等量正点电荷连线的中垂线上，其中点电势最高，带负电的粒子从b点运动到d点的过程中，先从低电势到高电势，再从高电势到低电势，故B错误；带负电粒子从b点运动到d点的过程中所受电场力先由b指向d，后受电场力由d指向b，所以电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小，后增大，故D正确；只有电场力做功，电势能与机械能之和保持不变，故C正确。3.某静电场的电场线分布如图所示，一负点电荷只在电场力作用下先后经过电场中的M、N两点，过N点的虚线是电场中的一条等势线，则()AM点的电场强度小于N点的电场强度BM点的电势低于N点的电势C负点电荷在M点的电势能小于在N点的电势能D负点电荷在M点的动能小于在N点的动能解析：选C电场线密集的地方，电场强度大，故M点的电场强度大于N点的电场强度，A错误；沿着电场线方向电势降低，故M点的电势高于N点的电势，B错误；负点电荷由M到N，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故C正确，D错误。知识贯通1vt图像根据vt图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。2x图像(1)电场强度的大小等于x图线的斜率大小，电场强度为零处，x图线存在极值，其切线的斜率为零。(2)在x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。(3)在x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WABqUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断。3Ex图像在给定了电场的Ex图像后，可以由图线确定电场强度的变化情况，电势的变化情况，Ex图线与x轴所围图形“面积”表示电势差。在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。多选某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则()A在Ox1之间不存在沿x方向的电场B在Ox1之间存在着沿x方向的匀强电场C在x1x2之间存在着沿x方向的匀强电场D在x1x2之间存在着沿x方向的非匀强电场解析由电场的能的性质可知：E，所以在x图像中，斜率k表示在x方向上的电场强度Ex。所以Ox1沿x方向电场强度为0，A正确，B错误；x1x2之间电势均匀减小，斜率不变，即Ex不变，x1x2之间存在沿x方向的匀强电场，C正确，D错误。答案AC集训提能1如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点。一个带负电荷的点电荷仅受电场力作用，从A点沿电场线运动到B点。在此过程中，该点电荷的速度随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是()AA点的电场强度比B点的大BA、B两点的电场强度相等CA点的电势比B点的电势高DA点的电势比B点的电势低解析：选C由题图乙可知，带负电的点电荷做加速度逐渐增大的减速运动，故A点的电场强度比B点的小，负电荷的动能减小，电势能增加，对应位置的电势减小，因此C正确。2.多选静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正向为电场强度正方向，带正电荷的点电荷沿x轴运动，则点电荷()A在x2和x4处电势能相等B由x1运动到x3的过程中电势能增大C由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D由x1运动至x4的过程中电场力先减小后增大解析：选BC由题图可知， x1到x4电场强度先变大，再变小，则点电荷受到的电场力先增大后减小，C正确，D错误；由x1到x3及由x2到x4过程中，电场力做负功，电势能增大，知A错误，B正确。 知识贯通1合力做功等于物体动能的变化量，即W合Ek，这里的W合指合外力做的功。2电场力做功决定带电体电势能的变化量，即WABEpAEpBEp。这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似。3只有电场力做功时，带电体电势能与机械能的总量不变，即Ep1E机1Ep2E机2。这与只有重力做功时，物体的机械能守恒类似。如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2。求：(1)小球滑到C点时的速度大小；(2)若以C点为零电势点，试确定A点的电势。解析(1)因为B、C两点电势相等，故小球从B到C运动的过程中电场力做的总功为零。由几何关系可得BC的竖直高度hBC根据动能定理有mg解得vC。(2)小球从A到C，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有mg3RW电，又根据电场力做功与电势能的关系：W电EpAEpCqA(qC)。又因为C0，可得A。答案(1)(2)集训提能1多选带电小球在从A点运动到B点的过程中，重力做功为3 J，电场力做功为1 J，克服空气阻力做功为0.5 J，则带电小球在A点的()A重力势能比在B点大3 JB电势能比在B点小1 JC动能比在B点小3.5 JD机械能比在B点小0.5 J解析：选ACD带电小球在从A点运动到B点的过程中，重力做功为3 J，说明重力势能减小3 J，选项A正确；电场力做功1 J，说明电势能减小1 J，选项B错误；由动能定理可知动能的变化量等于合外力所做的功，即动能增加3.5 J，选项C正确；机械能的变化量等于除重力之外的力所做的功，即机械能增加0.5 J，选项D正确。2多选如图所示，平行直线是匀强电场的电场线(电场方向未画出)，曲线是电子(只受电场力)在该电场中的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，电子从a运动到b，则下列说法正确的是()Aa点的电势高于b点的电势B电子在a点的电势能大于在b点的电势能C电子在a点的动能大于在b点的动能D电子在a点的加速度大于在b点的加速度解析：选AC由题图看出，电子所受的电场力方向水平向左，而电子带负电，可知电场线方向水平向右，则a点的电势高于b点的电势，故A正确；电子从a运动到b的过程中，电场力做负功，则电势能增加，动能减小，即电子在a点的电势能小于在b点的电势能，在a点的动能大于在b点的动能，故B错误，C正确；电子在匀强电场中所受的电场力是恒力，则其加速度恒定不变，故D错误。