高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量综合与测试复习课件ppt

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【核心速填】①电场力做功与路径无关,只与被移动电荷的电荷量有关　②WAB=-ΔEpBA=EpA-EpB　 ③Ep=qφ　 ④E= 　⑤C= ⑥C=______
一、 电场的能的性质描述【典例】把带电荷量2×10-8 C的正点电荷从无限远处移到电场中A点,要克服电场力做功8×10-6 J,若把该电荷从无限远处移到电场中B点,需克服电场力做功2×10-6 J,求:(1)A点的电势。(2)A、B两点的电势差。(3)把2×10-5 C的负电荷由A点移到B点电场力做的功。
【解析】(1)正点电荷从无限远处移到电场中A点,要克服电场力做功8×10-6 J,所以EpA=8×10-6 J。φA= V=400 V。(2)EpB=2×10-6 J,φB= V=100 V。由电势差定义:UAB=φA-φB=300 V。(3)把2×10-5 C的负电荷由A点移到B点电场力做的功为:WAB=q2UAB=-2×10-5×300 J=-6×10-3 J。答案:(1)400 V　(2)300 V　(3)-6×10-3 J
【方法技巧】1.电势能的大小判断与计算:(1)根据Ep=qφ计算,并可判断:电势越高处,正电荷具有的电势能越大,负电荷具有的电势能越小,反之亦然。(2)根据静电力做功与电势能变化的关系WAB=EpA-EpB判断。这是判断电势能如何变化最基本、最有效的方法。
2.计算静电力做功的四个常用方法:(1)根据W=qU计算,该公式适用于任何电场。(2)根据力学中功的定义式W=Fscsθ=qEscsθ计算,但它只适用于匀强电场中恒力的情况。(3)根据功能关系来求,即WAB=EpA-EpB。(4)根据动能定理求,即W电+W其他=ΔEk,此法一般用来求解不易计算的静电力做功情况。
【素养训练】1.地球表面附近某区域存在大小为150 N/C、方向竖直向下的电场。一质量为1.00×10-4 kg、带电量为-1.00×10-7 C的小球从静止释放,在电场区域内下落10.0 m。对此过程,该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2,忽略空气阻力)(　　)A.-1.50×10-4 J和9.95×10-3 ×10-4 J和9.95×10-3 JC.-1.50×10-4 J和9.65×10-3 ×10-4 J和9.65×10-3 J
【解析】选D。对带电小球受力分析,如图所示,在此过程中,电场力对小球做负功,小球的电势能增大,故该小球的电势能的改变量ΔEp=-qEh=1.50×10-4 J;根据动能定理可得小球的动能的改变量ΔEk=mgh+qEh=9.65×10-3 J,D正确,A、B、C错误。
2.(多选)静电场中,一带电粒子仅在静电力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则(　　)A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受静电力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行
【解析】选A、C。粒子仅在静电力作用下由静止开始运动,运动过程中,静电力可能先做正功后做负功,速度可能先增大后减小,A正确;若电场线为曲线,则粒子运动的轨迹与电场线不重合,B错误;由能量守恒定律知动能与电势能之和恒定,而粒子在N点有动能或动能为0,则粒子在N点的电势能不可能高于在M点的电势能,C正确;粒子在N点所受静电力的方向沿电场线切线方向,与轨迹切线不一定平行,D错误。
3.如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为φM、φN,粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是(　　) A.vM