靜電場(chǎng)中的能量單元復(fù)習(xí)【典例精析+知識(shí)精講】 高二物理備課精研課件 （2019人教版必修第三冊(cè)）

10.6靜電場(chǎng)中的能量單元復(fù)習(xí)第十章靜電場(chǎng)中的能量電荷的電勢(shì)能與電荷量之比跟電荷無關(guān)；該比值由電場(chǎng)及該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置決定。一、知識(shí)梳理與整合1、電勢(shì)能和電勢(shì)電場(chǎng)與重力場(chǎng)類比電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)電勢(shì)能電勢(shì)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。WAB

＝

EpA

－

EpB靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)具有的電勢(shì)能,等于把電荷從電場(chǎng)中這一點(diǎn)移動(dòng)到0勢(shì)能位置,電場(chǎng)力所做的功.

一、知識(shí)梳理與整合2、電勢(shì)差UAB=A－BUAB=－UBA⑴電勢(shì)差也叫電壓UBA=B－A⑵電勢(shì)差是標(biāo)量。它的正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的高低。⑶電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)電勢(shì)差的另一種表述電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB等于電場(chǎng)力所做功WAB與試探電荷所帶電荷量q的比值。

電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫等勢(shì)面（或等勢(shì)線）(1)在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力不做功。(2)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直。⑶兩個(gè)等勢(shì)面一定不相交。一、知識(shí)梳理與整合3、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系從力的角度：從能的角度：（d為A、B兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離）

UAB=EdAB

一、知識(shí)梳理與整合4、電容器的電容一、知識(shí)梳理與整合5、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)：法一:利用運(yùn)動(dòng)和力的觀念法二:利用功和能的觀念

（1）偏轉(zhuǎn)距離：（2）偏轉(zhuǎn)角度：1、電場(chǎng)線、等勢(shì)線、運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合問題二、知識(shí)·方法·策略電場(chǎng)線的特點(diǎn)是有方向，其他兩種線沒有方向，有時(shí)電場(chǎng)線的方向也可能未知。軌跡只有一條線，其他兩種線都可能是多條線同時(shí)出現(xiàn)。解決該類問題應(yīng)熟練掌握以下知識(shí)及規(guī)律(1)帶電粒子所受合力(往往僅為靜電力)指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)。(2)某點(diǎn)速度方向?yàn)檐壽E切線方向。(3)電場(chǎng)線或等差等勢(shì)面密集的地方場(chǎng)強(qiáng)大?！纠}1】(多選)一粒子從A點(diǎn)射入電場(chǎng)，從B點(diǎn)射出，電場(chǎng)的等勢(shì)面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢(shì)面彼此平行，不計(jì)粒子的重力。下列說法正確的有(

)A.粒子帶負(fù)電荷B.粒子的加速度先不變，后變小C.粒子的速度不斷增大D.粒子的電勢(shì)能先減小，后增大二、知識(shí)·方法·策略解析：

BC

2、電場(chǎng)中的功能關(guān)系二、知識(shí)·方法·策略⑴靜電力做功的計(jì)算方法①由公式W＝qElcosα計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。②由WAB＝qUAB計(jì)算，此公式適用于任何電場(chǎng)。③由電勢(shì)能的變化計(jì)算：WAB＝EpA－EpB。④由動(dòng)能定理計(jì)算：W靜電力＋W其他力＝ΔEk。⑵電場(chǎng)中的功能關(guān)系①如果只有靜電力做功，則動(dòng)能和電勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能(Ek)和電勢(shì)能(Ep)的總和守恒，即：a:ΔEp＝－ΔEk。b:靜電力做正功，電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減少。②除靜電力之外其他力做正功，動(dòng)能和電勢(shì)能之和變大；除靜電力之外其他力做負(fù)功，動(dòng)能和電勢(shì)能之和變小。③如果只有靜電力、重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，則電勢(shì)能和機(jī)械能之和保持不變。④如果只有靜電力做功，機(jī)械能一定不守恒。2、電場(chǎng)中的功能關(guān)系二、知識(shí)·方法·策略⑶電勢(shì)能增、減的判斷方法①做功判斷法―→靜電力做正功，電勢(shì)能減小；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。②公式法―→由Ep＝qφp，將q、φp的大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式，Ep的正值越大，電勢(shì)能越大，Ep的負(fù)值越小，電勢(shì)能越大。③能量守恒法―→在電場(chǎng)中，若只有靜電力做功時(shí)，電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，反之，電勢(shì)能增加。④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。二、知識(shí)·方法·策略解析：

【例題2】如圖所示，在O點(diǎn)放置一個(gè)正電荷，在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn)自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中虛線所示，它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn)，O、C在同一水平線上，∠BOC＝30°，A距離OC的豎直高度為h。若小球通過B點(diǎn)的速度為v，試求：(1)小球通過C點(diǎn)的速度大??；(2)小球由A到C的過程中電勢(shì)能的增加量。

3、電場(chǎng)的相關(guān)圖像二、知識(shí)·方法·策略1．φ-—x圖像(1)可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小，并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(2)φ-—x圖線的斜率的絕對(duì)值等于場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，其切線的斜率為零；斜率的正、負(fù)代表場(chǎng)強(qiáng)的方向。(3)分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而分析WAB的正負(fù)，然后做出判斷，或直接用Ep＝qφ判斷。2．E-—x圖像(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。(2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；E<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向。(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差，“面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定。(4)在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目中，可進(jìn)一步確定粒子的電性、動(dòng)能變化、電勢(shì)能變化等情況。3、電場(chǎng)的相關(guān)圖像二、知識(shí)·方法·策略

二、知識(shí)·方法·策略解析：

【例題3】(多選)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)為零，ND段中的C點(diǎn)電勢(shì)最高，則(

)A.q1一定帶正電，q2一定帶負(fù)電B.A、N點(diǎn)的電勢(shì)為零，場(chǎng)強(qiáng)也為零C.C點(diǎn)電勢(shì)不為零，但場(chǎng)強(qiáng)為零D.N、C間場(chǎng)強(qiáng)的方向沿x軸負(fù)方向ACD根據(jù)沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來越低，可以判斷q1一定帶正電，q2一定帶負(fù)電，A正確；A點(diǎn)是異種點(diǎn)電荷連線上的點(diǎn)，電勢(shì)為零，但電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，B錯(cuò)誤；C點(diǎn)在ND段電勢(shì)最高，過C點(diǎn)作切線，其斜率為零，場(chǎng)強(qiáng)為零，C正確；在NC段，由于電勢(shì)沿CN方向越來越低，故電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，D正確。【例題4】靜電透鏡是利用靜電場(chǎng)使電子束會(huì)聚或發(fā)散的一種裝置。如圖所示為該透鏡工作原理示意圖，虛線表示這個(gè)靜電場(chǎng)在xOy平面內(nèi)的一簇等勢(shì)線，等勢(shì)線形狀相對(duì)于x軸、y軸對(duì)稱，且相鄰兩等勢(shì)線的電勢(shì)差相等。圖中實(shí)線為某個(gè)電子通過電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的軌跡示意圖，關(guān)于此電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)過程中，下列說法正確的是(

)A.a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)B.電子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度C.電子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)的動(dòng)能D.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能二、知識(shí)·方法·策略解析：

根據(jù)合力指向軌跡內(nèi)側(cè)和電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直可知，電子在y軸左側(cè)受到一個(gè)斜向右下方的靜電力，所以在y軸左側(cè)電場(chǎng)線指向左上方，故a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)等差等勢(shì)線的疏密知道b處的電場(chǎng)線密，場(chǎng)強(qiáng)大，電子的加速度大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大，可知電子在a處的電勢(shì)能大于在b處的電勢(shì)能，從a到b電子的電勢(shì)能一直減小，則電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，靜電力始終做正功，動(dòng)能增加，故C錯(cuò)誤，D正確。D1、一個(gè)電子只在靜電力作用下從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的軌跡如圖虛線所示，圖中一組平行實(shí)線可能是電場(chǎng)線也可能是等勢(shì)面，則以下說法正確的是(

)A.無論圖中的實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都比b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小B.無論圖中的實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，a點(diǎn)的電勢(shì)都比b點(diǎn)的電勢(shì)高C.無論圖中的實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能都比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小D.如果實(shí)線是等勢(shì)面，電子在a點(diǎn)的速率一定大于在b點(diǎn)的速率若圖中實(shí)線是電場(chǎng)線，電子所受的靜電力水平向右，電場(chǎng)線方向水平向左，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)低；若實(shí)線是等勢(shì)面，由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，電子所受靜電力方向向下，則電場(chǎng)線方向向上，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)高，故B錯(cuò)誤。不論圖中實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面，該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，a點(diǎn)和b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，故A錯(cuò)誤。如果圖中實(shí)線是電場(chǎng)線，電子所受的靜電力水平向右，靜電力對(duì)電子做正功，電子電勢(shì)能減小，電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能大，故C錯(cuò)誤。如果圖中實(shí)線是等勢(shì)面，電子所受靜電力方向向下，靜電力對(duì)電子做負(fù)功，則電子在b點(diǎn)動(dòng)能較小，即電子在a點(diǎn)的速率一定大于在b點(diǎn)的速率，故D正確。D2、(多選)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平。a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零，則小球a(

)A.從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B.從N到P的過程中，速率先增大后減小C.從N到Q的過程中，電勢(shì)能一直增加D.從P到Q的過程中，動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量小球a從N到Q的過程中，重力不變，庫侖力F逐漸增大，庫侖力F與重力的夾角逐漸變小，因此，F(xiàn)與mg的合力逐漸變大，A錯(cuò)誤；從N到P的過程中，重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力時(shí)，速率最大，B正確；從N到Q，F(xiàn)一直做負(fù)功，電勢(shì)能一直增加，C正確；從P到Q，根據(jù)能量守恒知電勢(shì)能的增加量和重力勢(shì)能的增加量之和等于動(dòng)能的減少量，所以電勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量，D錯(cuò)誤。CD3靜電場(chǎng)在x軸上的場(chǎng)強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷(

)A.在x2和x4處電勢(shì)能相等B.由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程