高中物理 第2章 电场与示波器 电场能的性质的应用习题课 沪科版选修.doc

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1、学案5　习题课：电场能的性质的应用[学习目标定位]1.进一步掌握电势、电势差、电势能的概念.2.进一步掌握电场力做功与电势能、电势差的关系，并会进行有关计算.3.进一步增强运用力学规律处理电场问题的能力．1．牛顿第二定律：物体的加速度与合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力方向相同．2．动能定理：合外力所做的功等于物体动能的变化．3．电场力做功的计算方法(1)WAB＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场线方向的位移．(2)WAB＝qUAB，适用于任何形式的电场．4．电势能大小

2、由电场和电荷决定．电场力做功与电势能变化的关系为W＝ΔEp，电势能与电势的关系Ep＝φq.5．电势φ＝，是反映电场性质的物理量，其大小与零电势点的选取有关．通常把离场源电荷无限远处的电势规定为零，或把大地的电势规定为零．6．A、B两点间的电势差UAB＝＝φA－φB，其大小与零电势点的选取无关．7．用电场线和等势面可以形象地研究电场：(1)沿电场线的方向电势逐渐降低；(2)等势面一定与电场线垂直，等差等势面越密的地方电场强度越大，反之则越小．8．匀强电场中电势差与场强的关系式：U＝Ed，其中d为电

3、场中两点间沿电场线方向的距离．电场中场强方向是指电势降低最快的方向.一、电势、电势能、电场力做功的综合分析计算电场力做功的方法，常见的有以下几种：(1)利用电场力做功与电势能的关系求解：WAB＝EpA－EpB.(2)利用W＝Fd求解，此公式只适用于匀强电场．图1(3)利用公式WAB＝qUAB求解．(4)利用动能定理求解．例1　为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对电荷施加一恒力F，如图1所示．若AB＝0.4m，α＝37°，q＝－3×10－7C，F＝1.5×10－4N，

4、A点电势φA＝100V．(不计重力)(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势值．(2)q在由A到B的过程中电势能的变化量是多少？解析　(1)由平衡条件可知电场力方向与F方向相反、大小相等，又知点电荷带负电，故电场强度方向与电场力方向相反，所以电场方向与F方向相同，如图所示．E＝＝N/C＝5×102N/C，UBA＝φB－φA＝－Ecosα，φB＝φA－Ecosα＝－60V.(2)负电荷在由A到B的过程中，电势能增加，增量为ΔEp＝－qEd＝qUBA＝－3×1

5、0－7×(－160)J＝4.8×10－5J.答案　(1)见解析图　(2)4.8×10－5J二、电场线、等势面和运动轨迹等方面的综合带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大；其速度方向沿轨迹的切线方向或与切线相反的方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧；其速度方向与电场力方向夹角小于90°时电场力做正功，大于90°时电场力做负功．例2　两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图2中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场

6、在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受电场力的作用，则粒子在电场中(　　)图2A．做直线运动，电势能先变小后变大B．做直线运动，电势能先变大后变小C．做曲线运动，电势能先变小后变大D．做曲线运动，电势能先变大后变小解析　带负电的粒子受到的电场力垂直电势为0V的等势面向上，粒子做曲线运动，电场力先做正功后做负功，电势能先变小后变大，故C正确．答案　C针对训练　某静电场中的电场线如图3所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是(　　)图3A．粒子必定

7、带正电荷B．由于M点没有电场线，粒子在M点不受电场力的作用C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的动能小于在N点的动能答案　ACD解析　根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定粒子受电场力的方向沿电场线方向，故此粒子带正电，A选项正确．由于电场线越密，电场强度越大，粒子受到的电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此粒子在N点加速度大，B项错误，C选项正确．粒子从M点运动到N点，电场力做正功，根据动能定理得此粒子在N点的动能大，故D选项正确．三、等分法确定等势点(等

8、势线)根据“匀强电场中，任意方向上，平行且相等的两个线段之间的电势差相等”，先确定电势相等的点，画出等势面；根据电场线和等势面的关系，画出电场线．例3　如图4所示，A、B、C是匀强电场中等腰直角三角形的三个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为φA＝15V，φB＝3V，φC＝－3V，试确定场强的方向，并画出电场线．图4解析　根据A、B、C三点电势的特点，在AC连线上取M、N两点，使AM＝MN＝NC，如图所示，尽管AC不一定是场强方向，但可以肯定AM、MN、NC在场强方向上的投影长度相等，由U＝Ed