云南省德宏州梁河县高中物理 第一章 静电场 1.8 电场能的性质学案（无答案）新人教版选修3-1（通用）

学案1.8习题课：电场能的性质 1.理解电势能、电势差、电势、等势面的概念.2.能求解电场力做的功和电场中的电势.3.掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系【例题与变式】一、电势、电势能、电场力做功的综合分析计算电场力做功的方法，常见的有以下几种：(1)利用电场力做功与电势能的关系求解，WABEpAEpB.(2)利用WFd求解，此公式只适用于匀强电场(3)利用公式WABqUAB求解(4)利用动能定理求解例1如图1所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷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qQ，ABh，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两点间的电势差图1二、电场线、等势面和运动轨迹等方面的综合1已知等势面的形状分布，根据电场线与等势面相互垂直可以绘制电场线2由电场线和等差等势面的疏密，可以比较电场强度大小，从而确定电场力或者加速度的大小3由电荷的运动轨迹可以判断电荷受力方向；由力和速度方向的关系确定电场力做功的正负，从而判断电势能和动能的变化情况例2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在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()图2AO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，电场力做功为零三、等分法确定等势点(等势线)根据“匀强电场中，任意方向上，平行且相等的两个线段之间的电势差相等”，先确定电势相等的点，画出等势面；根据电场线和等势面的关系，画出电场线例3如图3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A15 V，B3 V，C3 V，试确定场强的方向，并画出电场线图3四、电场与力学的综合问题带电体在电场中的平衡问题和一般的平衡问题相同，在原有受力分析的基础上增加了电场力，根据带电体在电场中的平衡情况列出平衡方程当带电体在电场中做加速运动时，可用牛顿运动定律和动能定理求解例4竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成角时小球恰好平衡，如图4所示请问：图4(1)小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？【目标检测】1(等势面、电场线和运动轨迹的综合)如图5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()图5A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、电势能大小的判断)如图6所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种电荷Q、Q，虚线是以Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称，下列判断不正确的是()图6A四个点中c的电势最低Bb、d两点电势相同C将一试探电荷q从c点沿圆周移至a点，q的电势能减少D b、d两点的电场强度相同3(由等势面定电场线)如图7所示，A、B、C三点都在匀强电场中，已知ACBC，ABC60，20 cm，把一个电荷量q105 C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1.73103 J，则该匀强电场的电场强度的大小和方向为()图7A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直AC向右C1 000 V/m，垂直AB斜向上D1 000 V/m，垂直AB斜向下4(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2 cm，已知UAC60 V，求：图8(1)设B点电势为零，求A、C、D、P点的电势；(2)将q1.01010 C的点电荷由A移到D，电场力所做的功WAD；(3)将q1.01010 C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.5(电场中的动力学问题)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：图9(1)此电荷在B点处的加速度；(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)【课后巩固】1下列关于电势和电势能的说法正确的是()A电荷在电场中电势越高的地方电势能也越大B电荷在电场中电势越高的地方，电荷量越大，所具有的电势能也越大C在正点电荷电场中的任意一点处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D在负点电荷电场中的任意一点处，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能2.如图1所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点，a、b电势分别为a5 V、b3 V下列叙述正确的是()图1A该电场在c点处的电势一定为4 VBa点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbC一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D一正电荷运动到c点时受到的电场力方向由c指向a3.等量异号点电荷的连线和中垂线如图2所示，现将一个带负电的试探电荷先从图中的a点沿直线移动到b点，再从b点沿直线移动到c点，则试探电荷在此全过程中()图2A所受电场力的方向不变B所受电场力的大小恒定C电势能一直减小D电势能先不变后减小4.如图4所示，两个等量异种点电荷的连线和其中垂线上有a、b、c三点，下列说法正确的是()图4Aa点电势比b点电势高Ba、b两点的场强方向相同，b点场强比a点场强大Cb点电势比c点电势高，场强方向相同D一个电子仅在电场力作用下不可能沿如图所示的曲线轨迹从a点运动到c点5如图5所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知()图5A带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小B带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大D带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小6一带电粒子沿图6中曲线穿过一匀强电场中的等势面，且四个等势面的电势关系满足abcd，若不计粒子所受重力，则()图6A粒子一定带正电B粒子的运动是匀变速运动C粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大7.如图7所示，匀强电场中有一平行四边形abcd，且平行四边形所在平面与场强方向平行其中a10 V，b6 V，d8 V，则c点电势为()图7A10 V B4 VC7 V D8 V8.如图9所示，虚线方框内为一匀强电场，A、B、C为该电场中的三个点已知A12 V，B6 V，C6 V试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线9匀强电场的场强为40 N/C，在同一条电场线上有A、B两点，把质量为2109 kg、带电荷量为2109 C的微粒从A点移到B点，电场力做了1.5107 J的正功求：(1)A、B两点间的电势差UAB；(2)A、B两点间的距离；(3)若微粒在A点具有与电场线同向的速度为10 m/s，在只有电场力作用的情况下，求经过B点的速度