2018年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1.6 電場(chǎng)能性質(zhì)的描述——電勢(shì)能和電勢(shì)學(xué)案 新人教版選修3-1.doc
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電場(chǎng)能性質(zhì)的描述——電勢(shì)能和電勢(shì) 1、 考點(diǎn)突破: 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 題型 說明 電場(chǎng)能性質(zhì)的描述——電勢(shì)能和電勢(shì) 1. 靜電力做功特點(diǎn)及計(jì)算; 2. 理解靜電力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系; 3. 掌握電勢(shì)的概念并能判斷場(chǎng)中不同位置電勢(shì)的高低; 4. 掌握等勢(shì)面的特點(diǎn)。 選擇題、計(jì)算題 本知識(shí)點(diǎn)屬于高頻考點(diǎn)、難點(diǎn),電勢(shì)能和電勢(shì)是電場(chǎng)能的性質(zhì)的描述的重要物理量,考查方向以場(chǎng)的能量為依托對(duì)電勢(shì)能、電勢(shì)等概念進(jìn)行考查。 二、重難點(diǎn)提示: 重點(diǎn):1. 靜電力做功特點(diǎn)及計(jì)算; 2. 理解靜電力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系。 難點(diǎn):電勢(shì)的概念及電勢(shì)高低的判斷。 一、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能 1. 靜電力做功的特點(diǎn) (1)在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),只與初末位置有關(guān),可見靜電力做功與重力做功相似。 (2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,靜電力做的功W=Eqd,其中d為沿電場(chǎng)線方向的位移。 2. 電勢(shì)能 (1)定義:電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功。 (2)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量,即WAB=-。 (3)電勢(shì)能的相對(duì)性:電勢(shì)能是相對(duì)的,通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零。 二、電勢(shì) 1. 電勢(shì) (1)定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值。 (2)定義式:φ= (3)標(biāo)矢性:電勢(shì)是標(biāo)量,其大小有正負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢(shì)比電勢(shì)零點(diǎn)高(低)。 (4)相對(duì)性:電勢(shì)具有相對(duì)性,同一點(diǎn)的電勢(shì)因零電勢(shì)點(diǎn)選取的不同而不同。 (5)電場(chǎng)線法判斷電勢(shì)高低:沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。 2. 等勢(shì)面 (1)定義:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。 (2)特點(diǎn) ①電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直,即場(chǎng)強(qiáng)的方向跟等勢(shì)面垂直; ②在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功; ③電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面; ④等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大;反之越??; ⑤任意兩等勢(shì)面不相交。 幾種常見的典型電場(chǎng)的等勢(shì)面比較 電場(chǎng) 等勢(shì)面(實(shí)線)圖樣 重要描述 勻強(qiáng)電場(chǎng) 垂直于電場(chǎng)線的一簇平面 點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面 等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 兩簇對(duì)稱曲面,連線的中垂線上的電勢(shì)為零 等量同種正點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 等勢(shì)面為兩簇對(duì)稱曲面,連線上,中點(diǎn)電勢(shì)最低,而在中垂線上,中點(diǎn)電勢(shì)最高 例題1 如圖所示,在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q,虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、為半徑的圓,a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn),其中a、c兩點(diǎn)在x軸上,b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱,則下列判斷正確的是 ( ?。? A. b、d兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同 B. 四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低 C. b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 D. 將一試探電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),+q的電勢(shì)能減小 思路分析:在兩等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,根據(jù)電場(chǎng)分布規(guī)律和電場(chǎng)的對(duì)稱性可以判斷,b、d兩點(diǎn)電勢(shì)相同,均大于c點(diǎn)電勢(shì),b、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相同但方向不同,選項(xiàng)A、B正確,C錯(cuò)誤;將+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),+Q對(duì)其作用力不做功,-Q對(duì)其作用力做正功,所以+q的電勢(shì)能減小,選項(xiàng)D正確。 答案:ABD 例題2 兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷,固定在圖中的P、Q兩點(diǎn),MN為PQ連線的中垂線,交PQ于O點(diǎn),A為MN上的一點(diǎn),一帶負(fù)電的試探電荷q,從A點(diǎn)由靜止釋放,只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng),取無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,則( ?。? A. q由A向O的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng) B. q由A向O運(yùn)動(dòng)的過程電勢(shì)能逐漸減小 C. q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大 D. q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能為零 思路分析:q由A向O運(yùn)動(dòng)的過程中,電場(chǎng)力的方向始終由A指向O,但力的大小變化,所以電荷q做變加速直線運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做正功,q通過O點(diǎn)后在電場(chǎng)力的作用下做變減速運(yùn)動(dòng),所以q到O點(diǎn)時(shí)速度最大,動(dòng)能最大,電勢(shì)能最小,因無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,則O點(diǎn)的電勢(shì)φ≠0,所以q在O點(diǎn)的電勢(shì)能不為零,故選項(xiàng)B、C均正確,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤。 答案:BC 【方法提煉】 帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問題的解題技巧 (1)判斷速度方向:帶電粒子軌跡的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)處的速度方向。 (2)判斷電場(chǎng)力(或場(chǎng)強(qiáng))的方向:僅受電場(chǎng)力作用時(shí),帶電粒子所受電場(chǎng)力方向指向軌跡曲線的凹側(cè),再根據(jù)粒子的正負(fù)判斷場(chǎng)強(qiáng)的方向。 (3)判斷電場(chǎng)力做功的正負(fù)及電勢(shì)能的增減:若電場(chǎng)力與速度方向成銳角,則電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少;若電場(chǎng)力與速度方向成鈍角,則電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。 滿分訓(xùn)練:如圖所示,A、B兩點(diǎn)是粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過的兩個(gè)點(diǎn),平行直線表示電場(chǎng)線,但方向未知,整個(gè)過程中只有電場(chǎng)力做功,已知粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比B點(diǎn)大,則下列說法中正確的是( ?。? A. 無論粒子是從A到B,還是從B到A,電場(chǎng)力均做負(fù)功 B. 電場(chǎng)線方向從右向左 C. 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡若為1,則粒子一定帶負(fù)電 D. 無論粒子是帶正電還是負(fù)電,均不可能沿軌跡2運(yùn)動(dòng) 思路分析:由于粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比B點(diǎn)大,結(jié)合電場(chǎng)線與軌跡形狀(質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)合力必指向凹側(cè))進(jìn)行分析,若粒子沿軌跡1運(yùn)動(dòng),則在任意位置時(shí)粒子所受到的電場(chǎng)力一定水平向左,若粒子從A到B,則電場(chǎng)力做負(fù)功,從B到A,則電場(chǎng)力做正功,由此可知,A錯(cuò)誤;此時(shí)若粒子帶正電,電場(chǎng)方向一定向左,且由A向B運(yùn)動(dòng),若粒子帶負(fù)電,電場(chǎng)方向一定向右,且由B向A運(yùn)動(dòng),均滿足粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比B點(diǎn)大;若粒子沿軌跡2運(yùn)動(dòng),則在任意位置時(shí)粒子所受到的電場(chǎng)力一定水平向右,同理可判斷此情況下粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能一定比B點(diǎn)的小,不符合題意,即符合題意的粒子一定沿軌跡1運(yùn)動(dòng),由此可知B、C錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。 答案:D- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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