课程基本信息
课例编号
2020QJ11WLRJ015
学科
物理
年级
高二
学期
第一学期
课题
静电场中的能量复习
教科书
书名：普通高中教科书《物理》必修第三册
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2019年6月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
学习目标
梳理本章知识点，形成知识结构；
体会本章核心素养
课前学习任务
回答下面问题，回顾本章主要知识
为什么要研究静电场中的能量？
静电力做功有什么特点？
和“重力做功与重力势能的关系”类比，静电力做功与电势能变化有怎样的关系？
和定义电场强度的方式类比，如何定义电势？
什么是电势差？
静电力做功与电势差有什么关系？
电势差与电场强度有什么关系？
什么是电容器？
如何用物理量之比定义电容？
带电粒子在静电场中如何加速？
带电粒子在静电场中如何偏转？
课上学习任务
【学习任务一】
填写各个物理量之间关系
【学习任务二】
利用物理量之比定义的物理量
物理量定义式单位例：电场强度EN/C………………
【学习任务三】
例1．如图所示，两平行金属板相距为d，电势差为U，一个电子从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回。已知OA相距为h，电子质量为m，电子的电荷量为e，试计算此电子在O点射出时的速度。
例2．如图表示某电场等势面的分布情况。
如果把电子从b等势面移动到e等势面，静电力做功是多少？
在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷，试比较它们所受静电力的大小和电势能的大小。
例3.是否存在如图所示的电场，电场线相互平行，但间距不相等？请说明理由。
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1．课程基本信息
课例编号
2020QJ11WLRJ015
学科
物理
年级
高二
学期
第一学期
课题
静电场中的能量复习
教科书
书名：普通高中教科书《物理》必修第三册
出版社：人民教育出版社
出版日期：2019
年6
月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
1．如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v-t图像如图乙所示。
（1）请判断该负电荷在A、B两点电势能的大小以及A、B两点电势的高低。
（2）比较A、B两点电场强度的大小。
2．是否存在如图所示的电场，电场线相互平行，但间距不相等？请说明理由。
3．如图所示，三个同心圆是点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点。已知这三个圆的半径关系为
rC－rB＝rB－rA，且这三点在同一条电场线上。
现将一个电荷量q为1.6×10-6
C的电荷从A点移到C点，其电势能减少1.92×10-5
J，若取C点的电势为0，A点的电势为多少？
UAB和UBC是否相等？
4.
有一个平行板电容器，电容是1.5×10-4
μF，
所带电荷量为6×10-8
C。如果两板间的距离为1
mm，电容器两极板间的电场强度是多少？
5.
如图所示，将带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷连线的中垂线从A点移动到B点，再沿连线从B点移动到C点。在此全过程中，试探电荷所受的静电力如何变化？所经过各点处的电势如何变化？试探电荷的电势能如何变化？
6.
如图所示，在匀强电场中，将电荷量为
－6×10-6
C的点电荷从电场中的A点移到B点，
静电力做了－2.4×10-5
J
的功，再从B
点移到C
点，静电力做了1.2×10-5
J
的功。已知电场的方向与
△
ABC
所在的平面平行。
（1）A、B
两点间的电势差
UAB
和
B、C
两
点间的电势差
UBC
分别为多少？
（2）如果规定B点的电势为
0，则A点和C点的电势分别为多少？
（3）请在图中画出过B点的电场线方向，并说明理由。
7.
如图所示，单刀双掷开关S原来跟2相接，从t＝0开始，开关改接1，得到流过电路中P点的电流随时间变化的I-t图像（图甲），电容器两极板的电势差UAB随时间变化的图像（图乙）。t＝2
s时，把开关改接2，
请在I-t图像和UAB-t图像中画出之后2
s时间内图像的大致形状。
参考答案
1．答案：（1）
（2）
解析：
由v-t图像可知，负电荷从A点加速运动到B点，所以电场强度方向由B指向A，沿着电场线方向电势降低，所以；根据可知，负电荷在电势高的地方电势能小，所以。（方法二：负电荷加速运动，静电力做正功，电势能减小，所以；根据，负电荷在电势高的地方电势能小，所以。）
由v-t图像可知，负电荷从A点加速运动到B点，加速度越来越小，则电场强度越来越小，所以。
2．解析：
不存在。
如果存在这样的电场，根据等势面的特点，它的等势面AC、BD如图所示，A、B两点的电势差UAB应该等于C、D两点的电势差UCD。
从图中很明显可以看出A、B两点的距离dAB等于C、D两点的的距离dCD。而A、B间的电场强度大于C、D间的电场强度。根据U＝Ed，可得UAB大于UCD。
这与前面的结论相矛盾。所以电场线相互平行，但间距不等的电场是不存在的。
3．答案：12
V，不相等
解析：
由电势的定义有，
点电荷电场中AB段的电场强度大于BC段的电场强度，由U＝Ed分析知，UAB>UBC。
本题运用U＝Ed定性分析，需注意不可想当然地认为距离相等的等势面之间电势差就一定相等。
4．答案：
解析：
因为和
所以
5．答案：
从A点移动到B点，静电力增大，方向垂直于A、B连线向上；从B点移动到C点，静电力增大，方向沿B、C连线指向正点电荷Q。从A点移动到B点，电势不变；从B点移动到C点，
电势升高。从A点移动到B点，电势能不变；从B点移动到C点，电势能减少。
解析：
由等量异种点电荷的电场分布情况知，带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷连线的中垂线从A点移动到B点，试探电荷所受的静电力逐渐增大，方向不变，一直垂直于A、B连线向上；试探电荷再沿连线从B点移动到C点，试探电荷所受的静电力增大，方向不变，一直沿B、
C连线指向正点电荷Q。从A点移动到B点，电势不变；从B点移动到C点，电势逐渐升高。带负电的试探电荷从A点移动到B点，静电力不做功，电势能不变；从B点移动到C点，静电力做正功，电势能逐渐减少。
6．答案：（1）4
V，－2
V
；（2）4
V，2
V
；（3）如图所示。
解析：
（1）A、B两点间的电势差为。
B、C两点间的电势差为。
（2）因为UAB＝φA－φB，UBC＝φB－φC，而φB＝0，所以φA＝4
V，φC＝2
V。
（3）由于匀强电场中沿电场线方向电势均匀变化，所以A、B连线中点的电势为2
V，连接该中点与C点即为等势线。电场线与等势线垂直且指向电势低的等势线，因此过B点的电场线方向如图所示。
7．答案：
