2018版高中物理-第2章-电场与示波器-23-习题课：电场能的性质的应用课件-沪科版选修3-1.ppt

一、电势、电势能、电场力做功的综合分析例1如图1所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为.求小球由A到B的过程中静电力做的功及A、B两点间的电势差．因为Q是正点电荷，所以以Q为圆心的圆面是一个等势面，这是一个重要的隐含条件，由A到B过程中静电力是变力，所以不能直接用W＝Fx来解，只能考虑应用功能关系求解．
因为杆是光滑的，所以小球从A到B过程中只有两个力做功：静电力做功W和重力做功mgh，由动能定理得：

二、电场线、等势面和运动轨迹等方面的综合例2(多选)如图2所示，O是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线，正点电荷q仅受电场力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处.由此可知
A.O为负电荷
B.在整个过程中q的电势能先变小后变大
C.在整个过程中q的加速度先变大后变小
D.在整个过程中，电场力做功为零由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用，O点的电荷应为正电荷，A错；
从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力，速度逐渐减小，加速度增大，电势能逐渐增大；而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑斥力，速度逐渐增大，加速度减小，电势能逐渐减小，B错，C对；
由于a、c两点在同一等势面上，整个过程中，电场力不做功，D对.针对训练(多选)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
A.粒子必定带正电荷
B.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
C.粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能
D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可知此粒子带正电，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点的加速度大，B选项正确.
粒子从M点运动到N点，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故C选项错误，D选项正确.三、等分法确定等势点(等势线)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.因为UAC＝18V，UBC＝6V， ＝3，将AC线段三等分，使AM＝MN＝NC，则UAM＝UMN＝UNC＝6V，由此可知，φN＝3V，φM＝9V，B、N两点等电势，BN的连线即为等势线，那么电场线与BN垂直.电场强度的方向为电势降低的方向：斜向下.

四、电场与力学的综合例4如图5所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各平面电势已在图中标出，现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：
(1)小球应带何种电荷及其带电荷量；

(2)小球受到的合外力；(3)在入射方向上小球运动的最大位移sm.(电场足够大)

1.(等势面、电场线和运动轨迹的综合)
(多选)如图6所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知
A.三个等势面中，a的电势最高
B.带电质点通过P点时电势能较大
C.带电质点通过P点时动能较大
D.带电质点通过P点时加速度较大

2.(电势差、电场强度的计算)如图7所示，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC＝60°，＝20cm，把一个电荷量q＝10－5C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为－1.73×10－3J，则该匀强电场的电场强度的大小和方向为
A.865V/m，垂直AC向左
B.865V/m，垂直AC向右
C.1000V/m，垂直AB斜向上
D.1000V/m，垂直AB斜向下13.(电势、电势差、电场力做功的计算)如图8所示，a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻等势面间距离均为2cm，已知UAC＝60V，求：
(1)设B点电势为零，求A、C、D、P点的电势；(2)将q＝－1.0×10－10C的点电荷由A移到D，电场力所做的功WAD；(3)将q＝1.0×10－10C的点电荷由B移到C，再经过D最后回到P，电场力所做的功WBCDP.4.(电场与力学的综合)如图9所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好变为零，若此电荷在A点处的加速度大小为g，求：
(1)此电荷在B点处的加速度；