高中物理滬科版選修3-1學(xué)案第2章電場與示波器本章優(yōu)化總結(jié)Word版含答案

本章優(yōu)化總結(jié)電場力做功與電勢能的變化、電勢差的關(guān)系問題1．電場力做功的問題是電場中的一類重要問題，這類問題包括電場力做功的數(shù)值的計算及正負(fù)判斷、電勢能變化的計算、電勢差的計算及電勢高低的判斷等．2．求解這類問題要從能量這條主線出發(fā)，熟練運用相關(guān)公式，如電勢差的定義式Uab＝eq\f(Wab,q)，電場力做功和電勢能變化之間的關(guān)系W＝－ΔE等，還要應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．3．三點注意(1)電場力做功的特點：只與初末位置有關(guān)，與經(jīng)過的路徑無關(guān)．(對比重力做功)(2)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系：電場力做正功，電勢能減小，電場力做負(fù)功，電勢能增加，且電場力所做的功等于電勢能的變化．(對比重力做功與重力勢能的變化關(guān)系)(3)如果只有電場力做功，則電勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，且兩能量之和保持不變．這一規(guī)律雖然沒有作為專門的物理定律給出，但完全可以直接用于解答有關(guān)問題．(多選)如圖所示的勻強電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作為頂點構(gòu)成一正方體空間，電場方向與面ABCD垂直．下列說法中正確的是()A．AD兩點間的電勢差UAD與AA′兩點間電勢差UAA′相等B．帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移動到D′點，電場力做正功C．帶負(fù)電的粒子從A點沿路徑A→D→D′移到D′點，電勢能減小D．帶電的粒子從A點移到C′點，沿對角線AC′與沿路徑A→B→B′→C′電場力做功相同[解析]在勻強電場中因AD垂直于電場線方向，則φA＝φD，UAD＝0，而UAA′≠0，故A錯；因φD＞φD′，則從A→D→D′移動帶正電的粒子電場力做正功，B對；從A→D→D′移動負(fù)電荷，電場力做負(fù)功，電勢能增加，C錯；電場力做功與路徑無關(guān)，只與兩點間電勢差有關(guān)，故D對．[答案]BD帶電粒子(或帶電體)在電場中的運動問題1．帶電粒子在勻強電場中運動(1)直線運動帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場，受到的電場力與運動方向一致，若電場力的方向與帶電粒子初速度方向相同，粒子做加速運動；若電場力方向與帶電粒子的初速度方向相反，粒子做減速運動．處理這類問題常用的方法：①由牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解；②由動能定理分析．(2)偏轉(zhuǎn)帶電粒子以速度v0垂直電場線的方向入射，受到恒定的與初速度方向垂直的電場力的作用，而做勻變速曲線運動，也稱為類平拋運動，應(yīng)用運動的合成與分解的方法分析求解．2．帶電粒子在非勻強電場中運動，往往利用動能定理(或能量守恒)來分析解決比較方便．如圖所示，質(zhì)量為m，電荷量為e的粒子從A點以v0的速度沿垂直電場線方向的直線AO方向射入勻強電場，由B點飛出電場時速度方向與AO方向成45°.已知AO的水平距離為d.(重力不計)求：(1)從A點到B點用的時間；(2)勻強電場的電場強度大??；(3)A、B兩點間電勢差．[解析](1)粒子在水平方向做勻速直線運動由d＝v0t，得t＝eq\f(d,v0).(2)粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動vy＝v0＝at，a＝eq\f(eE,m)，E＝eq\f(mveq\o\al(2,0),ed).(3)vA＝v0，vB＝eq\r(2)v0.從A→B由動能定理得：eUAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A).解得：UAB＝eq\f(mveq\o\al(2,0),2e).[答案](1)eq\f(d,v0)(2)eq\f(mveq\o\al(2,0),ed)(3)eq\f(mveq\o\al(2,0),2e)帶電粒子在交變電場中的運動當(dāng)加速或偏轉(zhuǎn)電壓按時間作周期性變化時，帶電粒子的受力或加速度也將隨之變化，但粒子的運動方向不一定改變，要研究粒子的運動情況需明確：1．電壓與平行板之間的電場、電場力、加速度相對應(yīng)，作同步變化；2．粒子的運動形式由受力和速度共同決定：受力和速度同向，粒子加速；受力和速度反向，粒子減速；受力和速度有夾角，粒子做曲線運動，只有對每個階段進行正確的受力分析和運動分析，才能對粒子的運動做出正確的判斷．在如圖所示的平行板電容器的兩板A、B上加圖甲、乙所示的兩種電壓，開始B板的電勢比A板高．在電場力作用下原來靜止在兩極中間的電子開始運動．若兩板間距足夠大，且不計重力，試分析電子在兩種交變電壓作用下的運動情況，并畫出相應(yīng)的v－t圖像．[解析]圖1設(shè)電子向B板運動的方向為正方向．若加圖甲所示的電壓，0～eq\f(1,2)T電子做初速度為零的正向勻加速直線運動，eq\f(1,2)T～T電子做正向勻減速直線運動，末速度為零．然后周期性地重復(fù)前面的運動，其速度圖線如圖1所示，粒子一直向正方向運動．圖2若加圖乙所示的電壓，0～eq\f(T,4)電子做初速度為零的正向勻加速直線運動，eq\f(T,4)～eq\f(T,2)電子做正向勻減速直線運動，末速度為零，eq\f(T,2)～eq