第10章静电场中的能量 章末综合提升-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第10章 静电场中的能量 章末综合提升 【学习目标】 1.进一步了解电势能、电势、电势差的概念。 2.理解电势差与电场强度的关系。 3.学会分析平行板电容器两类问题。 4.会解决带电粒子在电场中运动的相关问题。 【知识整合】 【自主预习】 一、电场能的性质 1.电场力做功与路径　　　　,与电荷的　　　　位置和　　　　位置有关。  2.电势能的变化与电场力做功的关系:WAB=　　　　-　　　　。  3.电势的定义式φ=　　　　,沿电场线方向电势逐渐降低。  4.等势面与电场线一定　　　　,等差等势面越　　　　的地方电场强度越大。  5.电势差与电场强度的关系式:E=　　　　,其中d为沿电场方向两点间的距离。  6.电场力做功与电势差的关系式:WAB=　　　　,公式既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场。  二、电容器、带电粒子在电场中的运动 1.电容器 (1)两个公式:①定义式:C=　　　　;②决定式:C=　　　　。  (2)两类动态变化:①与电源相连:　　　　不变。②与电源断开:　　　　不变。  2.带电粒子在电场中的运动 (1)带电粒子的加速:qU=mv2- (2)带电粒子的偏转 ①运动时间t= ②加速度a== ③偏转位移y=at2= ④偏转角 tan θ==。 【课堂探究】 专题一:电势高低及电势能增减的判断 【问题情境1】如图是匀强电场遇到空腔导体后部分电场线的分布图,电场线的方向如图中箭头所示,M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线垂直于MN。以下说法正确的是(　　) A.O点电势与Q点电势相等 B.M、O间的电势差小于Q、N间的电势差 C.将一负电荷由M点移到Q点,电荷的电势能增加 D.若在Q点释放一个正电荷,正电荷所受静电力将沿与OQ垂直的方向向上 【规律总结】 1.电势高低常用的判断方法 判断依据 判断方法 电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低 场源电荷 的正负 取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低 电势能的高低 正电荷在电势较高处电势能大,负电荷在电势较低处电势能大 电场力做功 根据UAB=,将WAB、q的正负号代入,由UAB的正负判断φA、φB的高低 　2.电势能增、减的判断方法 电场力做正功，电势能减小；克服电场力做功，电势能增大。 专题二　电势差与电场强度的关系 【问题情境2】如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为零,点A处的电势为6 V,点B处的电势为3 V,则电场强度的大小为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.200 V/m B.200V/m C.100 V/m D.100V/m 【.两个重要推论】 【随堂练习】 1.(多选)如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10 cm的正六边形的六个顶点,已知A、B、C三点电势分别为1.0 V、2.0 V、3.0 V,正六边形所在平面与电场线平行。下列说法正确的是(　　) A.CD和AF为电场中的两条等势线 B.匀强电场的电场强度大小为10 V/m C.匀强电场的电场强度方向为由C指向A D.将一个电子由E点移到D点,其电势能将减少1.6×10-19 J 专题三　平行板电容器两类问题 【问题情境3】如图所示,平行板电容器与电源相接,充电后切断电源,然后将电介质插入电容器极板间,则两板间的电势差U及板间电场强度E的变化情况为(　　) A.U变大,E变大 B.U变小,E变小 C.U不变,E不变 D.U变小,E不变 【随堂练习】 2. 如图所示,P、Q为平行板电容器,两极板竖直放置,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球。将该电容器与电源连接,闭合开关后,悬线与竖直方向夹角为α,则(　　) A.保持开关闭合,缩小P、Q两板间的距离,角度α会减小 B.保持开关闭合,加大P、Q两板间的距离,角度α会增大 C.断开开关,加大P、Q两板间的距离,角度α会增大 D.断开开关,缩小P、Q两板间的距离,角度α不变化 专题四　带电粒子在电场中加速、偏转 【问题情境4】如图所示,一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们(　　) A.同时到达屏上同一点 B.先后到达屏上同一点 C.同时到达屏上不同点 D.先后到达屏上不同点 【规律总结】 1.两个重要结论: (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,偏移量和偏转角相同。 (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。 【随堂练习】 3.(多选)如图