第一章 习题课 电场能的性质（讲解课件）-2019-2020学年高中物理选修3-1【优化探究】同步导学案（人教版）

习题课　电场能的性质 授课提示：对应学生用书第20页 1．电场力做功和电势能 电场力做功：WAB＝qUAB，电场力做功与路径无关，只与初末位置的电势差有关． 电势能：Ep＝qφ. 电场力做功与电势能的关系：WAB＝EpA－EpB，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增大． 2．电势和电势差 电势：φ＝，是标量，具有相对性． 电势差：UAB＝φA－φB＝. 3．等势面 (1)等势面一定与电场线垂直，即与电场方向垂直． (2)沿等势面移动电荷，电场力不做功． (3)电场线从高等势面指向低等势面． 4．电场强度和电势差的关系：U＝Ed，E＝ 适用条件：匀强电场，d为沿电场线方向的距离． 授课提示：对应学生用书第21页 类型一　利用电场线与等势线分析粒子运动轨迹 　(多选)如图所示，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(　　) A．O为负电荷 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的加速度先变大后变小 D．在整个过程中，电场力做功为零 [解析]　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错；从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力，速度逐渐减小，加速度逐渐增大，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，加速度逐渐减小，电势能逐渐减小，B错，C对；由于a、c两点在同一等势面上，整个过程中，电场力不做功，D对． [答案]　CD [总结提升] 1．已知等电势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线． 2．带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大． 3．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． 1.(多选)如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一带正电的质点仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知(　　)[来源:学科网ZXXK] A．三个等势面中，Q点的电势最高 B．带电质点通过P点时电势能较大 C．带电质点通过P点时动能较大 D．带电质点通过P点时加速度较大 解析：由轨迹QP可以确定质点的受力方向，由于该质点带正电，所以可以判断该电场的电场方向垂直于等势面由c指向a，则P点电势高．由Q到P，静电力做负功，动能减少，电势能增加，故Q点动能较大，P点电势能较大．由于P处等势面密集，所以带电质点通过P点时加速度较大．[来源:Z。xx。k.Com] 答案：BD 2.如图所示，虚线为某点电荷电场的等势面，现有两个重力可忽略不计的带电粒子，其比荷相同，二者以相同的速率从同一等势面的a点进入电场后沿不同的轨迹1和2运动，图中a、b、c、d、e是粒子轨迹与各等势面的交点，则可以判断(　　) A．两个粒子的电性相同 B．经过b、d两点时，两粒子的速率相等 C．经过b、d两点时，两粒子的加速度大小相等 D．经过c、e两点时，两粒子的电势能相等 解析：由图可知电荷1受到中心电荷的斥力，而电荷2受到中心电荷的引力，故两粒子的电性一定不同，故A错误．电荷1受到中心电荷的斥力，a到b的过程电场力做负功；而电荷2受到中心电荷的引力，a到d的过程电场力做正功，所以两粒子在b、d两点的速率不相等，故B错误．带电粒子的比荷相同，b、d两点电场强度大小相等，由牛顿第二定律可知，经过b、d两点时，两粒子的加速度大小相等，故C正确．由于c、e两点在同一等势面上，而两粒子电性不同，故两粒子的电势能一定不相等，故D错误． 答案：C 类型二　静电场中E­x、φ ­x图象的理解 　(多选)某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则(　　) A．在O～x1之间不存在沿x方向的电场 B．在O～x1之间存在着沿x方向的匀强电场 C．在x1～x2之间存在着沿x方向的匀强电场 D．在x1～x2之间存在着沿x方向的非匀强电场 [解析]　由电场强度与电势差的关系可知E＝，所以在φ ­x图象中，斜率k表示在x方向上的场强Ex.所以O～x1沿x方向场强为零，A对，B错；x1～x2之间电势均匀减小，斜率不变，即Ex不变，x1～x2之间存在沿x方向的匀强电场，C对，D错． [答案]　AC [规律总结] 1．静电场中图象的主要类型： (1)v­t图象；(2)φ ­x图象；(3)E­x图象． 2．应对策略 (1)v ­t图象：根据v ­t图象的速度变化、斜率变化，确定电荷所受电场力的方向及电场力大小的变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化． (2)φ ­x图象 ①电场强度的大小等于斜率绝对值的大小． ②直接判断各点电势的大小，并可根据电势