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时间:2018-12-14
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1、第一章静电场章末总结学案(人教版选修3-1)答案 点电荷 k 正电荷 强弱 方向 FA FB qU EpA EpB 一、电场的几个物理量的求解思路1.确定电场强度的思路(1)定义式:E=.(2)库仑定律:E=(真空中点电荷).(3)电场强度的叠加原理,场强的矢量和.(4)电场强度与电势差的关系:E=(限于匀强电场).(5)导体静电平衡时,内部场强为零即感应电荷的场强与外电场的场强等大反向E感=-E外.(6)电场线(等势面)确定场强方向,定性确定场强.2.确定电势的思路(1)定义式:F=.(2)电势与电势差的关系:UAB=FA-FB.(
2、3)电势与场源电荷的关系:越靠近正电荷,电势越高;越靠近负电荷,电势越低.(4)电势与电场线的关系:沿电场线方向,电势逐渐降低.(5)导体静电平衡时,整个导体为等势体,导体表面为等势面.3.确定电势能的思路(1)与静电力做功关系:WAB=EpA-EpB,静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增加.(2)与电势关系:Ep=qFp,正电荷在电势越高处电势能越大,负电荷在电势越低处电势能越大.(3)与动能关系:只有静电力做功时,电势能与动能之和为常数,动能越大,电势能越小.4.确定电场力的功的思路(1)根据电场力的功与电势能的关系:电场力做
3、的功等于电势能的减少量,WAB=EpA-EpB.(2)应用公式WAB=qUAB计算:符号规定是:所移动的电荷若为正电荷,q取正值;若为负电荷,q取负值;若移动过程的始点电势FA高于终点电势FB,UAB取正值;若始点电势FA低于终点电势FB,UAB取负值.(3)应用功的定义式求解匀强电场中电场力做的功:W=qElcosq.注意:此法只适用于匀强电场中求电场力的功.(4)由动能定理求解电场力的功:W电+W其他=DEk.即若已知动能的改变和其他力做功情况,就可由上述式子求出电场力做的功.【例1】电场中有a、b两点,已知Fa=-500V,Fb=150
4、0V,将带电荷量为q=-4´10-9C的点电荷从a移到b时,电场力做了多少功?a、b间的电势差为多少?解析 电场力做的功为:Wab=Epa-Epa=qFa-qFb=-4´10-9C´(-500-1500)V=8´10-6Ja、b间的电势差为:Uab=Fa-Fb=-500V-1500V=-2000V.答案 8´10-6J -2000V变式训练1如图1是一匀强电场,已知场强E=2´102N/C.现让一个电荷量q=-4´10-8C的电荷沿电场方向从M点移到N点,MN间的距离l=30cm.试求:[来源:Z
5、xx
6、k.Com](1)电荷从M点移到N点电
7、势能的变化;(2)M、N两点间的电势差. 图1答案 (1)2.4´10-6J (2)60V解析 (1)由电场力做的功等于电势能的变化量:DEp=-W=-qE×l=4´10-8´2´102´0.3J=2.4´10-6J.(2)UMN==V=+60V.二、电场力做功与能量转化[来源:Z&xx&k.Com]1.带电的物体在电场中具有电势能,同时还可能具有动能和重力势能等机械能,用能量观点处理问题是一种简捷的方法.2.处理这类问题,首先要进行受力分析及各力做功情况分析,再根据做功情况选择合适的规律列式求解.3.常见的几种功能关系(1)只要外力做功不为
8、零,物体的动能就要改变(动能定理).(2)静电力只要做功,物体的电势能就要改变,且静电力做的功等于电势能的减少量,W电=Ep1-Ep2.如果只有静电力做功,物体的动能和电势能之间相互转化,总量不变(类似机械能守恒).(3)如果除了重力和静电力之外,无其他力做功,则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变.【例2】一个带负电的质点,带电荷量为2.0´10-9C,在电场中将它由a移到b,除电场力之外,其他力做功6.5´10-5J,质点的动能增加了8.5´10-5J,则a、b两点间的电势差Fa-Fb=____________.解析 要求两点的电势差
9、,需先求出在两点移动电荷时电场力做的功,而质点动能的变化对应合外力做的功.设电场力做的功为Wab,由动能定理得:Wab+W=DEkWab=DEk-W=2.0´10-5J则Fa-Fb==-1.0´104V.答案 -1.0´104V变式训练2如图2所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场.质量为m、电荷量为q的带电粒子以速度v0从a点进入电场,恰好从c点离开电场,离开时速度为v,不计重力,求电场强度大小. 图2答案 解析 从a点到c点电场力做的功W=qEL根据动能定理得W=mv2-mv所以qEL=mv2-mv场强大小E=.三、处理带电粒
10、子在电场中运动问题的两条主线带电粒子在电场中的运动,是一个综合电场力、电势能的力学问题,研究的方法与质点动力学相同,它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛
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