第10章 培优课4 电场中的图像问题（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

静电场中的能量 第十章　 培优课四　电场中的图像问题 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课后·限时作业 [学习目标]　1.理解v－t图像的物理意义，并能结合电场性质分 析带电粒子在电场中的运动（科学思维）.2.理解E－x、φ－ x、Ep－x图像的意义，并能根据图像分析电场中的相关问题 （科学思维）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 根据v－t图像的速度变化、斜率变化（即加速度大小的变化），可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. 考点一　利用v-t图像分析带电粒子在电场中的运动 课堂·深度探究 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题1】（多选）如图甲所示，Q1、Q2为两个固定的点电 荷，其中Q1带负电，a、b、c三点在它们连线的延长线上.现有 一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动 经过b、c两点（粒子只受电场力作用），粒子经过a、b、c三 点时的速度分别为va、vb、vc，其速度—时间图像如图乙所示. 以下说法中正确的是（　　） A.Q2一定带负电 B.Q2带的电荷量一定小于Q1带的电荷量 C.b点的电场强度最大 D.粒子由a点运动到c点的过程中，粒子的电势能先增大后减小 返回目录 物理　必修　第三册 　 思维导引：由运动图像判断出粒子运动的特点，可推断出带电 粒子的受力情况，再分析电性、电荷量、电场强度和电势能的 变化. 答案　BD 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　由题图乙知，粒子由a→b减速运动，b→c加速运动.在b点所受合力为零，因Q1带负电，可判断Q2一定带正电，选项A错误；b点的电场强度为0，由点电荷产生的电场的电场强度公式知＝k，因r1＞r2，所以Q1＞Q2，选项B正确；速度—时间图像的斜率表示加速度，由题图乙知，粒子在b点的加速度为0，故受到的静电力为0，b点的电场强度为0，选项C错误；a、b间的电场强度方向向右，b、c间的电场强度方向向左，带 负电的粒子在a、b间受静电力方向向左，在b、c间 受静电力方向向右，该粒子在由a点运动到c点的过 程中，静电力先做负功，后做正功，粒子的电势能 先增大后减小，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】一个负电荷从电场中的A点由静止释放，仅在电场力 作用下沿电场线由A点运动到B点，它运动的v－t图像如图所 示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项 中的（　　） A B C D 答案　C 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　由v－t图像可知，负电荷在电场中做加速度增大的加速 运动，故所受的静电力增大，说明从A到B电场强度越来越 大，电场线逐渐密集，且负电荷受力方向与电场方向相反，故 电场线方向由B指向A，选项C正确，A、B、D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　电场中的图像问题 1.E－x图像 （1）E－x图像中E的正负反映E的方向，E为正表示其方向与 规定的正方向相同. E的数值反映电场强度的大小，由此可以确定电场的强弱分布. E－x图线与x轴所围的面积表示“两点之间的电势差U”，电 势差的正负由沿电场强度方向电势降低判断. 返回目录 物理　必修　第三册 　 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. （2）在φ－x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）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. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.Ep－x图像 （1）由Ep－x图像可知带电粒子在不同位置的电势能，在已知 带电粒子带电量q的情况下，可由φ＝求出任一位置的电势. （2）由Ep－x图像可求出任意两位置对应的电势能的变化量， 进而确定静电力做功情况. （3）由功能关系可得ΔEp＝qE·Δx，即qE＝，所以ΔEp－x 图像切线的斜率表示带电粒子在该位置所受静电力的大小. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题2】空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变 化的图像如图所示.下列说法正确的是（　　） A.O点的电势最低 B.x2点的电势最高 C.x1和－x1两点的电势相等 D.x1和x3两点的电势相等 返回目录 物理　必修　第三册 　 思维导引：E－x图像反映的是场强随位置变化的关系，其中正 负代表场强的方向，且沿x轴对称分布的电场可想象为两等量 同种正点电荷沿连线的中垂线所产生的电场；另外，图像与x 轴所成的面积代表两点之间的电势差.充分理解这两点是解答 此类问题的关键. 答案　C 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　从