第2章 专题：电场性质的综合问题 课件 (共23张PPT)高一物理鲁科版（2019）必修三

(共23张PPT)
第2章　电势能与电势差
专题：电场性质的综合问题
2
学会运用牛顿第二定律、动能定理处理电场中动力学问题和能量问题。
1
进一步掌握电场强度、电势、电势差、电势能及电场力做功之间的关系。
难点
重点
电场强度、电势、电势差及
电势能之间的关系
观察与思考
电场强度 电势 电势差 电势能
意义 描述静电力的性质 描述电场能的性质 描述静电力做功的本领 描述电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量
公式 E＝___ φ＝___ UAB＝____ Ep＝φq
关系 (1)电场强度为零的地方电势不一定为零 (2)电势为零的地方电场强度不一定为零 (3)电势为零，电势能一定为零(均填“一定”或“不一定”)
联系 (1)匀强电场中UAB＝Ed(d为A、B两点沿电场强度方向上的距离)
(2)电势沿着电场强度方向降低最快
(3)UAB＝φA－φB，φ＝ ，WAB＝qUAB，WAB＝EpA－EpB
1.(2022·四川省泸县第一中学高二开学考试)关于静电场，下列说法正确的是
A.将负电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定增加
B.在同一个等势面上的各点，电场强度的大小必然是相等的
C.无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处，静电力做的
正功越多，电荷在该点的电势能越大
D.电势下降的方向就是电场强度的方向
√
负电荷在电势低的地方电势能较大，将负电荷由电势低的地方移到电势高的地方，电势能一定减小，选项A错误；
在同一个等势面上的各点，电场强度的大小不一定是相等的，例如等量异种点电荷连线的中垂线上各点，选项B错误；
静电力做功多少等于电势能的减小量，则无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处，静电力做的正功越多，电荷在该点的电势能越大，选项C正确；
电势下降最快的方向就是电场强度的方向，选项D错误。
2.(多选)(2023·天津市第二南开中学期中)图甲中直线PQ表示电场中的一条电场线，质量为m、电荷量大小为q的带负电粒子仅在静电力作用下沿电场线向右运动，经过P点时速度为v0，到达Q点时速度减为零，粒子运动的v－t图像如图乙所示。下列判断正确的是
A.Q点电势高于P点电势
B.P点电场强度大于Q点电场强度
C.P、Q两点间的电势差为
D.带负电的粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能
√
√
由题图乙知带电粒子的速度减小，受到向左的静电力，粒子带负电，故电场线方向向右，P点电势一定高于Q点电势，故A错误；
由题图乙可知，粒子在P处的加速度大于在Q处的加速度，故P处的电场强度大于Q处的电场强度，故B正确；
负电荷在电势低的地方电势能大，故粒子在P点的电势能一定小于在Q点的电势能，故D错误。
电场中的动力学和能量问题
观察与思考
1.用动力学观点解决带电体在电场中的运动问题
(1)带电的物体在电场中除了受到电场力作用，还可能受到其他力的作用，如重力、弹力、摩擦力等，在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态(静止或做匀速直线运动)；物体所受合外力也可能不为零，做匀变速运动或变加速运动。
(2)处理这类问题，就像处理力学问题一样，首先对物体进行受力分析(包括电场力)，再明确其运动状态，最后根据所受的合外力和所处的状态选择相应的规律解题。
(3)相关规律：
①力的平衡条件，即F合＝0。
②牛顿第二定律：F合＝ma。
③运动学公式，如匀变速直线运动速度公式、位移公式等，平抛运动知识、圆周运动知识等。
2.用能量观点解决带电体在电场中的运动问题
(1)静电力做功的计算
(2)电场中常见的几种功能关系
①静电力做功等于带电体电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。
②合外力做功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔEk，这里的W合指合外力做的功。
③如果只有静电力做功，则动能和电势能之间相互转化，二者总和不变，即ΔEk＝－ΔEp。
3.如图所示，带电荷量为Q的正电荷(可视为点电荷)固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C点，斜面上有A、B两点，且A、B和C在同一直线上，A到C的距离为L，B为AC的中点。现将一带电小球从A点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度恰好为零，已知带电小球在A点处的加速度大小为 ，静电力常量为k，重力加速度为g，求：
(1)小球运动到B点时的加速度大小；
设沿斜面向下为正方向，
带电小球在A点时由牛顿第二定律得：
带电小球在B点时由牛顿第二定律得：
(2)B和A两点间的电势差(用k、Q和L表示)。
由A点到B点对小球运用动能定理得
4.(2023·福建省南平市高二期中)一带负电的粒子从电场中的A点运动到B点，该过程中，粒子受到的电场力做的功为W1(W1>0)，粒子受到的重力做的功为W2(W2>0)，除重力和电场力外的其他力做的功为W3(W3<0)。关于该过程中功与能量变化的关系，下列说法正确的是
A.电势能增加了W1
B.重力势能增加了W2
C.机械能变化了W1＋W3
D.动能的变化量是W1＋W2－W3
√
粒子受到的电场力做正功为W1，则电势能减小了W1，选项A错误；
粒子受到的重力做正功为W2，则重力势能减小了W2，选项B错误；
机械能变化量等于除重力外的其他力做功，则机械能变化了W1＋W3，选项C正确；
合外力做功等于动能变化量，则动能的变化量是W1＋W2＋W3，选项D错误。
5.(2022·广东第二师范学院附属中学高二期中)如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周最低点。现有一质量为m、电荷量大小为q的套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为 。
(1)求小球滑至C点时的速度的大小；
根据点电荷的电场分布特点可知，B、C所在的
圆是一个等势面，
因B、C两点电势相等，故小球从B到C的过程中静电力做功为零。
对小球从B到C过程应用动能定理，有
(2)求A、B两点间的电势差；
对小球从A到B过程应用动能定理，有
(3)若以C点为参考点(零电势点)，试确定A点的电势。
又UAC＝φA－φC，φC＝0，