第10章 静电场中的能量 章末综合提升-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步课件PPT(人教版)

第十章　静电场中的能量 章末综合提升 * * 巩 固 层 知 识 整 合 * * * * 提 升 层 能 力 强 化 * * 电场中的五类图像问题 * 电场中五类图像的特点与应用： v­t图像 根据v­t图像中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化 * * φ­x图像 ①电场强度的大小等于φ­x图像的斜率大小，电场强度为零处，φ­x图像存在极值，其切线的斜率为零； ②在φ­x图像中可以直接判断各点电势的高低，并可根据电势高低关系确定电场强度的方向； ③在φ­x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，然后做出判断 * * E­t图像 根据题中给出的E­t图像，确定E的方向，再在草稿纸上画出对应电场线的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布 * * E­x图像 ①反映了电场强度随位移变化的规律； ②E>0表示场强沿x轴正方向，E<0表示场强沿x轴负方向； ③图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定 * * Ep­x图像 ①反映了电势能随位移变化的规律； ②图线的切线斜率大小等于电场力大小； ③进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况 * * 【例1】　电荷量为q1和q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点，规定无穷远处电势为零，一带正电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x的变化关系如图所示。其中，试探电荷在B、D两点处的电势能均为零；在DJ段中H点处电势能最大。则(　　) * * A．q1的电荷量小于q2的电荷量 B．G点处电场强度的方向沿x轴正方向 C．若将一带负电的试探电荷自G点释放，仅在电场力作用下一定能到达D点 D．若将一带负电的试探电荷从D点移到J点，电场力先做正功后做负功 * * D　[由Ep＝qφ知正电荷的电势能变化和电场的电势变化相同。由图知无穷远处的电势为0，B点的电势为零，由于沿着电场线电势降低，所以O点的电荷q1带正电，C点电荷q2带负电，由于B点距离O比较远而距离C比较近，所以q1电荷量大于q2的电荷量，选项A错误；沿着电场线电势逐渐降低，可知G点的场强沿x轴负方向，选项B错误；带负电的试探电荷在G点受沿x轴正方向的电场力，故沿x轴正向加速运动，选项C错误；负电荷从D点到J点的电场力先沿x轴正向后沿x轴负向，故电场力先做正功后做负功，选项D正确。] * * [一语通关]　 (1)Ep­x图线的斜率大小等于电场力的大小。 (2)Ep­x图线的斜率正负与电场力的方向有关。 * 带电粒子在电场中的运动 * 1.带电粒子在匀强电场中运动的两个结论 (1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度和偏移量y总是相同的。 证明：由qU0＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)及tan θ＝eq \f(qUl,mv\o\al(2,0)d) 得：tan θ＝eq \f(Ul,2U0d)。 * * (2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到电场边缘的距离为eq \f(l,2)。 * * 2．带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法 (1)分段分析：按照时间的先后，分阶段分析粒子在不同电场中的受力情况和运动情况，然后选择牛顿运动定律、运动学规律或功能关系求解相关问题。 * * (2)v­t图像辅助：带电粒子在交变电场中运动情况一般比较复杂，常规的分段分析很麻烦。较好的方法是在分段分析粒子受力的情况下，画出粒子的v­t图像，画图时，注意加速度相同的运动图像是平行的直线，图像与坐标轴所围图形的面积表示位移，图像与t轴的交点，表示此时速度方向改变等。 (3)运动的对称性和周期性：带电粒子在周期性变化的电场中运动时，粒子的运动一般具有对称性和周期性。 * * 【例2】　(多选)如图甲所示，电子静止在两平行金属板A、B间的a点，t＝0时刻开始A板电势按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 * * A．电子可能在极板间做往复运动 B．t1时刻电子的动能最大 C．电子能从小孔P飞出，且飞出时的动能不大于eU0 D．电子不可能在t2～t3时间内飞出电场 * * BC　[t＝0时刻B板电势比A板高，电子在t1时间内向B板加速，t1时刻加速结束；在t1～t2时间内电子减速，由于对称，在t2时刻速度恰好为零，接下来，电子重复上述运动，所以电子一直向B板运动，直到从小孔P穿出，A错误；无论电子在什么时刻穿出P孔，t1时刻电子都具有最大动能，B正确；电子穿出小孔P的时刻不确定，但穿出时的动能不大于eU0，C正确，D错误。] * * [一语通