高中物理电场能的性质复习学案新人教版选修3-1(2)(3)

2018-09-23 23:06

(1)审题:“匀强场”“AB垂直于电场线”“BC平行于电场线” (2)电荷移动两种方式一是A?B?C,二是A?C比较两种方式中电场力做功的关系。 解题过程:

(1)电荷在A点所受的电场力F?qE?1.0?10?1.5?10N?1.5?10N,方向与电场线方向相同,因为匀强电场中各点的场强的大小和方向都相同,所以电荷q在电场中各点的受力都相同。

A?B?C(2)q沿路线,电场力做功

?83?5WABC?WAB?WBC?qUAB?qUBC?1.0?10?8?0J?1.0?10?8?60J?6.0?10?7J

同理,电荷q 沿

A?CC路线

?7?0J或,电场力做

?5C功

WA?Cq1?UA.?80?1?6?0?J6AW.4s051??20 ?,由于电场力对电荷做的功等于电荷的电势能的减少,所以电荷从A点移到C点电势能减少,减少的电势能为

?AC?6.0?10?7J

例4分析

(1)审题“A板附近”“无初速释放”“电子” (2)AB间接有直流电源,AB间有匀强电场方向B?A,故电子在AB间受恒定电场力作用,匀加速向右,AB间距离变化前后始终与直流电流相连,两板间电势差不变,本题已知两种

情景,分别应用动能定理,联立求得未知数。

解题过程:设A、B间距离原来为d,电源电动势为E,由动能定理得:

eE1d?12mv1 ① 2其中E1?E/d ②

解得v1?2eE, mB板左移后由动定理得,:

d12?mv2 ③ 22E2E其中E2?? ④

ddeE2解得v2?2eE,可见,v1?v2,即A选项正确 m总结求电场力做功:

(1)W=qU是求电场力做功的基本方法,也是普遍适用的方法(不论电场是否为匀强电场),但需注意,式中的U是电荷运动中跨过的电势差。(2)只有电荷在匀强电场中运动时,电场力做功才能有W?Fscos?计算。

[针对训练]

1、解析:由等量异种电荷的电场线和等势画的分布特点可知ABC三占场强大小关系为,EB>EA>EC,电势高低关小为?B??A??C故正确选项为C。

2、解析:由正电荷电场线特占可知E1>E2,由沿电场线方向电势逐渐减小可知?1??2故正确选项为A。

3、解析:由匀强电场U=Ed可知,d一定的情况下E越大处,U越大,则?b?4V,故正确答案为C。

4、解析:由电场力做功公式WAB?qESABcos?可知若WAB?o.cos??90即电场力方向位移SAB方向夹角小于90,电场力方向不一定沿SAB方向,场强的方向也就不一定由B指向A,AB均错,但由电场力做功与电势能的变化关系WAB?EPA?EPB可知EPA?EPB所以C对,D错,本题正确答案为C。

5、解析:由电场线的疏密可知场强EB?EA,所以粒子的加速度aB?aA,由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低,可知电势?A??B,由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力

做正功,所以动能、电势能的变化情况为EKB?EKA,EB?EA,选项B正确。

答案:B [能力训练]

1、解析:CD线上各占场强方向均由C?D,大小先逐渐增大再逐渐减小,所受电场力先逐渐增大再逐渐减小C错D对,电场力一直对电荷q3做正功,电势能渐小,AB均错,故本题正确答案D。 2、

由U?w可知?qW4UAB?AB?故?A??B,AB均错?qqW?2 UBC?BC?故?B??C?qqW3UCD?CD?故?C??D结合分析可知?D??B??C?q?qW?4?2?33UAD?AD??故?A??D所以本题选择D?q?qq3、解析:由粒子运动轨迹可知场源电荷为正电荷,k?l斥力做负功,A对,电势能增加C

对,L、M电势,L?M不做功,B错,D错 本题正确选项为AC 4、解析:

由粒子们运动轨迹可以判断,粒子受到斥力作用A对,c?b斥力做负功,电势能增加又因为a、c为等势点,粒子在a、c两点电势能相等,故B对,c→b动能减小,速率减小,C错,D对,故本题正确答案ABD。

5、解析:因该带正电的粒子从a点运动到b点动能减少了18eV,则运动到c等势面时的动能Ekc?20eV?20?2?2eV?8eV,带电粒子的总能量E?Ekc?Ec?8eV?0?8eV.当3粒子的电势能为—6eV时,动能Ek?8eV?(?6)eV?14eV,选项B正确 6、解:设 ABC间相邻等势间电势差为U q·3U=20

qU?20 3则荷在A处的电势能为?20(J) 3所以由能的转化与守恒可知

20?(?20)?2?Ekx3

36Ekx??12(J)3即电荷电势能为2J时动能为12J。

7、[解析]选D。由两个粒子的运动轨迹可知,M、N受电场力的方向相反,故N粒子带负电,正电荷在电场力作用下由高电势到低电势,故a、b、c、d的电势关系为?a??b??c??d,由于等场面是平行的直线,形成的电场是匀强电场,由图可知,电场力对M、N带电粒子做正功使其动能增大,电势能减小。

8、[解析]选A、D。方法一 用动能定理解

对P,由动能定理得,W,电场力做正功,电势能减少,若用外力电?WF??0,W电??mgs将P从B点拉到A点,要克服电场力和摩擦力做功,所以至少做功2?mgs。

方法二 用能量守恒定律解

P从A点到B点过程中,电势能减少,内能增加,由于动能的变化量为零,所以减少的电势能即W电等于增加的内能?mgs,若用水平拉力将P从B点拉回A点,既要增加电势能,又要产生内能,所以拉力的功至少要等于2?mgs,正确选项为A、D。

9、解析:设相邻等势面之间的电势差大小为U,正电荷从a运动到b,动能减少,可知b点电势高于a点,则?a??2U,?b?U,设正电荷的电量为q,则正电荷在a点、b点的电势能Epa??2qU,Epb?qU,据能量守恒定律Eka?Epa?Ekb?Epb,代入数据得qU=7eV 设点电荷运动时c点时,其动能、电势能分别为Ekc、Epc,据能量守恒定律

Eka?Epa?Ekc?Epc, 26eV?(?14eV)?Ekc?(?8eV)Ekc?20eV10、解析

(1)A?B由动能定理

mglsin60?qUAB?0 UAB?mglSin603mgl ??q2q(2)由

U?Ed可知3mg U3mgl1匀强电场强为E??/l?d2q2q

7、[解析]选D。由两个粒子的运动轨迹可知,M、N受电场力的方向相反,故N粒子带负电,正电荷在电场力作用下由高电势到低电势,故a、b、c、d的电势关系为?a??b??c??d,由于等场面是平行的直线,形成的电场是匀强电场,由图可知,电场力对M、N带电粒子做正功使其动能增大,电势能减小。

8、[解析]选A、D。方法一 用动能定理解

对P,由动能定理得,W,电场力做正功,电势能减少,若用外力电?WF??0,W电??mgs将P从B点拉到A点,要克服电场力和摩擦力做功,所以至少做功2?mgs。

方法二 用能量守恒定律解

P从A点到B点过程中,电势能减少,内能增加,由于动能的变化量为零,所以减少的电势能即W电等于增加的内能?mgs,若用水平拉力将P从B点拉回A点,既要增加电势能,又要产生内能,所以拉力的功至少要等于2?mgs,正确选项为A、D。

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