2018-2019学年鲁科版高中物理选修3-1（课件+检测）：第2章 习题课2　电场能的性质 (2份打包)

习题课二　电场能的性质 [学习目标]　1.能熟悉掌握描述电场能的性质的物理量.2.理解并灵活应用电场中的功能关系.3.会分析带电粒子在电场中的运动问题． 电势、电势差、电势能的比较 物理量 电势 电势差 UAB＝φA－φB 电势能 区 别 定义式 φ＝ UAB＝ Ep＝φq 决定 因素 由电场本身决定，反映电场能的性质 由电场和电场中两点间的位置决定 由电势和试探电荷共同决定 相对性 有，与零电势位置的选取有关 无，与零电势位置的选取无关 与零势能面选取有关 联 系 物理 意义 都是描述电场能的性质的物理量 单位 伏特(V) 焦耳(J) 标矢性 都是标量，但有正负 　如图1所示，水平线上的O点放置一点电荷，图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线．以水平线上的某点O′为圆心，画一个圆，与电场线分别交于a、b、c、d、e五点，则下列说法正确的是(　　) 图1 A．b、e两点的电场强度相同 B．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差 C．a点电势高于c点电势 D．电子在d点的电势能大于在b点的电势能 思路点拨：①电场强度是矢量，其大小可利用电场线疏密判断． ②电势差的判断可结合对称性． ③电势和电势能的分析可利用电场线和定义式． B　[由题图可知，b、e两点电场强度的大小相等，但方向不同，而电场强度是矢量，所以b、e两点的电场强度不同，故A错误；根据对称性可知，b、c两点间电势差与e、d两点间电势差相等，故B正确；根据顺着电场线电势逐渐降低可知，离点电荷O越远，电势越低，故a点电势低于c点电势，故C错误；d点的电势高于b点的电势，由Ep＝qφ＝－eφ，则知电子在d点的电势能小于在b点的电势能，故D错误．] 电势能、电势、电势差、电场力做功的关系 [针对训练] 1．(多选)如图2所示，A和B为两个等量异种电荷，A带正电，B带负电．在A、B的连线上有a、b、c三点，其中b为连线的中点，a、c两点与b点距离相等，则(　　) 【导学号：46242081】 图2 A．a点与c点的电场强度相同 B．a点与c点的电势相同 C．a、b间的电势差与b、c间的电势差相同 D．过b点作A、B连线的垂线，点电荷q沿此垂线方向移动，电荷的电势能保持不变 ACD　[根据等量异种电荷形成的电场的特点可知，选项A、C正确，B错误；过b点作A、B连线的垂线为一条等势线，故选项D正确．] 电场线、等势面、运动轨迹的应用 在电场中，电场线和等势面都是为了更好地描述电场而引入的，两者之间既有联系又有区别： (1)电场线总与等势面垂直．电荷沿着电场线移动，电场力一定做功；电荷沿着等势面移动，电场力一定不做功． (2)在同一电场中，等差等势面的疏密反映了电场的强弱，等差等势面密集处，电场线也密集，电场强；反之，电场线稀疏，电场弱． (3)知道等势面，可画出电场线，知道电场线，也可画出等势面． 　(多选)如图3所示，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，不计重力．下列说法正确的是(　　) 图3 A．M带负电荷，N带正电荷 B．M在b点的动能小于它在a点的动能 C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能 D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功 思路点拨：解此题按以下思路 →→ ABC　[由题图可知，M粒子的轨迹向左弯曲，则M粒子所受的电场力方向向左，可知M带电粒子受到了引力作用，故M带负电荷，而N粒子的轨迹向下弯曲，则N粒子所受的电场力方向向下，说明N粒子受到斥力作用，故N粒子带正电荷，选项A正确；由于虚线是等势面，故M粒子从a到b电场力对其做负功，故动能减小，选项B正确；对于N粒子，由于d和e在同一等势面上，故从e到d电场力不做功，故电势能不变，选项C正确；由于N粒子带正电，故从c点运动到d点的过程中，电场力做正功，选项D错误．] 电场线、等势面、运动轨迹组合问题两点技巧 (1)利用电场线与等势面垂直的特点，可以根据等势面的形状画出电场线，如果已知等势面电势的高低关系，则可以确定电场线的方向． (2)带电粒子做曲线运动时，运动轨迹总是弯向粒子受力的方向，从而可以根据运动轨迹的形状判断粒子受到的电场力的方向，进而可以得知电场力做功的情况及粒子的速度、动能和电势能的变化情况． [针对训练] 2．(多选)一带电粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图4所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有(　　) 【导学号：46242082】 图4 A．粒子带负电荷 B．粒子的加速度先不变，后变小 C．粒子的速度不断增大 D．粒子的电势能先减小，后增大 AB　[电场线