2019-2020版物理同步鲁科选修3-1（课件+刷题练）：第2章　电势能与电势差 (共12份打包)

第2章　电势能与电势差 习题课　带电粒子在电场中的运动 一、电场力做功的分析与计算 1．根据电场力做的功与电势能的关系 电场力做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：(1)所移动的电荷若为正电荷，q取正值；若为负电荷，q取负值． (2)若移动过程的始点电势φA高于终点电势φB，UAB取正值；若始点电势φA低于终点电势φB，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＝qElcos α.(只适用于匀强电场) 4．由动能定理求解电场力的功 W电＋W其他＝ΔEk. 即若已知动能的改变和其他力的做功情况，就可由上述式子求出电场力做的功． 二、带电粒子在电场中的加速、偏转问题 1．带电粒子的加速 (1)运动状态分析：带电粒子沿平行电场线的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加(减)速直线运动． (2)用功能观点分析：粒子动能的变化量等于电场力做的功(电场可以是匀强电场或非匀强电场)． 若粒子的初速度为零，则：mv2＝qU，v＝ . 若粒子的初速度不为零，则： mv2－mv＝qU，v＝ . 2．带电粒子的偏转 (1)运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动． (2)偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的方法： 沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t＝. 沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动： a＝＝＝. 离开电场时的偏移量：y＝at2＝. 离开电场时的偏转角：tan θ＝＝. 　电场中的功能关系 　(2016·高考全国卷Ⅱ)如图，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆．带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点．若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc.则(　　) A．aa＞ab＞ac，va＞vc＞vb　 B．aa＞ab＞ac，vb＞vc＞va C．ab＞ac＞aa，vb＞vc＞va D．ab＞ac＞aa，va＞vc＞vb [思路点拨] 解此题要注意三点： (1)点电荷电场的特点及电场力做功与电势差的关系． (2)加速度的大小取决于电场强度的大小． (3)速度的大小取决于电场力做功的正负及大小． [解析]　带电粒子在电场中仅受电场力作用，由牛顿第二定律知加速度a＝＝，E＝k，因为rb＜rc＜ra，所以ab＞ac＞aa； 由动能定理有Wab＝qQUab＝mv－mv Wbc＝qQUbc＝mv－mv 因为Wab＜0，所以va＞vb 因为Wbc＞0，所以vc＞vb 因为|Uab|＞|Ubc|，所以va＞vc 故有va＞vc＞vb，D项正确． [答案]　D [题组过关] 1．在静电场中，一带电粒子仅在电场力作用下从电势为φa的a点运动至电势为φb的b点，带电粒子的速度由va变为vb，则此带电粒子的比荷为(　　) A． B． C． D． 解析：选C．电场力做功为Wab＝qUab＝q(φa－φb)，根据动能定理有Wab＝Ekb－Eka＝mv－mv.将以上两式联立可得＝.故选项C正确． 2．(多选)如图所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示，已知φM＝φN，φF＝φP，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则(　　) A．点电荷Q一定在MP的连线上 B．连接PF的线段一定在同一等势面上 C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功 D．φP大于φM 解析：选AD．根据题意，点电荷Q必在MN的中垂线和PF的中垂线的交点处，过F作MN的垂直平分线交MP于O点，由几何关系可知ON恰好垂直平分PF，故点电荷Q一定位于O点，A项正确；由正点电荷的等势面分布特点可知B项错误；因为是正点电荷形成的电场，将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做正功，C项错误；因为是正点电荷形成的电场，越靠近场源电荷的等势面电势越高，D项正确． 3．(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ)如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知(　　) A．Q点的电势比P点高 B．油滴在Q点的动能比它在P点的大 C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 解析：选AB．由油滴轨迹在竖直面内相对于过P点的竖直线对称可知油滴在水平方向所受合力为0，竖直方向上油滴受重力和电场力，结合曲线轨迹的特点可知电场力竖直向上且电场力大于重力，油