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文檔簡介
1、第六章 電場一、考綱內(nèi)容主題內(nèi)容要求電場物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒靜電現(xiàn)象的解釋點電荷庫侖定律靜電場電場強度、點電荷的場強電場線電勢能、電勢電勢差勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系帶電粒子在勻強電場中的運動示波管常見的電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系二、真題采點1(2010年全國高考)關(guān)于靜電場,下列結(jié)論普遍成立的是 ( )A電場強度大的地方電勢高,電場強度小的地方電勢低B電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關(guān)C在正電荷或負電荷產(chǎn)生的靜電場中,場強方向都指向電勢降低最快的方向D將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點,電場力做功這零解析:在正電荷的電場中,離正電荷近,電場強度大
2、,電勢高,離正電荷遠,電場強度小,電勢低;而在負電荷的電場中,離正電荷近,電場強度大,電勢低,離負電荷遠,電場強度小,電勢高,A錯誤。電勢差的大小決定于兩點間距和電場強度,B錯誤;沿電場方向電勢降低,而且速度最快,C正確;場強為零,電勢不一定為零,如從帶正電荷的導體球上將正電荷移動到另一帶負電荷的導體球上,電場力做正功。答案:C2(2010年天津高考)在靜電場中,將一正電荷從a移動到b點,電場力做了負功,則 ( )Ab點的電場強度一定比a點大 B電場線方向一定從b指向aCb點的電勢一定比a點高 D該電荷的動能一定減小解析:正電荷從a移動到b點,電場力做了負功,電勢能增加,說明b點的電勢一定比a
3、點高,選項C正確。電場強度的大小與電勢的高低無關(guān),無法確定, A錯誤。b點的電勢比a點高,即a、b在不同的等勢面上,但電場線方向不一定從b指向a,B錯誤。雖然電荷的電勢能增加,如有重力做功,該電荷的動能不一定減小,D錯誤。答案:C3(2010年上海高考)三個點電荷電場的電場線分布如圖所示,圖中a、b兩點處的場強大小分別為Ea、Eb,電勢分別為ja、jb,則 ( )AEaEb,jajbBEaEb,jajbCEaEb,jajbDEaEb,jajb解析:根據(jù)電場線的疏密表示場強大小,沿電場線電勢降落(最快),選項C正確。答案:C4.(2010年廣東高考)右圖是某一點電荷的電場線分布圖,下列表述正確的
4、是( ) Aa點的電勢高于b點的電勢 B該點電荷帶負電 Ca點和b點電場強度的方向相同 Da點的電場強度大于b點的電場強度 解析:本題考查電場線的有關(guān)知識。由電場線特點可知,這是負點電荷產(chǎn)生的電場,B正確;以點電荷為圓心,同一圓周上,電勢相等,以點電荷為圓心,a點為圓周一點做圓交過b點的電場線為a,則:,由順著電場線電勢降低知:因而:,A不正確;a點電場線比b點密,因而EaEb,a、b兩點的電場線的方向不同,C不正確,D正確。答案:BD5(2012年廣東高考20)圖5是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后,分落在收集板中央的兩側(cè),對礦粉分離的過程,下列表述正確的有(
5、 )BDA帶正電的礦粉落在右側(cè)B電場力對礦粉做正功C帶負電的礦粉電勢能變大D帶正電的礦粉電勢能變小解析:不管帶正電還是負電,電場力做正功,電勢能減小,正電荷受的電場力向左故在左邊,負電荷在右邊,A、C不正確,B、D正確。答案:BD。三、考情分析1本單內(nèi)容在高考中一直是命題的重點,注重綜合能力考查,常常結(jié)合力的平衡、運動學、牛頓運動定律、功和能及磁場等構(gòu)成綜合試題,用來考查綜合能力。2.預計在2013年本章高考試題主要集中在兩個大的方面:一是電場的描述,涉及電場強度、電場線、電勢差、電勢、平行板電容器形成的勻強電場,此方面重點考查對基本概念的建立、物理規(guī)律的確切含義、物理規(guī)律的適用條件等知識點的
6、理解。二是電場力、電場力做功、電勢能的變化,還有帶電粒子在電場中的加速和信軒,將電場的概念、規(guī)律與牛頓運動定律、功能關(guān)系等有機的結(jié)合起來。重點考查分析綜合能力。3.本章是高考中的主干內(nèi)容,常常通過選擇題考查電場概念和性質(zhì)等,綜合題往往與力學和磁場知識相結(jié)合,考查學生的綜合能力,是考試的熱點。第一講 電場的力的性質(zhì)一、奪分必知(一)電荷及電荷守恒定律1.在自然界中存在兩種電荷即正電荷和負電荷,電荷的帶電量稱為電荷量,其國際單位為庫侖,簡稱庫,符號C元電荷的電量為:e1.610-19C2.使物體帶電叫做起電,使物體帶電的三種方式為接觸帶電、摩擦起電和感應(yīng)起電。帶電粒子所帶電荷量是元電荷的整數(shù)倍。3
7、.電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,這叫做電荷守恒定律。摩擦起電、接觸起電和感應(yīng)起電的本質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移。(二)庫侖定律:1.點電荷:點電荷是一種理想化模型,當帶電體本身的大小和形狀對研究的問題影響不大時,可以將帶電體視為點電荷。點電荷是一種科學的抽象,真正的點電荷是不存在的,這個特點類似于力學中質(zhì)點的概念。2.庫侖定律的內(nèi)容:真空中兩個點電荷間的相互作用力,跟兩點電荷的電荷量乘積成正比,跟點電荷間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。數(shù)學表達式 其中比例常數(shù)k叫做靜電力常量, K=9109Nm2/C23.適應(yīng)條件:(1)
8、真空中;(2)點電荷。(三)電場強度1.定義:在電場中放入一個試探電荷q,它所受到的電場力F跟它所帶電荷量q的比值叫做該點的電場強度。公式,此公式適用于一切電場。2.矢量性:場強的矢量,規(guī)定某點的場強正電荷在該點受到的電場力方向一致,那么負電荷的受力方向與該點場強的方向相反。3.電場強度的決定式 (只適用于點電荷的電場) (只適用于勻強電場)4.孤立的點電荷在真空中形成的電場是非均勻電場,其決定式,場強的方向在該點和點電荷的連線上。5.場強的疊加:當某一區(qū)域的電場是由幾個電場疊加而產(chǎn)生的時候,電場中某點的場強等于各個電場單獨在該點的場強的矢量和,遵循平行四邊形定則。(四)電場線1.電場線概念:
9、為了直觀形象地描述電場中各點場強的強弱及方向,在電場中畫出一系列的曲線,曲線上各點的切線方向表示該點的場強方向,曲線的疏密程度表示電場的強弱2.電場線的特點:始于正電荷(或無窮遠處),終于負電荷(或無窮遠處);任何兩條電場線都不相交3.要熟悉以下幾種典型電場的電場線的分布孤立正、負點電荷周圍的電場;等量異種電荷和等量同種電荷的周圍產(chǎn)生的電場;勻強電場。二、點例分析采點一:庫侖定律例1. 有兩個點電荷各帶電量為Q,相距為L,它們之間的作用力為F。把兩個點電荷上帶的電量分別轉(zhuǎn)移給兩個半徑都為r的金屬球,兩球心間的距離仍為L,這時兩球間的作用力為F,則A. FFB. FFC. FFD.無法確定兩力的
10、關(guān)系解析:答案C。由于同種電荷的排斥作用,金屬球的帶電量向兩側(cè)偏離設(shè)偏移量設(shè)為a,根據(jù)庫侖定律有。總結(jié)庫侖定律的適用條件:只適用于真空中兩上靜止點電荷間的相互作用力或者靜止點電荷對運動點電荷的作用力的計算,實際帶電體間的距離遠大于帶電體的幾何尺寸時才可將它看成點電荷。采點二:電場的疊加例2(2011年吉安模擬)如圖所示,A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五個點,在這些點上各固定一個點電荷,除A點處的電荷量為-q外,其余各點處的電荷量均為+q,則圓心O處( )A場強大小為,方向沿OA方向B場強大小為,方向沿AO方向C場強大小為,方向沿OA方向D場強大小為,方向沿AO方向解析:先假定在A
11、點放上的是q的點電荷,則O點的電場強度為零,即B、C、D、E四個點電荷的電場強度方向沿OA向上,大小為,再利用電場的矢量疊加算得A點的q與B、C、D、E四個點電荷的電場疊加。答案:C總結(jié):電場的疊加:多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場場強的矢量和。采點三:電場線例3.用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點的強弱。在如圖13-4-1中,左邊是等量異種點電荷形成電場的的電場線,右邊是場中的一些點:O是電荷連線的中點,E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點,B、C和C、D也相對O對稱。則( )AB、C兩點場強大小和方向都相同 BA、D兩點場強大小相等,方向相反CE、O、F三點比較
12、,O的場強最弱 DB、O、C三點比較,O點場強最弱 解析:注意等量異種點電荷形成的電場的對稱性。B、C兩點電場線疏密程度相同,且電場方向一致;A、D兩點電場線疏密程度相同、且電場強度方向一致;E、O、F三點中O點電場線最密;B、O、C三點比較,O點電場線最疏。答案AD。總結(jié):1電場線的性質(zhì)理解:(1)電場線的切線方向反映的是電場強度的方向,電場線的疏離程度反映的是電場強度的大小。(2)電場線不是客觀存在的一種物質(zhì),而是我們?nèi)藶榈禺嫵龅男蜗竺枋鲭妶龇植嫉妮o助工具。(3)帶電粒子在電場中做直線運動的三個條件:電場線為直線;電荷初速度為零,或速度方向與電場線平行;電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向
13、與電場線平行。三、過關(guān)奪分(一)單項選擇題1.如圖所示,懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電荷量不變的小球A.在兩次實驗中,均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B.當B到達懸點O的正下方并與A在同一水平線上,A處于受力平衡時,懸線偏離豎直方向的角度為,若兩次實驗中B的電荷量分別為q1和q2,分別為分別為30和45。則為 ( )A2 B3 C2 D3答案:C解析:由庫侖定律得,又r=lsin,F(xiàn)=Gtan,由以上各式可解得.,因G、l、qA不變,則,故C正確。2如圖所示,真空中O點有一點電荷,在它產(chǎn)生的電場中有a、b兩點,a點的場強大小為Ea,方向與ab連線成60角,b點的場強大小為Eb,
14、方向與ab連線成30角.關(guān)于a、b兩點場強大小Ea、Eb的關(guān)系,以下結(jié)論正確的是 ()AEa BEaEb CEaEb DEa3Eb答案:D解析:由題圖可知,rbra,再由E可知,故D正確.3如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O點為半圓弧的圓心,MOP60.電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點,這時O點電場強度的大小為E1;若將N點處的點電荷移至P點,則O點的場強大小變?yōu)镋2,E1與E2之比為 ()A12 B21 C2 D4答案:B解析:M、N處的等量異種電荷在O點產(chǎn)生的場強大小相同,故每個電荷產(chǎn)生的場強大小均為,則當N點處的點電荷移至P點時,O點場強如圖所示,合
15、場強大小為E2,則,B正確.(二)雙項選擇題4.兩個相同的金屬小球,帶電量之比為17,相距為r(r遠大于小球半徑),兩者相互接觸后再放回原來的位置上,則它們間的庫侖力可能為原來的()A. B. C. D.答案:CD解析:可設(shè)原來的帶電量分別為q和7q,則原來的庫侖力大小為,但由于題目沒有說明兩個帶電小球的電性,故庫侖力可能是引力,也可能是斥力.分別討論兩種情況:若是兩個帶同種電荷的小球,則接觸后總電量為8q,平均分配,兩球各帶4q電量,分開后庫侖力為;若是兩個帶異種電荷的小球,則接觸后總電量為6q,平均分配,兩球各帶3q電量,分開后庫侖力為.故答案選C和D.5如圖所示,圖中實線是一簇未標明方向
16、的由點電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點,若帶電粒子在運動過程中只受電場力作用,根據(jù)此圖可做出的正確判斷是()A帶電粒子所帶電荷的正、負B點電荷所帶電荷的正、負C帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大D帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大答案:CD解析:因電場線方向未知,故點電荷電性無法判斷,B錯;由帶電粒子的運動軌跡可判斷,電場力的方向一定沿電場線向左,由a到b點,電場力做負功,故vavb,a點處的電場線密,電場強度大,故帶電粒子在a點的加速度大,但因不知電場線方向,故粒子的電性無法判斷,故A錯誤,C、D正確.6如圖所示,A、B為兩個固定的等量的同
17、種正電荷,在它們連線的中點處有一個可以自由運動的正電荷C,現(xiàn)給電荷C一個垂直于連線的初速度v0,若不計電荷C所受的重力,則關(guān)于電荷C運動過程中的速度和加速度情況,下列說法正確的是()A加速度始終增大B加速度先增大后減小C速度始終增大,最后趨于無窮大D速度始終增大,最后趨于某有限值答案:BD解析:可以判斷電荷C所受A、B兩電荷的庫侖力的合力與初速度v0方向相同,庫侖力做正功,故電荷C的速度始終增大,最終加速度為零,速度趨于某個有限值,D正確,C錯誤;在AB連線的中垂線上,電場強度先增大后減小,故電荷C的加速度先增大后減小,故B正確,A錯誤.(三)綜合題7如圖所示,絕緣水平面上靜止著兩個質(zhì)量均為m
18、、電荷量均為+Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點),它們間的距離為r,與水平面間的動摩擦因數(shù)均為,求:(1)A受的摩擦力為多大?(2)如果將A的電荷量增至+4Q,兩物體開始運動,當它們的加速度第一次為零時,A、B各運動了多遠距離?答案:(1);(2) 。解析:(1)由A受力平衡,得:A受的摩擦力為(2)當加速度第一次為零時,庫侖力和滑動摩擦力大小相等,則,。8在場強為E的勻強電場中,取O點為圓心, r為半徑作一圓周,在O點固定一電荷量為Q的點電荷,a、b、c、d為相互垂直的兩條直線和圓周的交點.當把一檢驗電荷q放在d點恰好平衡(如圖所示,不計重力).問:(1) 勻強電場場強E的大小、方向如何?
19、(2)檢驗電荷q放在點c時,受力Fc的大小、方向如何?(3)檢驗電荷q放在點b時,受力Fb的大小、方向如何?答案:(1)k方向由db (2)k方向與ac成45角斜向左下(3)2k 方向由db.解析:(1)由題意可知:F1k F2qE 由F1F2,所以qEk,Ek,勻強電場方向由db(2)檢驗電荷放在c點:EcEk 所以FcqEck,方向與ac方向成45角斜向左下(如圖所示)(3)檢驗電荷放在b點:EbE2E2E2k 所以FbqEb2k,方向由db. 四、最新考題模擬(一)單項選擇題1(河南許昌市2012屆高三上學期四校聯(lián)考20)電場強度的定義式為,下列說法正確的是( )A該定義式只適用于點電荷
20、產(chǎn)生的電場BF是檢驗電荷所受到的力,q是產(chǎn)生電場的電荷電量C電場強度與F成正比與q成反比D由該定義式可知,場中某點電荷所受的電場力大小與該點場強的大小成正比答案:D解析:電場的強弱是由源電荷來決定的,與檢驗電荷無關(guān),定義式適合任何電場,只有D正確。PNOM2(2010年海南高考)如右圖,M、N和P是以為直徑的半圈弧上的三點,O點為半圓弧的圓心,電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點,這時O點電場強度的大小為;若將N點處的點電荷移至P點,則O點的場場強大小變?yōu)椋c之比為 ( )A B C D答案:B解析:依題意,每個點電荷在O點產(chǎn)生的場強為,則當N點處的點電荷移至P點時,O點場強如圖
21、所示,合場強大小為,則,B正確。4.(江西省臨川一中等2012屆高三聯(lián)考)如圖所示,直線上固定兩個正點電荷A與B,其中B帶+Q的電量,C、D兩點將AB連線三等分,現(xiàn)使一個帶負電的粒子從C點開始以某一速度向右運動,不計粒子的重力,并且已知該負電荷在CD間運動的速度v與時間t的關(guān)系圖象,則A點電荷的帶電量可能是( )A.+Q B.+2Q C.+3Q D.+4Q答案:D 解析:根據(jù)v-t圖象可知,該負電荷在CD間運動的電場力逐漸減小,到D點時速度減為零,加速度為零,合外力也為零,根據(jù)平衡條件有,代入數(shù)據(jù),可得QA=+4Q。本題答案為D。(二)雙項選擇題5下列說法中正確的是 ( )A電場強度是描述電場
22、的力的性質(zhì)的物理量,它僅由電場自身性質(zhì)來決定B在真空中以點電荷為圓心,為半徑的球面上各處場強相等CE=K/R2這公式對任何靜電場都成立D點電荷在電場中受到的電場力的大小、方向,除了和電場有關(guān)外,還和點電荷所帶的電荷量及帶電性質(zhì)有關(guān)答案:AD6.。如圖所示,在粗糙絕緣的水平面上有一物體A帶正電,另一帶正電的點電荷B在外力作用下沿著以A為圓心的圓弧由P到Q緩慢地從A的上方經(jīng)過,若此過程中A始終靜止,A、B兩物體可視為質(zhì)點且只考慮它們之間的庫侖力作用.則下列說法正確的是()A物體A受到地面的支持力先增大后減小B物體A受到地面的支持力保持不變C物體A受到地面的摩擦力先減小后增大D庫侖力對點電荷B先做正
23、功后做負功答案:AC解析:點電荷B沿以A為圓心的圓弧運動時,它們間的庫侖力F的大小不變,間距不變,故庫侖力對點電荷B不做功,D錯誤;設(shè)庫侖力與豎直方向間夾角為,則NAmgFcos,fAFsin,隨先減小后增大,NA先增大后減小,fA先減小后增大,故A、C均正確,B錯誤.7已知如圖,帶電小球A、B的電荷分別為QA、QB,OA=OB,都用長L的絲線懸掛在O點。靜止時A、B相距為d。為使平衡時AB間距離減為d/2,可采用以下哪些方法 ( )A將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的2倍B將小球B的質(zhì)量增加到原來的8倍C將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半D將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半,同時將小球
24、B的質(zhì)量增加到原來的2倍 答案:BD解析:由受力圖可以得出:,而,因此。8如圖所示,兩質(zhì)量均為m的小球A和B分別帶有q和q的電量,被絕緣細線懸掛,兩球間的庫侖引力小于球的重力mg.現(xiàn)加上一個水平向右的勻強電場,待兩小球再次保持靜止狀態(tài)時,下列結(jié)論正確的是()A.懸線OA向右偏,OA中的張力大于2mgB.懸線OA向左偏,OA中的張力大于2mgC.懸線OA不發(fā)生偏離,OA中的張力等于2mgD.懸線AB向左偏,AB線的張力比不加電場時要大答案:CD解析:首先應(yīng)用整體法對AB整體受力分析,懸線OA張力為2mg,并且OA處于豎直方向,選項C正確,A、B錯誤;然后再采用隔離法以B為研究對象分析,懸線AB向
25、左偏,其張力為電場力、庫侖力與重力的合力,比不加電場時要大,選項D正確,故答案為C、D.(三)綜合題9. 如圖所示,質(zhì)量為、電荷量為的帶電小球拴在一不可伸長的絕緣輕細繩一端,繩的另一端固定于點,繩長為?,F(xiàn)加一個水平向右的勻強電場,小球靜止于與豎直方向成角的A點。已知重力加速度為。求:(1)所加電場的場強E的大??;(2)若將小球拉起至與點等高的B點后無初速釋放,則小球經(jīng)過最低點C時,繩對小球拉力的大小。答案:(1);(2)3mg mg。解析:(1)在A點由小球受力平衡得 (2)由B到C點過程由動能定理得 小球做圓運動在C點有: 聯(lián)立得10在光滑絕緣的水平面上,用長為2L的絕緣輕桿連接兩個質(zhì)量均為
26、m的帶電小球A和B.A球的帶電荷量為2q,B球的帶電荷量為3q,組成一帶電系統(tǒng)如圖6328所示,虛線MP為AB兩球連線的垂直平分線,虛線NQ與MP平行且相距為4L.最初A球和B球分別靜止于虛線MP的兩側(cè),距MP的距離均為L,且A球距虛線NQ的距離為3L.若視小球為質(zhì)點,不計輕桿的質(zhì)量,在虛線MP、NQ間加上水平向右的勻強電場E后,求:(1)B球剛進入電場時,A球與B球組成的帶電系統(tǒng)的速度大小(2)帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零時所需的時間以及B球電勢能的變化量答案:(1) (2) 6EqL解析:(1)帶電系統(tǒng)剛開始運動時,設(shè)加速度為a1,由牛頓第二定律得:a1球B剛進入電場時,帶電系統(tǒng)的速
27、度為v1,有v2a1L求得v1 (2)對帶電系統(tǒng)進行分析,假設(shè)球A能達到NQ,且A球到達NQ時電場力對系統(tǒng)做功為W1,有W12qE3L(3qE2L)0,故帶電系統(tǒng)速度第一次為零時,球A恰好到達NQ設(shè)球B從靜止到剛進入電場的時間為t1,則t1,解得:t1 球B進入電場后,帶電系統(tǒng)的加速度為a2,由牛頓第二定律得:a2顯然,B球進入電場后帶電系統(tǒng)做勻減速運動設(shè)減速所需時間為t2則有t2,求得t2 .可知,帶電系統(tǒng)從靜止運動到速度第一次為零時所需的時間為:tt1t23 ,B球電勢能增加了:EpE3q2L6EqL第二講 電場的能的性質(zhì)一、奪分必知(一)靜電力做功(1)特點:靜電力做功與路徑無關(guān),只與初
28、、末位置有關(guān).(2)計算方法.W=qEd,只適用于勻強電場,其中d為沿電場方向的距離.WAB=qUAB,適用于任何電場.(二)電勢能(1)定義:電荷在電場中具有的勢能.(2)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系.電場力做的功等于電勢能的減小量,即WAB=EpA-EpB=-Ep.(三)電勢(1)定義:在電場中電荷從A點移到參考點O時電場力所做的功與該電荷電量的比值.(2)定義式:(3)標矢性:電勢是標量,有正負之分,其正(負)表示該點電勢比零電勢高(低).(4)相對性:電勢具有相對性,同一點的電勢因選取參考點的不同而不同.(5)在靜電場中,沿電場線的方向,電勢逐漸降低.(四)電勢差(1)定義:電荷在電場
29、中,由一點A移到另一點B時,電場力做的功WAB與移動的電荷的電荷量q的比值.(2)定義式:UAB=.(3)電勢差與電勢的關(guān)系:UAB=,UAB=-UBA.(4)影響因素:電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定,與移動的電荷q及電場力做的功WAB無關(guān),與零電勢點的選取無關(guān).(五)勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系電勢差與場強的關(guān)系式:UAB=Ed,其中d為電場中兩點間在場強方向上的距離.二、點例分析采點一:與電場有關(guān)的功能關(guān)系例1.下列說法中錯誤的是 ( )A.重力做功與路徑無關(guān),與移動物體的初末位置的豎直高度差有關(guān),即WAB=mghABB.電場力做功與路徑無關(guān),與移動電荷的初末位置的電勢差有關(guān),即WA
30、B=qUABC.重力對物體做正功,其重力勢能減少,做負功,則重力勢能增加D.電場力對正電荷做正功,正電荷電勢能減少,對負電荷做正功,負電荷電勢能增加解析:無論正電荷還是負電荷,只要電場力做正功,電荷具有的電勢能就減少,若電場力做負功,電荷具有的電勢能就增加,故D錯誤.由功能關(guān)系可知,電場力、重力做功均與路徑無關(guān),做正功時對應(yīng)的勢能減少,反之則增加,A、B、C均正確.答案:D【總結(jié)】重力、電場力、彈簧的彈力有個共同的特點:做功均與路徑無關(guān),當這幾種力做(負)功時,相應(yīng)的重力勢能、電勢能、彈性勢能減小(增大),做多少(負)功,勢能就減?。ㄔ龃螅┒嗌佟_@些力叫保守力。采點二:通過電場線比較電勢的高低
31、例2.(2012廣州模擬)在圖中,實線和虛線分別表示等量異種點電荷的電場線和等勢線,則下列有關(guān)P、Q兩點的相關(guān)說法中正確的是 ( ) A.兩點的場強等大、反向 B.P點電場更強C.兩點電勢一樣高 D.Q點的電勢較低解析:由兩點電荷的電場線和等勢線知,P、Q在同一等勢面上,故電勢相等,C對D錯;由電場線的疏密知,Q點的場強大于P點的場強,A、B錯誤.答案:C【總結(jié)】電場線的程度反映的是電場強度的大小,而電場線的方向反映的是電勢升降的趨勢,在靜電場中,順著電場線的方向,電勢逐漸降低。采點三:與粒子運動軌跡有關(guān)的功能關(guān)系例3.如圖所示,一帶電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中,在電場力作用下形成圖
32、中所示的運動軌跡.M和N是軌跡上的兩點,其中M點是軌跡的最右點.不計重力,下列表述正確的是( )A.粒子在M點的速率最大B.粒子所受電場力沿電場方向C.粒子在電場中的加速度不變D.粒子在電場中的電勢能始終在增加解析:根據(jù)做曲線運動的物體所受合力指向軌跡的凹側(cè)的特點,再結(jié)合電場力的特點可知粒子帶負電,即受到的電場力方向與電場線方向相反,B錯;從N點到M點電場力做負功,粒子做減速運動,電勢能增加,當達到M點后電場力做正功,粒子做加速運動,電勢能減小,則粒子在M點的速度最小,A、D錯;在整個過程中粒子只受電場力,根據(jù)牛頓第二定律可知加速度不變,C正確.答案:C【總結(jié)】帶電粒子在電場中的運動軌跡問題是
33、電場中的一個難點,在判斷時得抓住三點:做曲線運動的物體所受合力指向軌跡的凹側(cè);帶正(負)電的帶電粒子受到的電場力與電場強度方向一致(相反);若只有電場力做正(負)功,則電勢能將減小(增大),帶電粒子的動能增大(減?。?。采點四:與電場力做功的綜合問題例4.(2012年宿遷模擬)如圖所示,在豎直平面內(nèi)一個帶正電的小球質(zhì)量為m,所帶的電荷量為q,用一根長為L不可伸長的絕緣細線系在一勻強電場中的O點.勻強電場方向水平向右,分布的區(qū)域足夠大.現(xiàn)將帶正電小球從O點右方由水平位置A點無初速度釋放,小球到達最低點B時速度恰好為零.(1)求勻強電場的電場強度E的大小.(2)若小球從O點的左方由水平位置C點無初速
34、度釋放,則小球到達最低點B所用的時間t是多少?解析:(1)對小球由A到B的過程,由動能定理得0=mgLqEL,所以 (2)小球由C點釋放后,將做勻加速直線運動,小球做勻加速直線運動的加速度為a 所以答案:(1) ;(2) ??偨Y(jié):(1)實際帶電體往往必須考慮重力和電場力;(2)若求解的問題不要求解具體的時間及運動的細節(jié),則優(yōu)先考慮用動能定理求解;但若要求求解具體時間,通常用牛頓運動定律求解。三、過關(guān)奪分(一)單項選擇題1. 某靜電場的電場線分布如圖所示,圖中P、Q兩點的電場強度的大小分別為EP和EQ,電勢分別為P和Q,則 ( )A.EPEQ,PQB.EPEQ,PQC.EPQD.EPEQ,PQ;根據(jù)電場線的疏密可以判斷電場的強弱,可知EPEQ,故選A. 2.如圖所示,在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑R=0.1 m的圓,P為圓周上的一點,O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負方向的勻強電場,場強大小E=100 V/m,則
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