2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1第2章电场与示波器章末分层突破学案

第2章 电场与示波器 章末分层突破 ①　②k ③大小　④方向 ⑤qUAB　⑥路径 ⑦　⑧ ⑨Ed　⑩ ⑪mv2　⑫ ⑬　⑭ 　 　 　 　 　 　电场强度、电势、电势能大小的判断 1.场强大的地方，电势不一定高，场强小的地方电势不一定低．反过来，电势高的地方场强不一定大，电势低的地方场强也不一定小． 2．电场强度和电势的大小判断一般借助于电场线．电场线的疏密程度反映电场强度的强弱，电场线在某点的切线方向表示该点的场强方向．沿着电场线的方向，电势逐渐降低． 3．电势能的变化可以根据电场力所做的功来判断．电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加． 　(多选)如图2­1所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示，已知φM＝φN，φF＝φP，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则(　　) 图2­1 A．点电荷Q一定在MP的连线上 B．连接PF的线段一定在同一等势面上 C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功 D．φP大于φM 【解析】　由φM＝φN，可知点电荷Q一定在MN连线的中垂线上，过F作MN的垂线交MP与O点．设MF＝FN＝l，则由几何关系MO＝l，故点电荷一定在MP的连线上的O点，选项A正确l，ON＝OM＝l，即FO＝OP＝l＝l，OP＝MP－MO＝MN cos 30°－l，FO＝ltan 30°＝＝ (另解：根据题意φM＝φN，φP＝φF，可知点电荷Q一定在MN的中垂线与PF连线的中垂线的交点处，作PF连线的中垂线交MP于点O，连接O、F两点，由几何知识知OF为MN的中垂线，故点电荷Q一定在MP的连线上的O点，A正确)；点电荷形成的电场的等势面是以点电荷为球心的同心球面，线面不可能在球面上，故B选项错误；由图可知OF＜OM，故φF＝φP＞φM＝φN，将正试探电荷从高电势搬运到低电势，电场力做正功，选项C错误、D正确． 【答案】　AD 　带电粒子在复合场中的运动 1.带电粒子在复合场中的运动是指带电粒子在运动过程中同时受到电场力及其他力的作用．较常见的是在运动过程中，带电粒子同时受到重力和电场力的作用． 2．由于带电粒子在复合场中的运动是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学的研究方法相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律． 　如图2­2所示，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能． 图2­2 【解析】　质点所受电场力的大小为F＝qE ① 设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有 F＋Na＝m ② Nb－F＝m ③ 设质点经过a点和b点时的动能分别为Ek a和Ek b，有 Ek a＝ ④mv Ek b＝ ⑤mv 根据动能定理有Ekb－Eka＝2rF ⑥ 联立①②③④⑤⑥式得 E＝(Nb－Na) Ek a＝(Nb＋5Na) Ek b＝(5Nb＋Na) 【答案】　E＝(Nb－Na) Eka＝(5Nb＋Na) (Nb＋5Na)　Ekb＝ 1．珠子只受重力作用时，在最低位置A时动能为零，压力等于重力． 2．珠子受到重力和水平方向的电场力时，珠子在所受合方向过圆心的位置动能最大、压力也最大． 　电场中的功能关系 带电的物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等．因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种功和能的方法来快速简捷的处理．因为功能关系既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场，且使用的同时不需考虑中间过程；而力与运动的关系不仅只适用于匀强电场，而且还需分析其中间过程的受力情况、运动特点等． 1．用动能定理处理，应注意： (1)明确研究对象、研究过程． (2)分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功． (3)弄清所研究过程的初、末状态． 2．应用能量守恒定律时，应注意： (1)明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化． (2)弄清所研究过程的初、末状态． (3)应用守恒或转化列式求解． 　如图2­3所示，在倾角θ＝37°的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E＝4.0×103 N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板．质量m＝0.20 kg的