《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第6章第3課時 電場中的功能關(guān)系課件 魯科

2012高三物理復(fù)習(xí)課件（導(dǎo)與練福建）第6章第三課時電場中的功能關(guān)系1．理解電場力做功與電勢能變化的關(guān)系．2．對帶電粒子在電場中的運動，能用功能關(guān)系和能量守恒定律進行分析、解答．1．電場力做功與電勢能變化的關(guān)系(1)電場力做的功等于電勢能的減少量，即WAB＝EpA－EpB.(2)電荷在某點具有的電勢能等于電場力把它從該點移動到零電勢能位置時所做的功，即電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷無窮遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零．2．電場中的功能關(guān)系(1)若只有電場力做功，電勢能和動能之和保持不變．(2)若只有電場力和重力做功，電勢能和重力勢能、動能之和保持不變．(3)除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化．3．電場力做功的計算方法(1)由公式W＝Fscosα計算，此公式只適用于勻強電場，可變形為W＝qE·sE，其中sE為電荷初、末位置在電場方向上的距離．(2)由電場力做功與電勢能變化關(guān)系計算，WAB＝qUAB對任何電場都適用．(3)由動能定理計算：W電場力＋W其他力＝ΔEk.(對應(yīng)學(xué)生用書第80～81頁)1．如圖所示虛線為勻強電場中與場強方向垂直的等間距平行直線，兩粒子M、N質(zhì)量相等，所帶電荷的絕對值也相等．現(xiàn)將M、N從虛線上的O點以相同速率射出，兩粒子在電場中運動的軌跡分別如圖中兩條實線所示．點a、b、c為實線與虛線的交點．已知O點電勢高于c點電勢，若不計重力，則(

B

)A．M帶負電荷，N帶正電荷B．N在a點的速度與M在c點的速度大小相同C．N在從O點運動至a點的過程中克服電場力做功D．M在從O點運動至b點的過程中，電場力對它做的功不等于零解析：因為O點電勢高于c點電勢，可知場強方向豎直向下，正電荷受到的電場力向下，負電荷受到的電場力向上，可知M帶正電荷，N帶負電荷，故A錯；M運動到c點的過程中電場力做正功，N運動到a點的過程中電場力也做正功，且M、N所帶電荷量相等，勻強電場相等距離的等勢線間的電勢差相等，所以電場力做功相等，選項B正確、C錯；由于O、b兩點在同一等勢線上，故M在從O點運動到b點的過程中電場力做功為零，選項D錯．2．如圖所示，在一個粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個帶同種電荷的小物塊．由靜止釋放后，兩個物塊向相反方向運動，并最終停止．在物塊的運動過程中，下列表述正確的是(

A

)A．兩個物塊的電勢能逐漸減少B．物塊受到的庫侖力不做功C．兩個物塊的機械能守恒D．物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫侖力解析：由于兩電荷電性相同，則二者之間的作用力為斥力，因此在遠離過程中，庫侖力做正功，則電勢能逐漸減少，A正確，B錯誤；由于在運動過程中，有重力以外的力(庫侖力和摩擦力)做功，故機械能不守恒，C錯誤；在遠離過程中開始庫侖力大于摩擦力，后來庫侖力小于摩擦力，故D錯誤．電場力做功的的分析與計算算1．電場力做功的的計算方法(1)由公式W＝F·s·cosα計算，此公式式只適用于勻勻強電場，可可變形為：W＝qE·s·cosα.(2)由W＝qU來計算，此公公式適用于任任何形式的靜靜電場．(3)由動能定理來來計算：W電場力＋W其他力＝ΔEk.(4)由電勢能的變變化計算：W＝Ep1－Ep2.2．帶電粒子在電電場中做曲線線運動時正負負功的判斷(1)粒子速度方向向一定沿軌跡跡的切線方向向，粒子受力力方向一定沿沿電場線指向向軌跡凹側(cè)．．(2)電場力與速度度方向間夾角角小于90°，電場力做正正功，夾角大大于90°，電場力做負負功．利用W＝qU計算電場力的的功時，可將將q、U的正、負號一一起代入，計計算出的W也有正、負之之分，能表示示電場力做正正、負功；也也可以只代入入q、U的絕對值，然然后根據(jù)電場場力的方向和和電荷移動方方向判斷功的的正負．【例1】(12分)如圖所示，在在O點放置一個正正電荷．在過過O點的豎直平面面內(nèi)的A點，自由釋放放一個帶正電電的小球，小小球的質(zhì)量為為m、電荷量為q.小球落下的軌軌跡如圖中虛虛線所示，它它與以O(shè)為圓心心、R為半徑徑的圓圓(圖中實實線表表示)相交于于B、C兩點，，O、C在同一一水平平線上上，∠∠BOC＝30°°，A距離OC的豎直直高度度為h.若小球球通過過B點的速速度為為v，試求求：(1)小球通通過C點的速速度大大?。?2)小球由由A到C的過程程中電電場力力做的的功．．功是能能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的的量度度，要要分析析各種種能量量之間間的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，，首先先要弄弄清哪哪些力力做功功，弄弄清各各種能能量變變化與與各種種力做做功的的對應(yīng)應(yīng)關(guān)系系：電電勢能能的變變化等等于電電場力力所做做功的的負值值，動動能的的變化化等于于合外外力所所做的的功，，機械械能的的變化化等于于除重重力之之外的的力所所做的的功．．針對訓(xùn)訓(xùn)練11：如圖中中虛線線所示示為靜靜電場場中的的等勢勢面1、2、3、4，相相鄰鄰的的等等勢勢面面之之間間的的電電勢勢差差相相等等，，其其中中等等勢勢面面3的電電勢勢為為0.一帶帶正正電電的的點點電電荷荷在在電電場場力力的的作作用用下下運運動動，，經(jīng)經(jīng)過過a、b點時時的的動動能能分分別別為為26eV和5eV.當(dāng)這這一一點點電電荷荷運運動動到到某某一一位位置置，，其其電電勢勢能能為為－－8eV時，，它它的的動動能能為為()A．8eVB．15eVC．20eVD．34eV解析析：：由于于點點電電荷荷只只在在電電場場力力作作用用下下運運動動，，所所以以其其電電勢勢能能和和動動能能的的總總和和不不變變．．又又由由于于相相鄰鄰等等勢勢面面間間的的電電勢勢差差相相等等，，所所以以點點電電荷荷每每經(jīng)經(jīng)過過一一個個等等勢勢面面減減少少7eV的動能，，由此可可知點電電荷在等等勢面3時的動能能為12eV，即點電電荷電勢勢能和動動能的總總和為12eV.所以，當(dāng)當(dāng)電勢能能為－8eV時，其動動能的大大小為20eV.故選C.答案：C.電場中的的功能關(guān)關(guān)系及能能量守恒恒1．若只有電電場力做做功，電電勢能與與動能之之和保持持不變；；2．若只有有電場力力和重力力做功，，電勢能能、重力力勢能、、動能之之和保持持不變；；3．除重力力之外，，其他各各力對物物體做的的功等于于物體機機械能的的變化．．4．所有力力對物體體所做的的功，等等于物體體動能的的變化．．【例2】(2011年北京海海淀模擬擬)如圖所示示，水平平光滑絕絕緣軌道道MN的左端有有一個固固定擋板板，軌道道所在空空間存在在E＝4.0××102N/C、水平向向左的勻勻強電場場．一個個質(zhì)量m＝0.10kg、帶電荷荷量q＝5.0××10－5C的滑塊(可視為質(zhì)質(zhì)點)，從軌道(1)滑塊沿軌道向左做勻加速直線運動的加速度的大?。?2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中，電場力所做的功；(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能．思路點撥撥：分析滑塊塊的運動動過程，，結(jié)合電電場力做做功特點點及能量量守恒求求解．解析：(1)設(shè)滑塊沿沿軌道向向左做勻勻加速運運動的加加速度為為a此過程滑滑塊所受受合外力力F＝qE根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，解得a＝0.20m/s2(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中，電場力所做的功W1＝qEx1＝4.0×10－3J(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能等于滑塊由P點運動到Q點過程中電場力所做的功即ΔE＝qE(x1－x2)＝2.0×10－3J.答案：(1)0.20m/s2

(2)4.0×10－3J(3)2.0×10－3J針對訓(xùn)練練21：在場強大大小為E的勻強電電場中，，一質(zhì)量量為m、帶電荷荷量為＋＋q的物體以以某一初初速度沿沿電場的的反方向向做勻減減速直線線運動，，其加速速度大小小為0.8qEA．物體克服電場力做功qExB．物體的電勢能減少了0.8qExC．物體的電勢能增加了qExD．物體的動能減少了0.8qEx解析：物體所受電場力大小為Eq，物體沿電場的反方向運動x距離，電場力做負功Eqx，電勢能增加Eqx，故A、C正確，B錯誤，由物體加速度大小為0.8Eq/m得物體所受合外力大小為0.8Eq，合外力做負功0.8Eqx，動能減少0.8qEx，D正確．故選B.答案：B.(2010年天津理理綜，5)在靜電場場中，將將一正電電荷從a點移到b點，電場力做做了負功，則則(C)A．b點的電場強度度一定比a點大B．電場線方向向一定從b指向aC．b點的電勢一定定比a點高D．該電荷的動動能一定減小小【測控導(dǎo)航】考點題號1.電場力做功與電勢能變化1、2、3、42.動能定理的應(yīng)用6、83.功能關(guān)系、能量的轉(zhuǎn)化與守恒問題5、7、9、101．在真空中A、B兩點分別放置置等量異種電電荷，在電場場中通過A、B兩點的豎直平平面內(nèi)對稱位位置取一個矩矩形路徑abcd，如圖所示，，現(xiàn)將一電子子沿abcd移動一周，則則下列判斷正正確的是(D)A．由a→b電場力做正功功，電子的電電勢能減小B．由b→c電場力對電子子先做正功，，后做負功，，總功為零C．由c→d電子的電勢能能一直增大D．由d→a電子的電勢能能先減小后增增大，電勢能能總的增加量量為零解析：等量異種電荷荷電場線分布布如圖所示，，電子受力方方向與電場方方向相反，由由a→b電場力做負功功，電子的電電勢能增加，，A選項錯；由b→c電場力先做負負功，后做正正功，由對稱稱性可知，總總功為零，B選項錯誤；由由c→d電場力做正功功，電勢能減減小，C選項錯誤；由由d→a電場力先做正正功，后做負負功，電勢能能先減小后增增大，由對稱稱性可知，電電勢能總增加加量為零，D選項正確．2．勻強電場場中的三點點A、B、C是一個三角角形的三個個頂點，AB的長度為1m，D為AB的中點，如如圖所示．．已知電場場線的方向向平行于△△ABC所在平面，，A、B、C三點的電勢勢分別為14V、6V和2V，設(shè)場強大大小為E，一電荷量量為1×10－6C的正電荷從從D點移到C點電場力所所做的功為為W，則(A)A．W＝8×10－6JE>8V/mB．W＝6×10－6JE>6V/mC．W＝8×10－6JE≤8V/mD．W＝6×10－6JE≤6V/m3．如圖所示示，豎直放放置的勁度度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧簧，上端與與質(zhì)量為m的小球連接接，下端與與放在水平平桌面上的的質(zhì)量為M的絕緣物塊塊相連，小小球與彈簧簧絕緣，小小球帶正電電，帶電荷荷量為q，物塊、彈彈簧和小球球組成的系系統(tǒng)處于靜靜止?fàn)顟B(tài)，，現(xiàn)突然加加上一個豎豎直向上，，大小為E的勻強電場場，某時刻刻物塊對水水平面的壓壓力為零，，則從加上上勻強電場場到物塊對對水平面的的壓力為零零的過程中中，小球電電勢能改變變量的大小小為(A)4．(2011年江蘇省泰泰州市高三三模擬考試試)點電荷A、B是帶電荷量量為Q的正電荷，，C、D是帶電荷量量為Q的負電荷，，它們處在在一個矩形形的四個頂頂點上．它它們產(chǎn)生靜靜電場的等等勢面如圖圖中虛線所所示，在電電場中對稱稱的有一個個正方形路路徑abcd與ABCD共面)，如實線所所示，O為正方形與與矩形的中中心，則(C)A．取無窮遠遠處電勢為為零，則O點電勢為B．b、d兩點場強相等，電勢相等C．將電子沿正方形路徑a—d—c移動，電場力先做負功，后做正功D．將電子沿正方形路徑a—b—c移動，電場力先做負功，后做正功解析：①取無窮遠處電勢為零，則O點電勢為零，場強不為零，故A錯；②b、d兩點場強相等，電勢不相等，故B錯．③將電子沿正方形路徑a—d—c移動，電場力先做負功，后做正功，故C正確；④將電子沿正方形路徑a—b—c移動，電場力先做正功，后做負功，故D錯．5．一帶電油油滴在勻強強電場E中的運動軌軌跡如圖中中虛線所示示，電場方方向豎直向向下．若不不計空氣阻阻力，則此此帶電油滴滴從a運動到b的過程中，，能量的變變化情況為為(C)A．動能減小小B．電勢能增增加C．動能和電電勢能之和和減少D．重力勢能能和電勢能能之和增加加解析：該油滴從a運動到b的過程中，，根據(jù)其軌軌跡的彎曲曲趨勢，結(jié)結(jié)合力學(xué)中中質(zhì)點做曲曲線運動的的條件，可可以判斷電電場力一定定豎直向上上，且電場場力大于重重力，所以以油滴帶負負電荷．運運動過程中中合力向上上做正功，，根據(jù)動能能定理，油油滴動能變變大，A錯誤誤；；電電場場力力做做正正功功，，電電勢勢能能必必然然減減少少，，B錯誤誤；；根根6．如如圖圖所所示示，，帶帶等等量量異異號號電電荷荷的的兩兩平平行行金金屬屬板板在在真真空空中中A．粒子一定帶正電B．電場線方向一定豎直向上C．M點的電勢一定比N點的高D．粒子在N點的電勢能一定比在M點的大8．(2010年北北京京市市東東城城區(qū)區(qū)模模擬擬)如圖圖所所示示，，一一帶帶電電荷荷量量為為＋＋q、質(zhì)質(zhì)量