2018學(xué)年第一學(xué)期人教版高二物理選修3-1第一章專題2《電場能的性質(zhì)》學(xué)案

1、.選修3-1 第一章 靜電場專題2電場能的性質(zhì)年級： 班級： 學(xué)號： 姓名： 學(xué)習(xí)目的：1.理解電勢、電勢差、電勢能的概念，會分析帶電粒子在電場中運(yùn)動時電勢能等物理量的變化.2.會分析電勢、電勢能及電場力做功的綜合問題.3.會用等分法確定等勢面和電場方向.4.理解Ex、x圖象的意義，并會分析有關(guān)問題 學(xué)習(xí)過程：【新知探究】一、電場線、等勢面和運(yùn)動軌跡的綜合例1多項(xiàng)選擇2019·天津理綜·7如圖1所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB

2、.以下說法正確的選項(xiàng)是圖1A電子一定從A向B運(yùn)動B假設(shè)aA>aB，那么Q靠近M端且為正電荷C無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBDB點(diǎn)電勢可能高于A點(diǎn)電勢總結(jié)提升：1速度方向沿運(yùn)動軌跡的切線方向，所受電場力的方向沿電場線的切線方向或反方向，所受合外力的方向指向曲線凹側(cè)2電勢能大小的判斷方法1電場力做功：電場力做正功，電勢能減?。浑妶隽ψ鲐?fù)功，電勢能增加2利用公式法：由Epq知正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大針對訓(xùn)練1如圖2所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差一樣，實(shí)線為一個帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在靜電力作用下通過該區(qū)域的運(yùn)動軌跡，P、Q是

3、軌跡上的兩點(diǎn)，以下說法中正確的選項(xiàng)是圖2A三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B帶電質(zhì)點(diǎn)一定是從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動C帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時的加速度比通過Q點(diǎn)時小D帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時的動能比通過Q點(diǎn)時小二、電勢、電勢能、電場力做功的綜合分析例2在電場中把電荷量為2.0×109 C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功1.5×107 J，再把這個電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，抑制電場力做功4.0×107 J.1求A、C兩點(diǎn)間電勢差；2電荷從A經(jīng)B移到C，電勢能的變化怎樣？例3如圖3所示，在豎直平面內(nèi)，光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于B、C兩點(diǎn)，在圓心處有一固定的正點(diǎn)電荷，B點(diǎn)為AC的中點(diǎn)，

4、C點(diǎn)位于圓周的最低點(diǎn)現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q、套在桿上的帶負(fù)電小球可視為質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)由靜止開場沿桿下滑重力加速度為g，A點(diǎn)距過C點(diǎn)的程度面的豎直高度為3R，小球滑到B點(diǎn)時的速度大小為2.求： 1小球滑到C點(diǎn)時的速度大??；2假設(shè)以C點(diǎn)為零電勢點(diǎn)，試確定A點(diǎn)的電勢三、用等分法確定等勢線和電場線1在勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式為UEd，其中d為兩點(diǎn)沿電場線方向的間隔 由公式UEd可以得到下面兩個結(jié)論：結(jié)論1：勻強(qiáng)電場中的任一線段AB的中點(diǎn)C的電勢C，如圖4甲所示甲乙圖4結(jié)論2：勻強(qiáng)電場中假設(shè)兩線段ABCD，且ABCD，那么UABUCD或ABCD，如圖乙所示2確定電場方向的方法先由等分法確定電勢

5、相等的點(diǎn)，畫出等勢線，然后根據(jù)電場線與等勢面垂直畫出電場線，且電場線的方向由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面例4如圖5所示，A、B、C表示勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn)，它們的電勢分別為A5 V，B9 V，C2 V試在圖中畫出過A、B、C點(diǎn)的三條等勢線，并畫出一條過C點(diǎn)的電場線圖5四、Ex、x圖象的分析例5多項(xiàng)選擇2019·全國卷·20在一靜止點(diǎn)電荷的電場中，任一點(diǎn)的電勢與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的間隔 r的關(guān)系如圖6所示電場中四個點(diǎn)a、b、c和d的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed.點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的間隔 ra與點(diǎn)a的電勢a已在圖中用坐標(biāo)ra，a標(biāo)出，其余類推現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b

6、、c點(diǎn)挪動到d點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間挪動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd.以下選項(xiàng)正確的選項(xiàng)是圖6AEaEb41 BEcEd21CWabWbc31 DWbcWcd13針對訓(xùn)練2 多項(xiàng)選擇靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖7所示，x軸正向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸正向運(yùn)動，那么點(diǎn)電荷圖7Ax2和x4處電勢能相等B由x1運(yùn)動到x3的過程中電勢能增大C由x1運(yùn)動到x4的過程中電場力先增大后減小D由x1運(yùn)動至x4的過程中電場力先減小后增大總結(jié)提升：1x圖象反映電勢隨x的變化規(guī)律，其斜率大小表示場強(qiáng)大小電場方向由電勢變化情況判斷順著電場線方向電勢降低2Ex圖象反映場強(qiáng)E隨x的

7、變化規(guī)律，其正負(fù)表示場強(qiáng)的方向【練習(xí)拓展】1. 電場線、等勢線與運(yùn)動軌跡如圖8所示，虛線a、b、c代表電場中的三條電場線，實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知A帶電粒子在R點(diǎn)時的速度大小大于在Q點(diǎn)時的速度大小B帶電粒子在P點(diǎn)時的電勢能比在Q點(diǎn)時的電勢能大C帶電粒子在R點(diǎn)時的動能與電勢能之和比在Q點(diǎn)時的小，比在P點(diǎn)時的大D帶電粒子在R點(diǎn)時的加速度大小小于在Q點(diǎn)時的加速度大小2. x圖象多項(xiàng)選擇在x軸上有兩個點(diǎn)電荷q1、q2，其靜電場的電勢在x軸上分布如圖9所示以下說法正確的有Aq1和q2帶有異種電荷Bx1處的電場強(qiáng)度為零C負(fù)電荷從x1移到x2，電勢能減小D負(fù)電荷從x1移到x2，受到的電場力增大3. 電勢、電勢能、電場力做功的綜合問題多項(xiàng)選擇2019·全國卷·21一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖10所示，三點(diǎn)的電勢分別為10 V、17 V、26 V以下說法正確的選項(xiàng)是A電場強(qiáng)度的大小為2.5 V/cmB坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢為1 VC電子在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的低7 eVD電子從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)，電場力做功為9 eV4電勢、電勢能、電場力做功的綜合問題如圖11所示，Q為固定的正點(diǎn)電荷，