第10章（章末整合提升）-2019-2020学年高一物理【精讲精练】高中新课标辅导（人教版，必修第三册）

第十章 静电场中的能量 [来源:学科网ZXXK] 一、电场的能的性质的理解 1．相关物理量：描述电场的能的性质的物理量有电势、电势差，其公式为φA＝。 ，UAB＝φA－φB＝ 2．电势的高低判断与计算 (1)根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。这是判断电势高低最常用、最直观的方法。(注意与电场强度大小的判断的区别)。 (2)根据电势差的定义式UAB＝＝φA－φB判断：若UAB>0，则φA>φB；若UAB<0，则φA<φB。[来源:学§科§网] (3)根据电势的定义式φ＝判断：求得A、B两点的电势，进行比较。计算时需将正负号一并代入。 3．电势能的大小判断与计算 (1)根据Ep＝qφ计算，并可判断：电势越高处，正电荷具有的电势能越大，负电荷具有的电势能越小，反之亦然。 (2)根据静电力做功与电势能变化的关系WAB＝EpA－EpB判断。这是判断电势能如何变化最基本、最有效的方法。 　如图10－1所示，在粗糙程度相同的绝缘水平面上固定一个点电荷Q，在M点无初速度释放一个带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中沿水平面运动到N点停止，则从M到N的过程中，下列说法错误的是 图10－1 A．小物块所受的静电力逐渐减小 B．小物块具有的电势能逐渐减小 C．M点的电势一定高于N点的电势 D．小物块电势能的减少量一定等于克服摩擦力做的功 [解析]　小物块在从M运动到N的过程中，一定受到向右的摩擦力，所以静电力一定向左。由M运动到N，离电荷Q距离越来越大，所以小物块受到的静电力一定减小，A正确；由动能定理可得μmgx－WE＝0，即WE＝μmgx，静电力做正功，小物块具有的电势能减小，其减少量等于克服滑动摩擦力做的功，B、D正确；因点电荷Q的电性未知，不能判断M、N两点电势的高低，C错误。 [答案]　C 针对训练 1．(多选)如图10－2所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相同，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，由此可知[来源:学。科。网] 图10－2 A．三个等势面中，c等势面电势最高 B．带电质点通过P点时电势能较大 C．带电质点通过Q点时动能较大 D．带电质点通过P点时加速度较大 解析　由于正电荷受电场力作用指向轨迹内侧，因此电场方向指向右下方，故φa>φb>φc；根据电荷受力情况可知，从P到Q电场力做正功，电势能降低，动能增大，故B、C均正确；因为等差等势面越密的地方场强越大，其加速度越大，故D正确。 答案　BCD 二、静电场中的三类图像 1．v－t图像 根据v－t图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。 2．φ－x图像 (1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零。[来源:学科网] (2)在φ－x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。 (3)在φ－x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断。 3．E－x图像 在给定了电场的E－x图像后，可以由图线确定电场强度的变化情况，电势的变化情况，E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差。在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。 　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10－3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 图10－3 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间电场强度方向指向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 [解析]　A、N点的电势等于零，电场强度大小不为零，选项A、B错误；从N到C电势升高，NC间电场强度方向指向x轴负方向，选项C错误；从N到C电势升高，从C到D电势降低，将一负点电荷从N点移到C点，电场力做正功，从C点到D点，电场力做负功，选项D正确。 [答案]　D 针对训练 2．一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以－v0做直线运动，其v－t图像如图10－4所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是 图10－4 A．A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φC B．A、B、C三点的场强大小关系为EC>EB>EA C．粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少 D．粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功 解析　由题图v－t图像知道带电粒子在0～t0时间内做减速运动，电场力做负功，电势能增加；在t0～3t0时间内反方向加速运动，电场力做正功，电势能