2018版高中物理第2章電場與示波器2.3習(xí)題課：電場能的性質(zhì)的應(yīng)用學(xué)案滬科版選修3-1

1、習(xí)題課：電場能的性質(zhì)的應(yīng)用目標(biāo)定位1.進(jìn)一步掌握電勢、電勢差、電勢能的概念 2 進(jìn)一步掌握電場力做功與電勢能、 電勢差的關(guān)系，并會進(jìn)行有關(guān)計算3 進(jìn)一步增強運用力學(xué)規(guī)律處理電場問題的能力.知識探究新知採究點點落實一、電勢、電勢能、電場力做功的綜合分析 計算電場力做功的方法，常見的有以下幾種： 利用電場力做功與電勢能的關(guān)系求解：WAB=母一氐.(2)利用W Fd求解，此公式只適用于勻強電場.利用公式WAB=qUB求解.(4)利用動能定理求解.例 1 如圖 1 所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點, 質(zhì)量為m帶電荷量一q的有孔小球從桿上A點無初速度下滑，已知q?Q

2、AB= h,小球滑 到B點時的速度大小為，3gh.求小球由A到B的過程中靜電力做的功及A B兩點間的電勢 差.圖 1二、電場線、等勢面和運動軌跡等方面的綜合1.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.2.由電場線和等差等勢面的疏密可以比較電場強度的大小，從而確定電場力或者加速度的 大小.3.由電荷的運動軌跡可以判斷電荷受力方向；由力和速度方向的關(guān)系確定電場力做功的正 負(fù)，從而判斷電勢能和動能的變化情況.例 2(多選)如圖 2 所示，O是一固定的點電荷，虛線是該點電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線，正點電荷q僅受電場力的作用下沿實線所示的軌跡從a處運動到b處，然后又運動到c處.

3、由此可知()2圖 2A.O為負(fù)電荷B. 在整個過程中 q 的電勢能先變小后變大C. 在整個過程中 q 的加速度先變大后變小D. 在整個過程中，電場力做功為零針對訓(xùn)練（多選）某靜電場中的電場線如圖 3 所示，帶電粒子在電場中僅受電場力作用，由M運動到N,其運動軌跡如圖中虛線所示，以下說法正確的是（）A.粒子必定帶正電荷B.粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度C.粒子在M點的電勢能小于它在N點的電勢能D.粒子在M點的動能小于它在N點的動能三、等分法確定等勢點（等勢線）根據(jù)“勻強電場中， 任意方向上，平行且相等的兩個線段之間的電勢差相等”，先確定電勢相等的點，畫出等勢面；根據(jù)電場線和等勢面的關(guān)系，

4、畫出電場線.例 3 如圖 4 所示，A B C是勻強電場中等腰直角三角形的三個頂點，已知A B C三點的電勢分別為0A=15 V, $B=3 V , $C=-3 V，試確定場強的方向，并畫出電場線.3四、電場與力學(xué)的綜合帶電體在電場中的平衡問題和一般的平衡問題相同，在原有受力分析的基礎(chǔ)上增加了電場力，根據(jù)帶電體在電場中的平衡情況列出平衡方程.當(dāng)帶電體在電場中做加速運動時，可用牛頓運動定律和動能定理求解.例 4 如圖 5 所示的電場，等勢面是一簇互相平行的豎直平面，間隔均為d,各平面電勢已在圖中標(biāo)出，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度V。、方向與水平方向成 45角斜向上射入電場，要使小球做直線運動，

5、求:（多選）如圖 6 所示，虛線a、b、c代表電場中三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相等，實 線為一帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點，據(jù)此可知（）（1） 小球應(yīng)帶何種電荷及其帶電荷量；小球受到的合外力；（3）在入射方向上小球運動的最大位Sm.（電場足夠大）達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反堆1 .（等勢面、電場線和運動軌跡的綜合）-2U -U 0 U 2U圖 5圖 642.（電勢差、電場強度的計算）如圖 7 所示，A B、C三點都在勻強電場中，已知AC1BCA. 三個等勢面中,B. 帶電質(zhì)點通過C. 帶電質(zhì)點通過D. 帶電質(zhì)點通過a的電勢最高5BG= 20 cm

6、，把一個電荷量q= 105G 的正電荷從A移到B,電場力做功為零；從B移到C,電場力做功為一 1.73X103J，則該勻強電場的電場強度的大小和方向為 ( )xIf*,i*/faf:/4 /I dI JFA圖 7A.865 V/m，垂直AC向左B.865 V/m，垂直AC向右G. 1 000 V/m，垂直AB斜向上D. 1 000 V/m，垂直AB斜向下3.(電勢、電勢差、電場力做功的計算)如圖 8 所示，a、b、c、d為勻強電場中四個等勢面,相鄰等勢面間距離均為 2 cm，已知UA=60 V，求：(1)設(shè)B點電勢為零，求A G D P點的電勢； ri忙IIIIJIiIIiiIilI1144:

7、P II11IIlli14abed圖 8將q= 1.0X10TC 的點電荷由A移到D,電場力所做的功WAD;將q= 1.0X1010C 的點電荷由B移到C,再經(jīng)過D最后回到P,電場力所做的功4.(電場與力學(xué)的綜合)如圖 9 所示，Q為固定的正點電荷，A B兩點在Q的正上方和Q相距分別為h和 0.25h,將另一點電荷從A點由靜止釋放，運動到B點時速度正好變?yōu)榱?，?此電荷在A點處的加速度大小為 4g，求：/ABG=60VBGDP6hI! ().25*圖 9(1)此電荷在B點處的加速度；A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示).7知識探究解析 因為Q是正點電荷，所以以Q為圓心的圓面是一個等勢面， 這是

8、一個重要的隱含條件,由A到B過程中靜電力是變力，所以不能直接用W Fx來解，只能考慮應(yīng)用功能關(guān)系求解.由動能定理得:1W/F mgh=qmvs代入已知條件VB=3gh得1 1靜電力做功W= qmTghmgh=qmgh由于 $AV$B,所以LAB=2q.例 2 CD 由運動軌跡分析可知q受到庫侖斥力的作用，0點的電荷應(yīng)為正電荷， A 錯；從a到b的過程q受到逐漸變大的庫侖斥力，速度逐漸減小，加速度增大，電勢能逐漸增大；而從b到c的過程q受到逐漸變小的庫侖斥力，速度逐漸增大，加速度減小，電勢能逐漸減小，B 錯，C 對；由于a、c兩點在同一等勢面上，整個過程中，電場力不做功，D 對.針對訓(xùn)練 ABD

9、 根據(jù)帶電粒子運動軌跡彎曲的情況，可知此粒子帶正電，A 選項正確由于電場線越密，電場強度越大，粒子受到的電場力就越大， 根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度 也越大，故此粒子在N點的加速度大，B 選項正確.粒子從M點運動到N點，電場力做正功， 電勢能減小，動能增加，故 C 選項錯誤，D 選項正確.例 3 見解析UAc解析 因為LAC=18 V,UBc= 6 V , = 3,將AC線段三等分，使AM= MN= NC貝卩UA=LM=UNc= 6 V，由此可知，$N=3 V , $M=9 V ,B、N兩點等電勢，BN的連線即為等勢線，那么 電場線與BN垂直.電場強度的方向為電勢降低的方向：斜向下.合案精析1

10、例 1 gmghmgh2q因為桿是光滑的,所以小球從A靜電力做功W和重力做功mghU=Wmghq2q8mgd廠J2v02例 4正電荷U(2)2mg方向與v反向(3)解析(1)作電場線如圖(a)所示.由題意知，只有小球受到向左的電場力，電場力和重力的(2)由圖(b)知,F合=qE2+mg由動能定理得一F合2=Q2mg方向與V0反向sm= 0 mv2mv2/2v0所以Sm=一=-2匹mg4g達(dá)標(biāo)檢測2-，方向與V0相同.1. BD 2.D3. (1)30 V 30 V 60 V 09(2)9.0X10 J (3)0解析 (1)由題意可知P= B= 0UAC=60 V,UA=UBc,所以UA= A0= 30 V則 A=30 V，同理 C= 30 V , D=60 V9(2)WAD=qUD=q(A D)= 9.0X10 J(3)由于電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)，所以WCDP=qUBp= 0.3kQ4.(1)3g,方向豎直向上解析(1)由題意可知，這一電荷必為正電荷，設(shè)其電荷量為q,由牛頓第二定律得，在點時：mg- kQq=m- ig.在B點時:Qqkmg= m- aB，解得aB= 3g,