2018-2019学年高中物理 第2章 电场与示波器 习题课1 电场能的性质学案 沪科版选修3-1

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1、习题课1　电场能的性质[学习目标]　1.理解电场强度、电势、电势差、电势能等基本概念．　2.会分析电场力做功和电势能变化的问题．3．能求解电场强度、电势、电势差和电势能．　4.会分析与电场线、等势面相关的问题．电势和电势能的理解和判断1．电势高低的四种判断方法(1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低．(2)依据电场力做功：根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低．(3)电荷的正负：取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．(4)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势

2、较高，负电荷在电势能大处电势较低．2．电势能高低的四种判断方法(1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大．(2)电荷电势法：正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大．(3)公式法：由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep越大，电势能越大，Ep越小，电势能越大．(4)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大．　如图1所示，在光滑绝缘水平面上的P点正上方O点固定了一电荷量为＋Q的点电荷，在水平面上的N点，由静止释放一质量为m、电荷量为－q的检验电荷

3、，该检验电荷经过P点时速度为v，图中θ＝60°，规定电场中P点的电势为零，则在＋Q形成的电场中，下列判断正确的是(　　)图1A．P点电场强度大小是N点的2倍B．N点电势高于P点电势C．N点电势为－D．检验电荷在N点具有的电势能为－mv2思路点拨：①找出ON的中点M，则M点与P点电势相等，由此可确定P点电势高于N点电势．②根据电场力做功和动能定理可确定N点的电势及检验电荷在N点的电势能．C　[由点电荷电场分布情况及几何关系知，ON的中点设为M，与P点的电势相等，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，M点的电势高于N点的电势，则N点电势低于P点电势，故B错误；P点电场强度大小

4、是EP＝，N点电场强度大小是EN＝，则＝＝4，故A错误；根据动能定理得：检验电荷由N到P的过程中，－q(φN－φP)＝mv2，由题意，P点的电势为零，即φP＝0，解得N点的电势φN＝－，故C正确；检验电荷在N点具有的电势能为EN＝－qφN＝mv2，故D错误．]电势和电势能的判断技巧(1)不在同一条电场线上的两点比较电势高低时，可以先在同一条电场线上找出等势点再进行比较．(2)计算某点的电势、电势能，有时可以根据动能定理．[针对训练]1．如图2所示，真空中同一平面内MN直线上固定电荷量分别为－9Q和＋Q的两个点电荷，两者相距为L，以＋Q的点电荷为圆心，半径为画圆，a、b

5、、c、d是圆周上四点，其中a、b在MN直线上，c、d两点连线垂直于MN，一电荷量为q的负点电荷在圆周上运动，比较a、b、c、d四点，则下列说法错误的是(　　)【导学号：69682081】图2A．a点电场强度最大B．负点电荷q在b点的电势能最大C．c、d两点的电势相等D．负点电荷q在a点的电势能最大B　[由电场的叠加知，a点电场强度最大，选项A正确；a、b、c、d四点中，b点的电势最高，a点的电势最低，负点电荷q在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，选项B错误，D正确；由于c、d关于MN直线对称，故c点和d点电势相同，选项C正确．故错误的选项为B.]2.一个带电粒子在

6、匀强电场中运动的轨迹如图3中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面．不计粒子重力，下列说法中正确的是(　　)图3A．该粒子一定带正电B．四个等势面中a等势面的电势一定最低C．该粒子由A到B过程中动能一定逐渐减小D．该粒子由A到B过程中电势能一定逐渐减小D　[根据电场线垂直于等势面，可画出电场线．再由粒子的运动轨迹可知，粒子受向上的电场力，由于粒子带电正负不确定，所以无法判断电场线的方向，无法判断电势的高低，A、B错误；由A到B的运动过程中，静电力做正功，所以粒子的动能增大，电势能减小，C错误，D正确．]电场线和等势面的应用电场线与等势面的区别与

7、联系：电场线等势面物理意义形象描述电场强度的强弱和方向形象描述电场中各点电势的高低图线特点带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相交可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交描述电场曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小做功情况电荷沿电场线移动时电场力必做功电荷沿等势面移动时电场力不做功联系(1)沿电场线方向电势降低(2)电场线与等势面垂直　位于正方形四角上的四个等量点电荷形成的电场的电场线分布如图4所示，ab、cd分别是正方形两条边的中垂线，O点为中垂线的交点，P、Q分别为cd、ab上的点