第六章 第2节 电场能的性质的描述精要.doc

第六章 第2节 电场能的性质的描述 【例1】(2011·扬州模拟)研究表明，无限大的均匀带电平面在周围空间会形成与平面垂直的匀强电场.现有两块无限大的均匀绝缘带电平面，一块带正电，一块带负电，把它们正交放置如图所示，单位面积所带电荷量的数值相等.图中直线A1B1和A2B2分别为带正电的平面和带负电的平面与纸面正交的交线，O为两交线的交点.则图中能正确反映等势面分布情况的是( ) 【答案】选A. 【详解】求各区域合场强→画合场强电场线→画等势面，如图①②③所示. 【例2】(2011·镇江模拟)匀强电场中有a、b、c三点.在以它们为顶点的三角形中，∠a＝30°、∠c＝90°.电场方向与三角形所在平面平行.已知a、b和c点的电势分别为(2- ) V、 (2+ ) V和2 V.该三角形的外接圆上最低、最高电势分 别为( ) A.(2- ) V、(2+ ) V B.0 V、4 V C.(2- ) V、(2+ ) V D.0 V、V 【答案】选B. 【详解】如图， 根据匀强电场的电场线与等势面是平行等间距排列，且电场线与等势面处处垂直，沿着电场线方向电势均匀降低，分析ba方向的电势变化及电势差可得，Uba= = V，所以b、a中点O的电势为=2 V. ab的中点O，即为三角形的外接圆的圆心，因为，故Oc为等势面，MN为电场线，方向为MN方向，UOP=UOa= V，又因为UOP=ERcos30°，UON =ER，所以UON∶UOP=2∶，故UON=2 V，N点电势为零，为最低电势点，同理M点电势为4 V，为最高电势点.所以正确答案为B. 【例3】(12分)一个不带电的金属板，表面有很薄的光滑绝缘层，与水平方向成θ角放置.金属板上B、C两点间的距离为L，在金属板上方的A点固定一个带电荷量为+Q的点电荷，金属板处在+Q的电场中.已知A、B、C三点在同一竖直平面内，且AB水平，AC竖直，如图所示.将一个带电荷量为+q(q Q，q对原电场无影响)可看做点电荷的小球，从B点无初速释放，如果小球质量为m，下滑过程中带电荷量不变，求： (1)小球在B点的加速度； (2)下滑到C点时的速度. 【答案】(1)gsinθ (2) 【详解】(1)由于金属板处在点电荷Q形成的电场中达到静电平衡时，金属板表面是一个等势面，金属板表面处的电场线与金属板表面垂直，带电小球在沿金属板下滑的过程中，所受电场力与金属板表面垂直.则小球所受的合外力为F=mgsinθ，所以小球沿金属板表面做初速度为零的匀加速直线运动，故小球在B点的加速度为a=gsinθ. (6分) (2)根据运动学公式v2-v02=2ax可得： (2分) C点的速度为vC= (4分)或者根据机械能守恒得：mgLsinθ= mvC2 所以vC= 【巩固练习】 1.（2011·四川理综·T21）m的带正电小球由空中A点无初速自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t秒小球又回到A点.不计空气阻力且小球从末落地，则（ ） A.整个过程中小球电势能变化了mg2t2 B.整个过程中小球动量增量的大小为2mgt[ C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2 D.从A点到最低点小球重力势能变化了mg2t2 【答案】选BD. 【详解】运动过程如上图所示，加电场之前与加电场之后，小球的位移大小是相等的.由运动学公式得.对加电场之后的运动过程应用动能定理得，对此前的过程有机械能守恒，以及运动学公式.由以上各式联立可得，即整个过程中小球电势能减少了，A错；动量增量为，可知B正确；从加电场开始到小球运动到最低点时，，C错；由运动学公式知，以及，则从A点到最低点小球重力势能变化量为，D正确. 2..（2011·大纲版全国·T17）通常一次闪电过程历时约02～O3s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅40～80μ，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为×v，云地间距离约为l km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60μ。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是闪电电流的瞬时值可达到1×A B．整个闪电过程的平均功率约为l×W C．闪电前云地间的电场强度约为l×106V D.整个闪电过程向外释放的能量约为6× 【答案】选AC 【详解】在 60μs的短暂时间内的平均电流就可以当作瞬时电流，所以A正确；，因为题目中告诉正个闪电过程的时间是0.2-0.3s而不是60μs.所以B错误；闪电前电场强度，C正确；整个闪电过程向外释放的能量大约是，所以D错误。 ．（2011·上海高考物理·T14）