第1章 素养培优课2 电场能的性质-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(粤教版)

素养培优课(二)　电场能的性质 学习目标：1.理解电势能、电势差、电势、等势面的概念。　2.能求解电场力做的功和电场中的电势。　3.掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系。　4.会分析E­x、φ­x等图象问题。 电场线、等势面和运动轨迹的综合 1.已知等势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线。 2．由电场线和等差等势面的疏密，可以比较不同点的电场强度大小，电场线或等势面密集处，电场强度较大。 3．根据电荷的运动轨迹可以判断电荷受力方向和做功的正负，从而判断电势能的变化情况，注意电场力与电场线相切，且指向曲线的凹侧。 【例1】　(多选)某同学在研究电子在电场中的运动时，得到了电子由a点运动到b点的轨迹(如图中实线所示)，图中未标明方向的一组虚线可能是电场线，也可能是等势面，则下列说法正确的是(　　) A．如果图中虚线是电场线，电子由a点运动到b点，动能减少，电势能增加 B．如果图中虚线是等势面，电子由a点运动到b点，动能增加，电势能减少 C．不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的电场强度都大于b点的电场强度 D．不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的电势都高于b点的电势 ABC　[若虚线是电场线，从轨迹弯曲方向可知电场力沿着电场线向左，ab曲线上每一点的瞬时速度与电场力方向均成钝角，故电子做减速运动，所以A正确；若虚线为等势面，根据等势面与电场线处处垂直可大致画出电场线，显然可看出曲线上每个位置电子受到的电场力与速度成锐角，电子加速运动，所以B正确；若虚线是电场线，由电场线的密集程度可看出a点的场强较大，由沿着电场线方向电势越来越低可判断a处的电势较高，若虚线是等势面，从电子曲线轨迹向下弯曲可知电场线方向垂直虚线向上，沿着电场线方向电势越来越低，故a点电势较小，可判断D错误；而等差等势面密集处电场线也越密集，故a处场强较大，因此无论虚线是电场线还是等势面，均有a点的场强大于b点的场强，所以C正确。故选ABC。] 已知等势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直绘制电场线，再根据轨迹弯曲方向找电荷的受力方向，结合运动轨迹或路径，判断功的正负；由电场力做功正负确定动能及电势能的变化。 1．如图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定(　　) A．M点的电势高于N点的电势 B．M点的电场强度大于N点的电场强度 C．粒子在M点的速率大于粒子在N点的速率 D．粒子在N点的电势能大于粒子在M点的电势能 A　[粒子由M点向N点运动，根据带正电的粒子受到的电场力沿电场线的切线，速度方向沿轨迹的切线可知粒子所受电场力的方向与速度方向的夹角为锐角，故电场力做正功，动能增加，电势能减少，C、D错误；根据电场力对正电荷做正功，电荷从高电势向低电势运动可知，M点的电势高于N点的电势，A正确；电场强度的大小和电场线的疏密程度有关，电场线越密，电场强度越大，故M点的电场强度小于N点的电场强度，B错误。] 电势高低及电势能增减的判断 1.电势高低常用的两种判断方法 (1)依据电场线的方向→沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)依据UAB＝φA－φB→UAB>0，φA>φB，UAB<0，φA<φB。 2．电势能增、减的判断方法 (1)做功判断法→电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。 (2)公式法→由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大电势能越大；Ep的负值越小电势能越大。 (3)能量守恒法→在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小；反之，电势能增加。 (4)电荷电势法→正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大。 【例2】　(多选)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知(　　) A．带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小 B．带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大 C．带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大 D．带电粒子在R点时的加速度大小大于在Q点时的加速度大小 思路点拨：(1)电场线疏密⇒分析场强大小⇒分析电场力大小⇒分析合力大小⇒分析加速度的大小。 (2)仅有电场力做功时，动能和电势能的和保持不变。 AD　[根据牛顿第二定律可得qE＝ma，又根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点处的电场强度的大小关系为ER>EQ，则带电粒子在R、Q两点处的加速度的大小关系为aR>aQ，故D项正确；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C项错误；根据物体做曲线运动的轨迹与速度