2019-2020年高三物理 电场能的性质导学案.doc

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2019-2020年高三物理 电场能的性质导学案 知识点一　公式U＝Ed的拓展应用 1．在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d.推论如下： (1)如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝. (2)如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD. 2．在非匀强电场中U＝Ed虽不能直接应用，但可以用作定性判断． 〖例1〗如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa＝50 V，φc＝20 V，则a、c连线中点b的电势φb为(　　) A．等于35 V B．大于35 V C．小于35 V D．等于15 V 突破训练1 a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在平面平行．已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示，由此可知c点的电势为(　　) A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V 知识点二　电场中的功能关系 1．求电场力做功的几种方法 (1)由公式W＝Flcos α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝Eqlcos α. (2)由WAB＝qUAB计算，此公式适用于任何电场． (3)由电势能的变化计算：WAB＝EpA－EpB. (4)由动能定理计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk. 注意：电荷沿等势面移动电场力不做功． 2．电场中的功能关系 (1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变． (2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变． (3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化． (4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化． 〖例2〗在中间位置有固定转动轴的长为2l的轻质杆两端固定两完全相同的质量为m、电荷量为＋q的小球1和2，装置放在如图所示的关于竖直线对称的电场中，开始时杆在水平位置静止．现给小球1一个竖直向上的速度，让小球1、2绕转动轴各自转动到B、A位置，A、B间电势差是U，小球1、2构成的系统动能减少量是(　　) A．一定大于Uq B．一定等于2(Uq＋mgl) C．一定小于Uq D．一定大于Uq＋mgl 突破训练2如图所示，质量为m的物块(视为质点)，带正电荷Q，开始时让它静止在倾角α＝60的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平方向、大小为E＝ mg/Q的匀强电场中(设斜面顶端处电势为零)，斜面高为H。释放后，物块落地时的电势能为Ep，物块落地时的速度大小为v，则(　　) A．Ep＝mgH　　　　 　B．Ep＝－mgH C．v＝2 D．v＝2gH 知识点三　E－x和φ－x图象的处理方法 1．E－x图象 (1)反映了电场强度随位移变化的规律． (2)E＞0表示场强沿x轴正方向；E＜0表示场强沿x轴负方向． (3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定． 2．φ－x图象 (1)描述了电势随位移变化的规律． (2)根据电势的高低可以判断电场强度的方向是沿x轴正方向还是负方向． (3)斜率的大小表示场强的大小，斜率为零处场强为零． 〖例3〗空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列说法中正确的是(　　) A．O点的电势最低 B．x2点的电势最高 C．x1和－x1两点的电势相等 D．O到x1和O到x3两点的电势差相等 突破训练3某静电场中的一条电场线与x轴重合，该电场线上各点的电势的变化规律如图所示．在O点由静止释放一个负点电荷，该负点电荷仅受电场力的作用，则在－x0～x0区间内 A．该静电场是匀强电场 B．该静电场是非匀强电场 C．负点电荷将沿x轴正方向运动，加速度不变 D．负点电荷将沿x轴负方向运动，加速度逐渐减小 巩固练习： 1．关于静电场，下列说法正确的是(　　) A．电势等于零的物体一定不带电 B．电场强度为零的点，电势一定为零 C．同一电场线上的各点，电势一定相等 D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 2．如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线(方向未画出)。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断正确的是(　　) A．电场线MN的方向一定是由N指向M B．带电粒子由a运动到b的过程中动能一定逐渐减小 C．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能 D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度 3．如图所示，有四个等量异种电荷，放在正方形的四个顶点处。A、B、C、D为正方形四个边的中点，O为正方形的中心，下列说法中正确的是(　　) A．A、B、C、D四个点的电场强度相同 B．O点电场强度等于零 C．将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点，电场力做功为零 D．将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点，试探电荷具有的电势能增大 4．电场中某三条等势线如图中实线a、b、c所示。一电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q，已知电势φa>φb>φc，这一过程电子运动的v t图像可能是下列各图中的(　　) 5．有一静电场，其电场强度方向平行于x轴．其电势φ随坐标x的改变而变化，变化的图线如图所示，则图中正确表示该静电场的场强E随x变化的图线是(设场强沿x轴正方向时取正值)(　　) 6．如图所示 ，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带负电的质点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，R同时在等势面b上，据此可知(D　) A．三个等势面中，c的电势最低 B．带电质点在P点的电势能比在Q点的小 C．带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小 D．带电质点在R点的加速度方向垂直于等势面b 7．两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则(　　) A．N点的电场强度大小为零 B．A点的电场强度大小为零 C．NC间场强方向指向x轴正方向 D．将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功 8．A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速度为零的电子，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，其电势能Ep随位移s变化的规律如图所示。设A、B两点的电场强度分别为EA和EB，电势分别为φA和φB。则(　　) A．EA＝EB B．EAφB D．φA<φB 9．如图所示，平行板电容器的两个极板竖直放置，并接直流电源。若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器，a到c是直线，由于电极板边缘效应，粒子从c到d是曲线，重力加速度为g，则该粒子(　　) A．在ac段受重力与电场力平衡并做匀速运动，cd段电场力大于重力 B．a到c匀加速直线运动，加速度是g/cos θ C．a至d重力势能减小，电势能增加 D．a至d粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向 10．如图所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各面电势已在图中标出，现有一质量为m的带电小球以速度v0，方向与水平方向成45角斜向上射入电场，要使小球做直线运动．问：(1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(电场足够大)