2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 電場(chǎng)與示波器 習(xí)題課1 電場(chǎng)能的性質(zhì)學(xué)案 滬科版選修3-1.doc
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習(xí)題課1電場(chǎng)能的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能等基本概念2.會(huì)分析電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的問題 3能求解電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差和電勢(shì)能4.會(huì)分析與電場(chǎng)線、等勢(shì)面相關(guān)的問題電勢(shì)和電勢(shì)能的理解和判斷1電勢(shì)高低的四種判斷方法(1)依據(jù)電場(chǎng)線方向:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低(2)依據(jù)電場(chǎng)力做功:根據(jù)UAB,將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入,由UAB的正負(fù)判斷A、B的高低(3)電荷的正負(fù):取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,正電荷周圍電勢(shì)為正值,負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值;靠近正電荷處電勢(shì)高,靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低(4)依據(jù)電勢(shì)能的高低:正電荷在電勢(shì)能大處電勢(shì)較高,負(fù)電荷在電勢(shì)能大處電勢(shì)較低2電勢(shì)能高低的四種判斷方法(1)做功判斷法:電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減??;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大(2)電荷電勢(shì)法:正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大(3)公式法:由Epq,將q、的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式,Ep越大,電勢(shì)能越大,Ep越小,電勢(shì)能越大(4)能量守恒法:在電場(chǎng)中,若只有電場(chǎng)力做功時(shí),電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增大時(shí),電勢(shì)能減小,反之電勢(shì)能增大如圖1所示,在光滑絕緣水平面上的P點(diǎn)正上方O點(diǎn)固定了一電荷量為Q的點(diǎn)電荷,在水平面上的N點(diǎn),由靜止釋放一質(zhì)量為m、電荷量為q的檢驗(yàn)電荷,該檢驗(yàn)電荷經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度為v,圖中60,規(guī)定電場(chǎng)中P點(diǎn)的電勢(shì)為零,則在Q形成的電場(chǎng)中,下列判斷正確的是()圖1AP點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是N點(diǎn)的2倍BN點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì)CN點(diǎn)電勢(shì)為D檢驗(yàn)電荷在N點(diǎn)具有的電勢(shì)能為mv2思路點(diǎn)撥:找出ON的中點(diǎn)M,則M點(diǎn)與P點(diǎn)電勢(shì)相等,由此可確定P點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)根據(jù)電場(chǎng)力做功和動(dòng)能定理可確定N點(diǎn)的電勢(shì)及檢驗(yàn)電荷在N點(diǎn)的電勢(shì)能C由點(diǎn)電荷電場(chǎng)分布情況及幾何關(guān)系知,ON的中點(diǎn)設(shè)為M,與P點(diǎn)的電勢(shì)相等,根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低可知,M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì),則N點(diǎn)電勢(shì)低于P點(diǎn)電勢(shì),故B錯(cuò)誤;P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是EP,N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是EN,則4,故A錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理得:檢驗(yàn)電荷由N到P的過程中,q(NP)mv2,由題意,P點(diǎn)的電勢(shì)為零,即P0,解得N點(diǎn)的電勢(shì)N,故C正確;檢驗(yàn)電荷在N點(diǎn)具有的電勢(shì)能為ENqNmv2,故D錯(cuò)誤電勢(shì)和電勢(shì)能的判斷技巧(1)不在同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)比較電勢(shì)高低時(shí),可以先在同一條電場(chǎng)線上找出等勢(shì)點(diǎn)再進(jìn)行比較(2)計(jì)算某點(diǎn)的電勢(shì)、電勢(shì)能,有時(shí)可以根據(jù)動(dòng)能定理針對(duì)訓(xùn)練1如圖2所示,真空中同一平面內(nèi)MN直線上固定電荷量分別為9Q和Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷,兩者相距為L(zhǎng),以Q的點(diǎn)電荷為圓心,半徑為畫圓,a、b、c、d是圓周上四點(diǎn),其中a、b在MN直線上,c、d兩點(diǎn)連線垂直于MN,一電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷在圓周上運(yùn)動(dòng),比較a、b、c、d四點(diǎn),則下列說法錯(cuò)誤的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682081】圖2Aa點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大B負(fù)點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)的電勢(shì)能最大Cc、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D負(fù)點(diǎn)電荷q在a點(diǎn)的電勢(shì)能最大B由電場(chǎng)的疊加知,a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大,選項(xiàng)A正確;a、b、c、d四點(diǎn)中,b點(diǎn)的電勢(shì)最高,a點(diǎn)的電勢(shì)最低,負(fù)點(diǎn)電荷q在電勢(shì)高處電勢(shì)能小,在電勢(shì)低處電勢(shì)能大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確;由于c、d關(guān)于MN直線對(duì)稱,故c點(diǎn)和d點(diǎn)電勢(shì)相同,選項(xiàng)C正確故錯(cuò)誤的選項(xiàng)為B.2.一個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖3中曲線AB所示,平行的虛線a、b、c、d表示該電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面不計(jì)粒子重力,下列說法中正確的是()圖3A該粒子一定帶正電B四個(gè)等勢(shì)面中a等勢(shì)面的電勢(shì)一定最低C該粒子由A到B過程中動(dòng)能一定逐漸減小D該粒子由A到B過程中電勢(shì)能一定逐漸減小D根據(jù)電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面,可畫出電場(chǎng)線再由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知,粒子受向上的電場(chǎng)力,由于粒子帶電正負(fù)不確定,所以無(wú)法判斷電場(chǎng)線的方向,無(wú)法判斷電勢(shì)的高低,A、B錯(cuò)誤;由A到B的運(yùn)動(dòng)過程中,靜電力做正功,所以粒子的動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小,C錯(cuò)誤,D正確電場(chǎng)線和等勢(shì)面的應(yīng)用電場(chǎng)線與等勢(shì)面的區(qū)別與聯(lián)系:電場(chǎng)線等勢(shì)面物理意義形象描述電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱和方向形象描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低圖線特點(diǎn)帶箭頭的不閉合的曲線,兩電場(chǎng)線不相交可以閉合,也可以不閉合,不同等勢(shì)面不相交描述電場(chǎng)曲線上某一點(diǎn)的切線方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向,疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小等勢(shì)面的垂線方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向,等差等勢(shì)面的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小做功情況電荷沿電場(chǎng)線移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力必做功電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力不做功聯(lián)系(1)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低(2)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直位于正方形四角上的四個(gè)等量點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖4所示,ab、cd分別是正方形兩條邊的中垂線,O點(diǎn)為中垂線的交點(diǎn),P、Q分別為cd、ab上的點(diǎn)則下列說法中正確的是()圖4AP、O兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為POBP、Q兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為EPEQ,B錯(cuò)誤;四個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零,故在O點(diǎn)放一正點(diǎn)電荷,該正點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力為零,C正確電場(chǎng)線、等勢(shì)面的特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線的特點(diǎn):電場(chǎng)線是始于正電荷(或無(wú)限遠(yuǎn))、終于無(wú)限遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)的非閉合曲線,電場(chǎng)線不相交,其疏密程度可表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小,其切線的方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度方向,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低(2)等勢(shì)面的特點(diǎn):等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,等差等勢(shì)面越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間(不論方式如何,只要起、終點(diǎn)在同一等勢(shì)面上)移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功針對(duì)訓(xùn)練3金屬板和板前一正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線分布如圖5所示,A、B、C、D為電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn),則()【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682082】圖5AB、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等BB點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比D點(diǎn)的大C負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于在A點(diǎn)的電勢(shì)能D正電荷由D點(diǎn)靜止釋放,只受電場(chǎng)力作用沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)C沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低,由題圖看出,D點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高,故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,由圖可知,B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比D點(diǎn)的小,故B錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低,由圖看出,C點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)高,所以負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于在A點(diǎn)的電勢(shì)能,故C正確;正電荷由D點(diǎn)靜止釋放,受電場(chǎng)力方向沿曲線的切線方向,所以運(yùn)動(dòng)的軌跡不會(huì)沿電場(chǎng)線的方向,故D錯(cuò)誤故選C.4如圖6所示,將帶正電的甲球放在不帶電的乙球左側(cè),兩球在空間形成了穩(wěn)定的靜電場(chǎng),實(shí)線為電場(chǎng)線,虛線為等勢(shì)線A、B兩點(diǎn)與兩球球心連線位于同一直線上,C、D兩點(diǎn)關(guān)于直線AB對(duì)稱則()圖6AA點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)相同BC點(diǎn)和D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功D負(fù)電荷從C點(diǎn)移至D點(diǎn),電勢(shì)能增大C同一等勢(shì)線上各點(diǎn)電勢(shì)相等,所以AC,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以CB,即AB,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;C點(diǎn)和D點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由WqUAB可知正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)C正確;C點(diǎn)和D點(diǎn)位于同一等勢(shì)線上,即UCD0,由WqUCD可得負(fù)電荷從C點(diǎn)移至D點(diǎn),電場(chǎng)力不做功,電勢(shì)能不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1(多選)在電場(chǎng)中,A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì),則()A把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功B把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功C把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功D把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功AD由于UABAB0,WqUAB,故把負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,A對(duì),B錯(cuò);把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,C錯(cuò),D對(duì)2在靜電場(chǎng)中將一個(gè)帶電荷量為q2.0109 C的點(diǎn)電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),已知a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab1.0104 V在此過程中,除電場(chǎng)力外,其他力做的功為W6.0105 J,則該點(diǎn)電荷的動(dòng)能()【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682083】A增加了8.0105 JB減少了8.0105 JC增加了4.0105 JD減少了4.0105 JC根據(jù)動(dòng)能定理得:WqUEk,故可解得Ek6.0105 J1.0104 V(2.0109 C)4.0105 J,所以C正確;也可以根據(jù)Uab1.0104 V0,即ab,負(fù)電荷從高電勢(shì)向低電勢(shì)運(yùn)動(dòng)過程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,算出來動(dòng)能的變化3(多選)如圖7所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)中某電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)A、B相距0.2 m,正電荷q106 C,從A移到B,電場(chǎng)力做功為2106 J,則()圖7A該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為10 V/mB該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向由A指向BCA、B間的電勢(shì)差為10 VDB點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)的高AB電荷q由A移到B,W電qEd,代入數(shù)據(jù)得2106106E0.2,解得E10 V/m,A正確A到B電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功,電場(chǎng)力方向由A指向B,所以場(chǎng)強(qiáng)方向由A指向B,B正確UEd100.2 V2 V,C錯(cuò)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì),D錯(cuò)4如圖所示,A、B、C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn),各點(diǎn)電勢(shì)A10 V、B2 V、C6 V,A、B、C三點(diǎn)在同一平面上,下列各圖中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向表示正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682084】DA、B中點(diǎn)電勢(shì)為6 V,該點(diǎn)與C點(diǎn)為等勢(shì)點(diǎn),因此電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直該連線指向低電勢(shì)一側(cè)5如圖8所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一電荷量為2105 C的正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),其電勢(shì)能改變了0.2 J,已知A、B兩點(diǎn)間距離為8 cm,兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向成60角,求:圖8(1)電荷由A移到B的過程中,電場(chǎng)力所做的功WAB;(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB.【解析】(1)因正電荷由A移到B的過程中,正電荷的電勢(shì)能減少了E減0.2 J,所以這個(gè)過程中電場(chǎng)力對(duì)正電荷所做的功WABE減0.2 J.(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB1104 V.【答案】(1)0.2 J(2)1104 V- 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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