《电场》专题5__处理电场问题的方法（人教版）

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1、2012届高三物理一轮复习学案：第九章《电场》专题五处理电场问题的方法【考点透析】一、本专题考点：　能综合运用电场及力学知识对实际问题进行分析、综合、推理和判断．考查的方向是在力电综合试题中巧妙地把电场的概念与牛顿定律、功能关系等力学知识有机地结合起来，考查学生对力学、电学相关概念的理解和规律的综合运用．二、理解和掌握的内容1．常用方法和关系（1）电场线和等势面的应用：处理电场的简单问题，通常要先画出电场线和等势面，用于比较空间各点的电场的电势，应注意“五看”：①看电场线的切线方向，确定场强的方向；②看电场的疏密，比

2、较场强的大小；③看电场线的走向，比较电势的高低；④看电场力做什么功，确定电势能的增减；⑤看电势能零点位置的选取，确定电势能的正负．（2）电场中的功能关系：①计算电场力做的功有两种方法：W＝qEd(适应于匀强电场)；W＝qU（适应于一切电场）．②注意运用功能关系处理电场问题：Ⅰ.只有电场力做功时，带电粒子的电势能只与动能发生相互转化，电场力做的功等于带电粒子动能的改变量，即：WAB＝qUAB＝DEK＝－Dε，注意：A、B为带电粒子在电场中运动轨迹的始末两点，UAB为两点间的电势差．Ⅱ.若仅有重力和电场力做功，则DEK＝

3、W总＝W重＋W电＝-DE重－Dε电，则DE重＋DEK＋Dε电＝0，即：带电粒子的动能、重力势能、电势能的总和保持不变．（3）带电粒子在电场中运动问题的处理方法：求解带电粒子在电场中的运动，实际上就是力学中处理物体运动问题的继续，运用牛顿运动定律分析受力和运动过程仍是决解问题的关键，在此基础上正确运用牛顿运动定律、功能关系、动量守恒定律是决解问题的手段．还要注意运用等效法和类比法．【例题精析】例1如图10—47所示，平行直线表示电场线，一带电量为+10-2C的粒子在电场中只受电场AB图10—4712力作用，由A点移到B

4、点，动能损失0.1J，若A点电势为-10V，则()A．B点的电势为0B．电场线方向从右向左C．粒子的运动轨迹可能是轨迹1D．粒子的运动轨迹可能是轨迹2解析：由动能定理，UABq＝DEK，UAB＝DEK/q＝-0.1/10+2＝-10V，又UAB＝UA－UB，所以UB＝UA－UAB＝0，答案A正确；由题知粒子由A点移到B点，动能减小了，由动能定理可知电荷克服电场力做了功，因此，电场力的方向向左，又粒子带正电，所以电场线方向从右向左，答案B正确；再由运动和力的关系判断，粒子运动的轨迹只能是轨迹1．答案C正确．正确答案：A

5、BC．例2如图10—48所示，半径为r的绝缘光滑圆环固定的竖直平面内，环上套有一个质量为m，带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，珠子所受电场力的大小等于其重力的大小，A图10—48r将珠子从环上最低位置A由静止释放，那么珠子所能获得的最大动能为多少？解析：本题是带电体在重力和电场力共同作用下的运动问题．此题的处理方法较多，但关键是分析确定动能最大的位置，然后运用力学中的方法求解．图10—49ArmgEqθNB珠子在电场力Eq、重力mg和弹力N的作用下沿环运动，运动到如图10—49所示位置时，动能最大．因为Eq＝

6、mg，所以θ=450设珠子的最大动能为EK，由动能定理得：Eqrsinθ－mg(r-rcosθ)＝EK解得：EK＝mgr(–1)思考与拓宽：在A点给珠子一个多大的初速度，能使它在竖直平面内做圆周运动？这时珠子对光滑圆环的最大作用力是多大？（答案：,6mg）例3如图10—50所示，倾角为300的直角三角形的底边BC长为2L，底边处在水平位置，斜边AC为光滑绝缘导轨．现在底边中点O处放一正点电荷Q，让一个带正电的小球从斜面顶端A滑下（始终不脱离斜面），已测得它滑到斜边的垂足D处的速度大小为υ,加速度大小为a．+Q·ODA

7、CB图10—50(1)在质点的运动中不发生变化的是（）A．动能B．电势能与重力势能之和C．动能与重力势能之和D．动能、电势能和重力势能三者之和(2)质点的运动是()A．匀加速运动B．先匀加速后匀减速C．匀减速运动D．加速度随时间变化的运动(3)该质点滑到非常接近底端C点时的速率vc为多少？沿斜面向下的加速度aC为多少？解析：由于点电荷Q电场的存在，质点必做加速度变化的运动，解答此题要抓住点电荷电场的特点，运用牛顿第二定律和功能关系来解决问题．（1）由于斜面是光滑的，带电小球在下滑过程中，只有重力和电场力做功，所以小球

8、的机械能和电势能之和保持不变．答案D正确．（2）由于带电小球在运动过程中所受的电场力的大小和方向是变化的，其合力必是变力，所以小球的加速度是随时间变化的．答案D正确．（3）依题意，D、C两点与点电荷Q的距离相等，所以它们的Q电场中的同一等势面上，小球从C点运动到D点的过程中电场力做功为零，由动能定理得：+Q·ODACB图10—51NFmgNFm