人教版高中物理必修第三册精品课件 第10章 静电场中的能量 习题课三 带电粒子在电场中的运动、图像问题及电场中的功能问题.ppt

规律总结处理电场中能量问题的基本方法在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律,有时也会用到功能关系。

(1)应用动能定理解决问题需研究合力的功(或总功)。

(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化。

(3)应用功能关系解决该类问题需明确静电力做功与电势能改变之间的对应关系。(4)有静电力做功的过程机械能一般不守恒,但机械能与电势能的总和可以不变。学以致用4.如图所示,用长为l的绝缘细线拴一个质量为m、电荷量为+q的小球(可视为质点),细线的另一端悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场中。将小球拉至使悬线呈水平的A点后由静止释放,小球从A点开始向下摆动,当细线转过60°角时,小球到达B点,小球的速度恰好为零,重力加速度为g。(1)求B、A两点间的电势差UBA。(2)求电场强度E的大小。三电场中几种常见的图像知识讲解1.v-t图像。当带电粒子只受静电力时,从v-t图像上能确定粒子运动的加速度方向、大小变化情况,进而可判定粒子运动中经过的各点的电场强度方向、电场强度大小、电势高低及电势能的变化情况。2.φ-x图像。(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。3.Ep-x图像。(1)根据电势能的变化可以判断静电力做功的正负,电势能减少,静电力做正功;电势能增加,静电力做负功。(2)根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示静电力的大小。4.E-x图像。(1)E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E0表示电场强度沿x轴正方向;E0表示电场强度沿x轴负方向。(2)在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差,两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。(3)在这类题目中,还可以由E-x图像画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。典例剖析【例5】在某静电场中建立Ox轴,x轴上各点的电场强度均与x轴共线,x轴上各点的电势φ随坐标x变化的关系图像如图所示。图线上P点为图线拐点,P点切线与x轴交点处坐标为x2,现让一电子从坐标原点O以初速度v0沿x轴正方向运动。已知电子的质量为m,电荷量绝对值为e,不计电子重力,无穷远处电势为零,下列说法正确的是()A.电场方向沿x轴负方向B.电子先沿x轴正方向做加速运动后沿x轴正方向做减速运动,经x1处时速度最大C.电子向x轴正方向运动的过程中,电势能逐渐减小D.若电子最远能到达x3处,则x3处的电势为答案:D学以致用5.半径为R、均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场,电场强度大小沿半径分布如图所示,图中E0已知。过球心同一直线上的A、B两点离球心的距离分别为2R、3R。下列说法正确的是()?A.A、B两点的电场强度大小之比是3∶2B.把一正试探电荷从A点移到B点电势能增加C.从球面到A点的电势差小于A、B两点间的电势差D.从球心到球面,电势降低答案:D随堂训练1.如图所示,空间有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,只受静电力和重力作用,沿图中虚线由A运动至B,其能量变化情况是()A.动能减少,重力势能增加,电势能减少B.动能减少,重力势能增加,电势能增加C.动能不变,重力势能增加,电势能减少D.动能增加,重力势能增加,电势能减少答案:B解析:微粒沿直线运动,受到的静电力水平向左,合力与v0反向,A→B静电力做负功,电势能增加,选项A错误。重力、静电力都做负功,重力势能、电势能都增加;合力与v0反向,对微粒做负功,动能减少,选项B正确,C、D错误。2.一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示,在该匀强电场中,有一个带负电粒子于t=0时刻由静止释放,若带电粒子只受静电力作用,则下列说法正确的是(假设带电粒子不与板相碰)()A.带电粒子只向一个方向运动B.0~2s内,静电力做功等于0C.4s末带电粒子回到原出发点D.2.5~4s内,静电力做功等于0答案:D解析:画出带电粒子速度v随时间t变化的图像如图所示v-t图线与时间轴所围“面积”表示位移,可见带电粒子不是只向一个方向运动,4s末带电粒子不能回到原出发点,选项A、C错误。2s末速度不