习题课2电场能的性质.docx

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1、习题课2电场能的性质[学习目标]1.理解电势能、电势差、电势、等势面的概念．2.能求解电场力做的功和电场中的电势．3.掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系.4.会分析E-x、φ-x等图象问题．[合作探究·攻重难]电场线、等势面和运动轨迹的综合1.速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧．2．电势能增减的判断方法：(1)做功判断法：无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大．(2)电场线判断法：正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的

2、方向移动时，电势能逐渐增大；负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．(3)电势判断法：由公式Ep＝qφ知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小．(多选)如图1所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知()图1A．带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小B．带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C．带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在'P点时的大D．带电粒子在R点时的

3、加速度大小大于在Q点时的加速度大小思路点拨：①电场线疏密?分析场强大小?分析电场力大小?分析合力大小第1页?分析加速度的大小②仅有电场力做功时，动能和电势能的和保持不变．AD[根据牛顿第二定律可得qE＝ma，又根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点处的电场强度的大小关系为ER>EQ，则带电粒子在R、Q两点处的加速度的大小关系为aR>aQ，故D项正确；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C项错误；根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场线向右．假

4、设粒子从Q向P运动，则电场力做正功，所以电势能减小，动能增大，速度增大，假设粒子从P向Q运动，则电场力做负功，所以电势能增大，动能减小，速度减小，所以A项正确，B项错误．][针对训练]1.(多选)如图2所示，O是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线，正点电荷q仅在电场力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处．由此可知()图2A．O为正电荷B．在整个过程中q的电势能先变小后变大C．在整个过程中q的速度先变大后变小D．在整个过程中，电场力做功为零AD[由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用，O点的电荷应为正电荷，A对；从a到b的

5、过程q受到逐渐变大的库仑斥力，速度逐渐减小，加速度增大，电势能逐渐增大；而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑斥力，速度逐渐增大，加速度减小，电势能逐渐减小，B、C错；由于a、c两点在同一等势面上，整个第2页过程中，电场力不做功，D对．]电场力做功与电势差、电势能的综合如图3所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点．现有一质量为m电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑．已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点

6、时的速度大小为2gR.求：图3(1)小球滑到C点时的速度大小；(2)若以C点作为参考点(零电势点)，试确定A点的电势．【解析】(1)因为B、C两点电势相等，故小球从B到C运动的过程中电场力做的总功为零．3R由几何关系可得BC的竖直高度hBC＝2223RmvcmvB根据动能定理有mg·＝－222解得vC＝7gR.(2)小球从A到C，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有mg·3R＋W电2mvC＝2，又根据电场力做功与电势能的关系：W电＝EpA－EpC＝－qφA－(－qφC)．又因为φC＝0，mgR可得φA＝－2q.mgR【答案】(1)7gR(2)－2q计算电场力做

7、功的方法，常见的有以下几种：,1利用电场力做功与电势能的关系求解：WAB＝EpA－EpB.,2利用W＝Fd求解，此公式只适用于匀强电场.,3利用公式WAB＝qUAB求解.,4利用动能定理求解.第3页[针对训练]2.如图4所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量为－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q?Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为3gh.求小球由A到C的过程中静电力做的功及A、C两点间的电势差.【导学号：52592029】图4【解析】因为Q是正点电荷，所以以Q为圆心的圆面是一个等势面，这是一个重要的

8、隐含条件，由A到B过程中