2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题3电场能的性质学案必修.docx
《2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题3电场能的性质学案必修.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题3电场能的性质学案必修.docx(18页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、微型专题3电场能的性质学科素养与目标要求物理观念:1.进一步理解电势、电势差的概念、公式,知道电场力做功与电势能变化的关系是一种普遍的功能关系.2.理解Ex、x图象的意义,并会分析有关问题.科学思维:1.通过分析电势、电势能及电场力做功的综合问题,提高逻辑思维和科学思维能力.2.通过方法的迁移,找到解决Ex、x图象与其他图象问题共性的东西.一、电场综合问题分析例1(多选)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd,顶点a、c分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图1所示.若将一个带负电的粒子置于b点由静止自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中()图1A.先做匀加速运
2、动,后做匀减速运动B.先从高电势到低电势,后从低电势到高电势C.电势能与机械能之和保持不变D.电势能先减小,后增大答案CD解析a、c两点固定相同的正点电荷,则bd为等量正点电荷连线的中垂线,由电场线分布情况可知带电粒子不可能做匀加速或匀减速运动,故A错误;等量正点电荷连线的中垂线的中点电势最高,带负电的粒子从b点运动到d点的过程中,先从低电势到高电势,再从高电势到低电势,故B错误;带负电粒子从b点运动到d点的过程中所受电场力先由b指向d,后由d指向b,所以电场力先做正功后做负功,因此电势能先减小,后增大,故D正确;只有电场力做功,电势能与机械能之和保持不变,故C正确.例2(多选)(2018郑州
3、一中高二期中)如图2所示,在一个匀强电场(图中未画出)中有一个四边形ABCD,其中,M为AD的中点,N为BC的中点.一个带正电的粒子从A点移动到B点,电场力做功为WAB2.0109J;将该粒子从D点移动到C点,电场力做功为WDC4.0109J.则以下分析正确的是()图2A.若将该粒子从M点移动到N点,电场力做功为WMN3.0109JB.若将该粒子从M点移动到N点,电场力做功WMN有可能大于4.0109JC.若A、B之间的距离为1cm,该粒子的电荷量为2107C,则该电场的场强一定是E1V/mD.若该粒子的电荷量为2109C,则A、B之间的电势差为1V答案AD解析在匀强电场中,由于M为AD的中点
4、,N为BC的中点,故M,N,则WMNqUMNq(MN)q()q(AB)q(DC)WABWDC3.0109J,故A正确,B错误;由WABqUABqEd,若电场方向恰好沿AB方向,则d等于A、B之间的距离,d1cm,得E1V/m,若电场方向不沿AB方向,则dX1 V/m,故C错误;由WABqUAB得,UAB1V,故D正确.例3如图3所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直
5、高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2.求:图3(1)小球滑到C点时的速度大小;(2)若以C点为零电势点,试确定A点的电势.答案(1)(2)解析(1)因为B、C两点电势相等,故小球从B到C运动的过程中电场力做的总功为零.由几何关系可得BC的竖直高度hBC根据动能定理有mg解得vC.(2)小球从A到C,重力和电场力均做正功,所以由动能定理有mg3RW电,又根据电场力做功与电势能的关系:W电EpAEpCqA(qC).又因为C0,可得A.电场中的功能关系1.合力做功等于物体动能的变化量,即W合Ek,这里的W合指合外力做的功.2.电场力做功决定带电体电势能的变化量,即WABEpAEpBEp.这与重力
6、做功和重力势能变化之间的关系类似.3.只有电场力做功时,带电体电势能与机械能的总量不变,即Ep1E机1Ep2E机2.这与只有重力做功时,物体的机械能守恒类似.二、x和Ex图象分析例4(多选)空间某一静电场的电势在x轴上的分布如图4所示,x轴上两点B、C的电场强度在x轴方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有()图4A.EBx的大小大于ECx的大小B.EBx的方向沿x轴正方向C.电荷在O点受到的电场力在x轴方向上的分量最大D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功后做负功答案AD解析在x图象中,图线的斜率大小表示场强大小,可见EBxECx,选项A正确;同理可知O点场强在x轴方
7、向上的分量最小,电荷在该点受到的电场力在x轴方向上的分量最小,选项C错误;沿电场方向电势降低,在O点左侧,Ex的方向沿x轴负方向,在O点右侧,Ex的方向沿x轴正方向,选项B错误,选项D正确.学科素养从x图象上可直接看出电势随位置的变化,可间接求出场强E随x的变化情况:x图象切线斜率的绝对值k|,为E的大小,场强E的方向为电势降低的方向.从形象思维到抽象思维到建立模型,体现了物理“科学思维”的学科素养.例5(多选)(2018启东中学高二质检)如图5甲所示,真空中有一半径为R、电荷量为Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴.理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化的关系如图乙所示,则
8、()图5A.c点处的场强和a点处的场强大小相等、方向相同B.球内部的电场为匀强电场C.a、c两点处的电势相等D.假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动,则从a点处移动到c点处的过程中,电场力一直做正功答案AD解析根据题图乙所示的x轴上各点的电场强度随x变化的关系知c点处场强和a点处场强大小相等、方向相同,球内部的电场为非匀强电场,选项A正确,选项B错误;沿电场线方向电势逐渐降低,由题图乙易判断a点的电势大于c点的电势,选项C错误;假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动,电场力与运动方向相同,电场力一直做正功,选项D正确.E是矢量,Ex图象中E的正负反映E的方向,E的数值反映电场强度E的大小,Ex图
9、象与x轴所围面积表示电势差大小.针对训练(2018衡水市测试)静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图6所示的折线,图中0和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x0为中心、沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电荷量为q,忽略重力.规定x轴正方向为电场强度E、加速度a、速度v的正方向,如图分别表示x轴上各点的电场强度E、粒子的加速度a、速度v和动能Ek随x的变化图象,其中正确的是()图6答案D解析x图象切线的斜率表示电场强度,沿电场方向电势降低,因而在x0的左侧,电场向左,且为匀强电场,故A错误;由于粒子带负电,粒子的加速度在x0左侧为正值,在x0右侧为负值,且大小不变,故B
10、错误;在x0左侧粒子向右做匀加速运动,在x0右侧向右做匀减速运动,速度与位移不成正比,故C错误;在x0左侧,根据动能定理得qExEkEk0,在x0的右侧,根据动能定理得qExEkEk0,故D正确.1.(电场综合问题)(多选)(2017全国卷)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图7所示.电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed.点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra,a)标出,其余类推.现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd.下列选项正
11、确的是()图7A.EaEb41B.EcEd21C.WabWbc31D.WbcWcd13答案AC解析由题图可知,a、b、c、d到点电荷的距离分别为1m、2m、3m、6m,根据点电荷的场强公式Ek可知,故A正确,B错误;电场力做功WqU,a与b、b与c、c与d之间的电势差分别为3V、1V、1V,所以,故C正确,D错误.2.(x图象)(多选)(2017扬州市期末)两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点,两者之间连线上各点电势高低如图8中曲线所示(OBBD),取无穷远处电势为零,由图可知()图8A.B点电场强度为零B.Q1为负电荷,Q2为正电荷C.Q1电荷量一定大于Q2电荷量D.将电子沿x轴从A点
12、移到C点,电场力一直做正功答案BCD解析由E知,B点的电场强度不为零,A错误;负点电荷电场中的电势为负,正点电荷电场中的电势为正,结合题图可知,Q1为负电荷,Q2为正电荷,B正确;由题图可知,电势零点离D点较近,故Q1电荷量一定大于Q2电荷量,C正确;将电子沿x轴从A点移到C点,电势一直升高,电子的电势能一直减小,电场力一直做正功,D正确.3.(电场综合问题)(多选)(2018全国卷)图9中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2V.一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV.下列说法正确的是()图9A.平面c上的电势为零
13、B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍答案AB解析因等势面间距相等,由UEd得相邻虚线之间电势差相等,由a到d,eUad6eV,故Uad6V;各虚线电势如图所示,因电场力做负功,故电场方向向右,沿电场线方向电势降低,c0,A项正确;因电子的速度方向未知,若不垂直于等势面,如图中实线所示,电子可能到达不了平面f,B项正确;经过d时,电势能Eped2eV,C项错误;由a到b,WabEkbEka2eV,所以Ekb8eV;由a到d,WadEkdEka6eV,所以Ekd4eV;则Ekb2Ekd,根据Ekmv2知vbvd,D项错误.
14、4.(电场综合问题)(2018东北师大附中高二月考)如图10所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点固定一个电荷量为Q的点电荷.一质量为m、带电荷量为q的物块(可视为质点)从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为(取无穷远处电势为零),PA连线与水平轨道的夹角为60,重力加速度为g,静电力常量为k.试求:图10(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;(2)点电荷产生的电场在B点的电势.答案(1)mg(2)解析(1)物块在A点受到点电荷的库仑力:F由几何关系可知:r设物块在A点时受到轨道的支持力大小为FN由平衡条件
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 _2020 学年 高考 物理 主题 静电场 微型 专题 电场 性质 必修
链接地址:https://www.31doc.com/p-3647374.html