2018-2019学年高中物理沪科版选修3-1（课件+教师用书）第2章 习题课1　电场能的性质 (2份打包)

习题课1　电场能的性质 [学习目标]　1.理解电场强度、电势、电势差、电势能等基本概念．　2.会分析电场力做功和电势能变化的问题． 3．能求解电场强度、电势、电势差和电势能．　4.会分析与电场线、等势面相关的问题． 电势和电势能的理解和判断 1．电势高低的四种判断方法 (1)依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低． (2)依据电场力做功：根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低． (3)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． (4)依据电势能的高低：正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低． 2．电势能高低的四种判断方法 (1)做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大． (2)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． (3)公式法：由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep越大，电势能越大，Ep越小，电势能越大． (4)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，动能增大时，电势能减小，反之电势能增大． 　如图1所示，在光滑绝缘水平面上的P点正上方O点固定了一电荷量为＋Q的点电荷，在水平面上的N点，由静止释放一质量为m、电荷量为－q的检验电荷，该检验电荷经过P点时速度为v，图中θ＝60°，规定电场中P点的电势为零，则在＋Q形成的电场中，下列判断正确的是(　　) 图1 A．P点电场强度大小是N点的2倍 B．N点电势高于P点电势 C．N点电势为－ D．检验电荷在N点具有的电势能为－mv2 思路点拨：①找出ON的中点M，则M点与P点电势相等，由此可确定P点电势高于N点电势． ②根据电场力做功和动能定理可确定N点的电势及检验电荷在N点的电势能． C　[由点电荷电场分布情况及几何关系知，ON的中点设为M，与P点的电势相等，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，M点的电势高于N点的电势，则N点电势低于P点电势，故B错误；P点电场强度大小是EP＝mv2，故D错误．]，故C正确；检验电荷在N点具有的电势能为EN＝－qφN＝mv2，由题意，P点的电势为零，即φP＝0，解得N点的电势φN＝－＝4，故A错误；根据动能定理得：检验电荷由N到P的过程中，－q(φN－φP)＝＝，则，N点电场强度大小是EN＝ 电势和电势能的判断技巧 (1)不在同一条电场线上的两点比较电势高低时，可以先在同一条电场线上找出等势点再进行比较． (2)计算某点的电势、电势能，有时可以根据动能定理． [针对训练] 1．如图2所示，真空中同一平面内MN直线上固定电荷量分别为－9Q和＋Q的两个点电荷，两者相距为L，以＋Q的点电荷为圆心，半径为画圆，a、b、c、d是圆周上四点，其中a、b在MN直线上，c、d两点连线垂直于MN，一电荷量为q的负点电荷在圆周上运动，比较a、b、c、d四点，则下列说法错误的是(　　) 【导学号：69682081】 图2 A．a点电场强度最大 B．负点电荷q在b点的电势能最大 C．c、d两点的电势相等 D．负点电荷q在a点的电势能最大 B　[由电场的叠加知，a点电场强度最大，选项A正确；a、b、c、d四点中，b点的电势最高，a点的电势最低，负点电荷q在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，选项B错误，D正确；由于c、d关于MN直线对称，故c点和d点电势相同，选项C正确．故错误的选项为B.] 2.一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图3中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面．不计粒子重力，下列说法中正确的是(　　) 图3 A．该粒子一定带正电 B．四个等势面中a等势面的电势一定最低 C．该粒子由A到B过程中动能一定逐渐减小 D．该粒子由A到B过程中电势能一定逐渐减小 D　[根据电场线垂直于等势面，可画出电场线．再由粒子的运动轨迹可知，粒子受向上的电场力，由于粒子带电正负不确定，所以无法判断电场线的方向，无法判断电势的高低，A、B错误；由A到B的运动过程中，静电力做正功，所以粒子的动能增大，电势能减小，C错误，D正确．] 电场线和等势面的应用 电场线与等势面的区别与联系： 电场线 等势面 物理 意义 形象描述电场强度的强弱和方向 形象描述电场中各点电势的高低 图线 特点 带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相交 可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交 描述 电场 曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小 等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小 做功 情况 电荷沿电场线移动时电场力必做功 电荷沿等势面移动时电场力不做功 联系 (1)沿电场线方向电势降