電場(chǎng)中的功能關(guān)系（課堂PPT）

1、1高三物理復(fù)習(xí)課件（導(dǎo)與練）第高三物理復(fù)習(xí)課件（導(dǎo)與練）第6 6章章第三課時(shí)電場(chǎng)中的功能關(guān)系第三課時(shí)電場(chǎng)中的功能關(guān)系231理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系2對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，能用功能關(guān)系和能量守恒定律進(jìn)行分析、解答451電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(1)電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量，即WABEpAEpB.(2)電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能等于電場(chǎng)力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)能位置時(shí)所做的功，即電勢(shì)能是相對(duì)的，通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零2電場(chǎng)中的功能關(guān)系(1)若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變(2)若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能和

2、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變(3)除重力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化63電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法(1)由公式WFscos 計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為WqEsE，其中sE為電荷初、末位置在電場(chǎng)方向上的距離(2)由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系計(jì)算，WABqUAB對(duì)任何電場(chǎng)都適用(3)由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場(chǎng)力W其他力Ek.7 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第8081頁(yè))1如圖所示虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的等間距平行直線，兩粒子M、N質(zhì)量相等，所帶電荷的絕對(duì)值也相等現(xiàn)將M、N從虛線上的O點(diǎn)以相同速率射出，兩粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡分別如圖中兩條實(shí)線所示點(diǎn)a、b、c為實(shí)線與虛線的交點(diǎn)已知O點(diǎn)電

3、勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，若不計(jì)重力，則(B)AM帶負(fù)電荷，N帶正電荷BN在a點(diǎn)的速度與M在c點(diǎn)的速度大小相同CN在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)的過程中克服電場(chǎng)力做功DM在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力對(duì)它做的功不等于零8解析：因?yàn)镺點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，可知場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，正電荷受到的電場(chǎng)力向下，負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力向上，可知M帶正電荷，N帶負(fù)電荷，故A錯(cuò)；M運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做正功，N運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力也做正功，且M、N所帶電荷量相等，勻強(qiáng)電場(chǎng)相等距離的等勢(shì)線間的電勢(shì)差相等，所以電場(chǎng)力做功相等，選項(xiàng)B正確、C錯(cuò)；由于O、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)線上，故M在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做功為零，選項(xiàng)D錯(cuò)92

4、如圖所示，在一個(gè)粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個(gè)帶同種電荷的小物塊由靜止釋放后，兩個(gè)物塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，并最終停止在物塊的運(yùn)動(dòng)過程中，下列表述正確的是(A)A兩個(gè)物塊的電勢(shì)能逐漸減少B物塊受到的庫(kù)侖力不做功C兩個(gè)物塊的機(jī)械能守恒D物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫(kù)侖力解析：由于兩電荷電性相同，則二者之間的作用力為斥力，因此在遠(yuǎn)離過程中，庫(kù)侖力做正功，則電勢(shì)能逐漸減少，A正確，B錯(cuò)誤；由于在運(yùn)動(dòng)過程中，有重力以外的力(庫(kù)侖力和摩擦力)做功，故機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)誤；在遠(yuǎn)離過程中開始庫(kù)侖力大于摩擦力，后來庫(kù)侖力小于摩擦力，故D錯(cuò)誤10111213 電場(chǎng)力做功的分析與計(jì)算1電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法(1)由

5、公式WFscos 計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為：WqEscos .(2)由WqU來計(jì)算，此公式適用于任何形式的靜電場(chǎng)(3)由動(dòng)能定理來計(jì)算：W電場(chǎng)力W其他力Ek.(4)由電勢(shì)能的變化計(jì)算：WEp1Ep2.2帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)正負(fù)功的判斷(1)粒子速度方向一定沿軌跡的切線方向，粒子受力方向一定沿電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè)(2)電場(chǎng)力與速度方向間夾角小于90，電場(chǎng)力做正功，夾角大于90，電場(chǎng)力做負(fù)功14 利用WqU計(jì)算電場(chǎng)力的功時(shí)，可將q、U的正、負(fù)號(hào)一起代入，計(jì)算出的W也有正、負(fù)之分，能表示電場(chǎng)力做正、負(fù)功；也可以只代入q、U的絕對(duì)值，然后根據(jù)電場(chǎng)力的方向和電荷移動(dòng)方向判斷功的正負(fù)1

6、5【例1】 (12分)如圖所示，在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn)，自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn)，O、C在同一水平線上，BOC30，A距離OC的豎直高度為h.若小球通過B點(diǎn)的速度為v，試求：(1)小球通過C點(diǎn)的速度大小(2)小球由A到C的過程中電場(chǎng)力做的功1617 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，要分析各種能量之間的轉(zhuǎn)化，首先要弄清哪些力做功，弄清各種能量變化與各種力做功的對(duì)應(yīng)關(guān)系：電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力所做功的負(fù)值，動(dòng)能的變化等于合外力所做的功，機(jī)械能的變化等于除重力之外的力所

7、做的功18針對(duì)訓(xùn)練11：如圖中虛線所示為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1、2、3、4，相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0.一帶正電的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過a、b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26 eV和5 eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢(shì)能為8 eV時(shí)，它的動(dòng)能為()A8 eV B15 eVC20 eV D34 eV解析：由于點(diǎn)電荷只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，所以其電勢(shì)能和動(dòng)能的總和不變又由于相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，所以點(diǎn)電荷每經(jīng)過一個(gè)等勢(shì)面減少7 eV的動(dòng)能，由此可知點(diǎn)電荷在等勢(shì)面3時(shí)的動(dòng)能為12 eV，即點(diǎn)電荷電勢(shì)能和動(dòng)能的總和為12 eV.所以，當(dāng)電勢(shì)能為8 eV時(shí)，其動(dòng)能的大小為2

8、0 eV.故選C.答案：C.19 電場(chǎng)中的功能關(guān)系及能量守恒1若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變；2若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變；3除重力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化4所有力對(duì)物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化20【例2】 (2010年北京海淀模擬)如圖所示，水平光滑絕緣軌道MN的左端有一個(gè)固定擋板，軌道所在空間存在E4.0102 N/C、水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)一個(gè)質(zhì)量m0.10 kg、帶電荷量q5.0105 C的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上與擋板相距x10.20 m的P點(diǎn)由靜止釋放，滑塊在電場(chǎng)力作用下向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)滑塊與擋板碰撞后滑塊

9、沿軌道向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到與擋板相距x20.10 m的Q點(diǎn)，滑塊第一次速度減為零若滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中，電荷量始終保持不變，求：(1)滑塊沿軌道向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；(2)滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板處的過程中，電場(chǎng)力所做的功；(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能21思路點(diǎn)撥：分析滑塊的運(yùn)動(dòng)過程，結(jié)合電場(chǎng)力做功特點(diǎn)及能量守恒求解解析：(1)設(shè)滑塊沿軌道向左做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a此過程滑塊所受合外力FqE2.0102 N根據(jù)牛頓第二定律Fma，解得a0.20 m/s2(2)滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板處的過程中，電場(chǎng)力所做的功W1qEx14.0103 J(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程

10、中損失的機(jī)械能等于滑塊由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)過程中電場(chǎng)力所做的功即EqE(x1x2)2.0103 J.答案：(1)0.20 m/s2(2)4.0103 J(3)2.0103 J22針對(duì)訓(xùn)練21：在場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體以某一初速度沿電場(chǎng)的反方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為0.8 qE/m，物體運(yùn)動(dòng)x距離時(shí)速度變?yōu)榱?，則下列錯(cuò)誤的是()A物體克服電場(chǎng)力做功qExB物體的電勢(shì)能減少了0.8qExC物體的電勢(shì)能增加了qExD物體的動(dòng)能減少了0.8qEx解析：物體所受電場(chǎng)力大小為Eq，物體沿電場(chǎng)的反方向運(yùn)動(dòng)x距離，電場(chǎng)力做負(fù)功Eqx，電勢(shì)能增加Eqx，故A、C正確，B錯(cuò)

11、誤，由物體加速度大小為0.8 Eq/m得物體所受合外力大小為0.8Eq，合外力做負(fù)功0.8Eqx，動(dòng)能減少0.8qEx，D正確故選B.答案：B.2324(2010年天津理綜，5)在靜電場(chǎng)中，將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做了負(fù)功，則(C)Ab點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大B電場(chǎng)線方向一定從b指向aCb點(diǎn)的電勢(shì)一定比a點(diǎn)高D該電荷的動(dòng)能一定減小2526【測(cè)控導(dǎo)航】考點(diǎn)題號(hào)1.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化1、2、3、42.動(dòng)能定理的應(yīng)用6、83.功能關(guān)系、能量的轉(zhuǎn)化與守恒問題5、7、9、10271在真空中A、B兩點(diǎn)分別放置等量異種電荷，在電場(chǎng)中通過A、B兩點(diǎn)的豎直平面內(nèi)對(duì)稱位置取一個(gè)矩形路徑abcd，如圖所

12、示，現(xiàn)將一電子沿abcd移動(dòng)一周，則下列判斷正確的是(D)A由ab電場(chǎng)力做正功，電子的電勢(shì)能減小B由bc電場(chǎng)力對(duì)電子先做正功，后做負(fù)功，總功為零C由cd電子的電勢(shì)能一直增大D由da電子的電勢(shì)能先減小后增大，電勢(shì)能總的增加量為零解析：等量異種電荷電場(chǎng)線分布如圖所示，電子受力方向與電場(chǎng)方向相反，由ab電場(chǎng)力做負(fù)功，電子的電勢(shì)能增加，A選項(xiàng)錯(cuò)；由bc電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，由對(duì)稱性可知，總功為零，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由cd電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由da電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，電勢(shì)能先減小后增大，由對(duì)稱性可知，電勢(shì)能總增加量為零，D選項(xiàng)正確282勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂

13、點(diǎn)，AB的長(zhǎng)度為1 m，D為AB的中點(diǎn)，如圖所示已知電場(chǎng)線的方向平行于ABC所在平面，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為14 V、6 V和2 V，設(shè)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，一電荷量為1106 C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功為W，則(A)AW8106 JE 8 V/mBW6106 JE 6 V/mCW8106 JE8 V/mDW6106 JE6 V/m293如圖所示，豎直放置的勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，上端與質(zhì)量為m的小球連接，下端與放在水平桌面上的質(zhì)量為M的絕緣物塊相連，小球與彈簧絕緣，小球帶正電，帶電荷量為q，物塊、彈簧和小球組成的系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)突然加上一個(gè)豎直向上，大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，某時(shí)刻物塊

14、對(duì)水平面的壓力為零，則從加上勻強(qiáng)電場(chǎng)到物塊對(duì)水平面的壓力為零的過程中，小球電勢(shì)能改變量的大小為(A)304(2011年江蘇省泰州市高三模擬考試)點(diǎn)電荷A、B是帶電荷量為Q的正電荷，C、D是帶電荷量為Q的負(fù)電荷，它們處在一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上它們產(chǎn)生靜電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，在電場(chǎng)中對(duì)稱的有一個(gè)正方形路徑abcd與ABCD共面)，如實(shí)線所示，O為正方形與矩形的中心，則(C)A取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則O點(diǎn)電勢(shì)為零，場(chǎng)強(qiáng)為零Bb、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，電勢(shì)相等C將電子沿正方形路徑adc移動(dòng)，電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功D將電子沿正方形路徑abc移動(dòng)，電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功解析：取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則O點(diǎn)電勢(shì)

15、為零，場(chǎng)強(qiáng)不為零，故A錯(cuò)；b、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，電勢(shì)不相等，故B錯(cuò)將電子沿正方形路徑adc移動(dòng)，電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，故C正確；將電子沿正方形路徑abc移動(dòng)，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，故D錯(cuò)315一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，電場(chǎng)方向豎直向下若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，能量的變化情況為(C)A動(dòng)能減小B電勢(shì)能增加C動(dòng)能和電勢(shì)能之和減少D重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加解析：該油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，根據(jù)其軌跡的彎曲趨勢(shì)，結(jié)合力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，可以判斷電場(chǎng)力一定豎直向上，且電場(chǎng)力大于重力，所以油滴帶負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)過程中合力向上做正功，根據(jù)動(dòng)能定理，油滴

16、動(dòng)能變大，A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能必然減少，B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能增加，則重力勢(shì)能與電勢(shì)能之和一定減少，D錯(cuò)誤；油滴上升，重力勢(shì)能變大，動(dòng)能和電勢(shì)能之和必然減少，故C正確326如圖所示，帶等量異號(hào)電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置，M、N為板間同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度vM經(jīng)過M點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后返回，以速度vN經(jīng)過N點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，全過程未與下板接觸，則(D)A粒子一定帶正電B電場(chǎng)線方向一定豎直向上CM點(diǎn)的電勢(shì)一定比N點(diǎn)的高D粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在M點(diǎn)的大33348(2010年北京市東城區(qū)模擬)如圖所示，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37的光

17、滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小物塊恰好靜止重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)水平向右電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(2)若將電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來的1/2，物塊的加速度是多大；(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離為L(zhǎng)時(shí)的動(dòng)能35369(2010年北京東城區(qū)二模)如圖所示，一根光滑絕緣細(xì)桿與水平面成30的角傾斜固定細(xì)桿的一部分處在場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)E2104 N/C.在細(xì)桿上套有一個(gè)帶電荷量為q1.73105 C、質(zhì)量為m3102 kg的小球現(xiàn)使小球從細(xì)桿的頂端A由靜止開始沿桿滑下，并從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，小球在電場(chǎng)中最遠(yuǎn)滑至C點(diǎn)已知A、B間距離x10.4 m，g10 m/s2.求：(1)帶電小球在B點(diǎn)的速度大小vB；(2)帶電小球進(jìn)入電