（新教材）2020春鲁科版（2019）物理必修第三册（课件+讲义+章末检测）第2章 电势能与电势差 (共15份打包)

拓展课　电场能的性质 核心要点 　电场中的能量关系 [要点归纳] 1.静电力做功的计算方法 (1)功的定义法：W＝qEd，只适用于匀强电场 (2)电势差法：WAB＝qUAB (3)电势能变化法：WAB＝－ΔEp＝EpA－EpB (4)动能定理法：W静电力＋W其他＝ΔEk 2.常用功能关系 (1)电场力做的功等于电荷的电势能变化量的负值： W电场力＝－ΔEp。 (2)合外力做的功等于动能的变化：W合＝ΔEk。 (3)若只有电场力做功，则有－ΔEp＝ΔEk。 [试题案例] [例1] 如图所示，空间有平行于纸面的匀强电场(图中未画出)。一电荷量为－q的质点(重力不计)在恒定拉力F的作用下沿虚线由M点匀速运动到N点。已知力F和MN间的夹角为θ，M、N两点间的距离为d，则(　　) A.M、N两点间的电势差为 B.匀强电场的电场强度大小为 C.带电质点由M运动到N的过程中，电势能减少了Fdcos θ D.若要使带电质点由N向M做匀速直线运动，则F必须反向 解析　由于重力不计，质点做匀速运动，所受拉力F与静电力大小相等、方向相反。从M到N过程中，静电力做功W电＝－Fdcos θ，M、N两点的电势差UMN＝，B错误；此过程中，静电力做负功，电势能增加，C错误；若要使带电质点由N向M做匀速直线运动，则所受合力一定为0，因此F必须沿原方向，D错误。 ，A正确；匀强电场的电场强度大小E＝＝ 答案　A [针对训练1] 如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M点和N点时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　 A.vM<vN，aM<aN B.vM<vN，φM<φN C.φM<φN，EpM<EpN D.aM<aN，EpM<EpN 解析　由粒子的轨迹知电场力的方向偏向右，因粒子带负电，故电场线方向偏向左，由沿电场线方向电势降低，可知φN<φM，EpM<EpN。N点电场线比M点密，故场强EM<EN，由加速度a＝，知aM<aN。粒子若从N点运动到M点，电场力做正功，动能增加，故vM>vN。综上所述，选项D正确。 答案　D 核心要点 　φ－x图像　E－x图像 [要点归纳] 1.电势φ－x图像的分析 电势φ－x图像中电势φ随x的变化情况反映x轴上电场强度的方向，图像的斜率反映x轴上电势对空间位置的变化率，即就等于沿x轴电场强度的大小。 ，，根据E＝ 2.场强E－x图像的分析 根据U＝Ed可知，场强E－x图线与x轴所围的面积表示“两点之间的电势差U”，电势差的正负由沿场强方向电势降低判断。 [试题案例] [例2] (多选)电场强度方向与x轴平行的静电场中，x轴上各点电势φ随x的分布如图所示。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子(不计重力)，以初速度v0从O点(x＝0)沿x轴正方向进入电场，下列说法正确的是(　　) A.在O～x1、x3～x4两个区间内电场方向相反 B.粒子从O点运动到x4点的过程中，在x2点的速度最大 C.粒子从x1点运动到x3点的过程中，电势能一直增大 D.若v0＝2，则粒子运动到x2点时的动能为2qφ0 解析　粒子从O～x1、x3～x4的过程中，电势升高，场强方向沿x轴负方向，电场方向相同，选项A错误；O～x1，粒子所受的电场力方向沿x轴正方向，粒子做加速运动，在x1～x3，粒子所受电场力方向沿x轴负方向，粒子做减速运动，故x1点速度最大，选项B错误；从x1到x3电势不断降低，根据负电荷在电势越低处电势能越大，可知粒子从x1到x3的过程中电势能不断增大，选项C正确；粒子从O点运动到x2点时，电势没变，电势能没变，故电场力做功为零，粒子的动能不变，其动能为Ek＝＝2qφ0，选项D正确。 mv 答案　CD [例3] (多选)空间中存在沿x轴正方向的电场，x轴上各点的电场强度随x的变化情况如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.x1、x2两处的电势相同 B.电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能 C.x＝0处与x1处两点之间的电势差为U＝ D.电子沿x轴从x1处运动到x2处，电场力一直做负功 思路分析　从图中可以看出，电场强度的方向沿x轴正方向，大小先增大后减小；沿电场线方向电势降低，电场力做正功时，电势能减小，电场力做负功时，电势能增大。 解析　沿电场方向电势降低，因电场方向沿x轴正方向，故x轴相当于一条电场线，故φ x1>φx2，A错误；电子受到 的电场力方向和电场方向相反，故从x1到x2电场力做负功，电势能增大，电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能，B、D正确；因为从x＝0到x1处的电场强度是均匀增大的，所以从x＝0到x1处的电场强度平均值为