高中物理第2章电势能与电势差学案鲁科版选修3_1

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1、第2章电势能与电势差　　　　　　　　　　　　　　　　知识整合与阶段检测专题一　电场力做功与能量转化分析处理带电粒子的功能关系的方法有三个：1．只有电场力做功只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔEk。2．只有电场力和重力做功只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋WG＝－(ΔE电＋ΔE重)＝ΔEk。3．多个力做功多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为：W电＋W其他＝ΔEk。[例证1]　一带电油滴在匀

2、强电场E中的运动轨迹如图2－1所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a点运动到b点的过程中，能量变化情况为(　　)图2－1A．动能减小B．电势能增加C．动能和电势能总和减少D．重力势能和电势能之和增加[解析]　由油滴的运动轨迹可知，油滴受到向上的电场力，必然带负电。在从a点到b点的运动过程中，电场力做正功，电势能减少，重力做负功，重力势能增加，但动能、重力势能、电势能的总和保持不变，所以动能和电势能总和要减少，选项C对，B错。由运动轨迹为曲线可知电场力FE大于重力mg，合力方向向上，由动能定理可知从a点运动到b点，合力做正功，动能增加，选项A、D错误。[答案]　C专题二　带

3、电粒子(带电体)在电场中的运动1．带电粒子在电场中的加速功是能量转化的量度，若电场力与带电粒子初速度方向相同，带电粒子做匀加速直线运动，电场力做正功，电势能的减少量全部转化为动能的增加量；反之，若电场力与带电粒子初速度方向相反，带电粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，动能的减少量全部转化为电势能的增加量。在上述过程中，电场力做多少功，动能和电势能就变化多少。此处可以类比重力场中重力做功与物体动能和势能的变化关系。(1)当v0＝0，由动能定理得qU＝mv2，则v＝；(2)当v0≠0，由动能定理得qU＝mv2－mv02，则v＝。[例证2]　如图2－2所示，质量为m，电量为e的电子，从A点以速度

4、2v0平行于场强方向射入匀强电场中，到达B点时速度恰变为v0，则A、B两点间的电势差是多少？[解析]　设A、B两点间电势差为U，电子从A点运动到B点的过程中，电场力对电子做负功，由动能定理可得图2－2eU＝mv02－m(2v0)2。所以U＝－[答案]　－2．带电粒子在电场中的偏转(1)运动状态：当带电粒子以速度v0垂直于电场线方向射入匀强电场中时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)。(2)偏转问题的数学处理方法类似于平抛运动的处理方法：建立直角坐标系，应用运动的合成与分解的知识，将运动分解为垂直于场强方向上的初速度为v0的匀速直线运动和沿场强方向上的初速

5、度为零的匀加速直线运动，然后，根据相应运动规律列式求解。①解题步骤：明确研究对象，分析粒子受力，将运动进行分解，建立坐标系，列方程求解。②应熟练求解下列物理量：加速度a＝，时间t＝，电场方向分速度vy＝，偏转角正切tanφ＝＝，偏转位移y＝at2＝。[例证3]　如图2－3所示，平行板A、B间的电压为U，两板间的距离为d，一质量为m、带电荷量为q的粒子，由两板中央O点以水平速度v0水平射入，落在C处，＝l。若将B板向下拉开，初速度v0不变，则粒子将落在B板的C′点，求BC′。(粒子的重力忽略不计)图2－3[解析]　据牛顿第二定律，带电粒子在落在C点之前有有：q＝ma，所以a＝，而带电粒子运动

6、的情况为l＝v0t，d＝at2＝·t2。带电粒子落在C′点之前，据牛顿第二律得q＝ma′，所以a′＝，得l′＝v0t′，d＋d＝a′t′2＝··t′2。解方程组得BC′的长：l′＝l。[答案]　l1．在图2－4中，a、b带等量异种电荷，MN为ab连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射出，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子重力，则在飞越该电场的整个过程中以下说法错误的是(　　)图2－4A．该粒子带正电B．该粒子的动能先增大后减小C．该粒子的电势能先减小后增大D．该粒子运动到无穷远处后，速度的大小仍为v0解析：由粒子开始时一段轨迹可以判定，粒子在该电场中受到大致向右的电场

7、力，因而可以判断粒子带负电，A错误。因为等量异种电荷连线的中垂面是一个等势面，又由两个电荷的电性可以判定，由a到b电势逐渐升高，即逆着电场线，也就是沿着电场力移动，所以电场力做正功，粒子电势能减小，动能增加。但因为M点所处的等量异种电荷连线的中垂面与无穷远等电势，所以在由M点到无穷远运动的过程中，电场力做的总功为零，所以粒子到达无穷远处时动能仍然为原来值，即速度大小一定仍为v0，D正确，因此电势能先减小后增大，动能先增大