第2章　本章整合—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理必修三课件（18张PPT）

本章整合
电势能与电势差
答案:①静电力做功与路径无关
②W=qU
③电荷在电场中具有的势能
④W=-ΔEp
⑤Ep=qφ
⑥电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比
⑧沿电场线方向电势逐渐降低
⑨电场中两点之间电势的差值
⑩UAB=φA-φB
一、比值定义法
就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。
比值法定义的特点是被定义的物理量不随定义所用的物理量的变化而变化。
例1(多选)下列物理量中,用比值定义法定义的是(　　)
A.电场强度 B.电势
C.电势能 D.电容
答案:ABD
变式训练1用比值法定义物理量是物理学中一种很重要的思维方法,下列哪些公式是相关物理量的比值定义式(　　)
答案:C
二、电场线、等势面、粒子的轨迹问题
1.电场线的作用
(1)判断电场强度的方向
电场线上任意一点的切线方向即为该点电场强度的方向。
(2)判断静电力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同,负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反。
(3)判断电场强度的大小(定性)——电场线密处电场强度大,电场线疏处电场强度小,进而可判断电荷受静电力大小和加速度的大小。
(4)判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低,电场强度的方向是电势降低最快的方向。
2.电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系
一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,两者才会重合。
(1)电场线为直线;(2)粒子初速度为零,或初速度方向与电场线平行;(3)粒子仅受静电力作用或所受合力的方向与电场线平行。
例2(2019~2020学年陕西西安高二上期末)某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是(　　)
A.粒子可能带负电
B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度
C.粒子在A点的动能小于在C点的动能
D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能
解析:曲线运动物体,所受合力指向曲线的凹侧,且其受到的电场力方向要与等势面垂直,故粒子在A点受到的电场力斜向左下,又φA<φC,故粒子受到的电场力方向与电场强度方向一致,即粒子应该带正电,A错误;等差等势面越密的地方电场强度越大,故A点电场强度大于C点的电场强度,电荷在A点的加速度大于C点的加速度,故B错误;由于粒子带正电,由Ep=qφ可知,正电荷在电势越低的地方电势能越小,故粒子在A点的电势能小于在C点的电势能,D正确;粒子动能和势能总和不变,而粒子在A点的电势能小于C点的电势能,故粒子在A点的动能大于C点的动能,故C错误。
答案:D
变式训练2(2019~2020学年湖南长沙雅礼教育集团高二上期末考试)如图所示,实线是电场线,一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中,其速率—时间图像是选项中的(　　)
解析:电场线的疏密程度表示电场强度大小,A点电场线密集,故电场强度大,电场力大,故A点加速度大,所以粒子的加速度一直减小。由粒子的运动轨迹弯曲方向可知,带电粒子受电场力的方向大致斜向左上方,与电场强度方向相反,故粒子带负电,电场力做负功,速度慢慢减小,所以粒子做加速度减小的减速运动,故B正确。
答案:B
三、带电体(粒子)在静电力作用下的运动
1.力和运动的角度
带电体的运动情况取决于它的受力情况及初始状态,准确分析带电体的受力情况是解题的关键,通过受力分析可判断带电体的运动性质及运动轨迹。从力和运动的角度进行分析是解决带电体在电场中运动问题的最基本方法。
2.运动分解的角度
带电体在电场和重力场的复合场中,若做类平抛或其他曲线运动,都可以考虑分解的思想,把它分解为两个分运动,可使问题很快得到解决。
例3如图所示,水平地面上方分布着水平向右的匀强电场。一L形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中,管的水平部分长为l1=0.2 m,竖直部分长为l2=0.1 m,离水平地面的距离为h=5.0 m。一带正电的小球从管的上端口A由静止释放,小球与管间摩擦不计且小球通过管的弯曲部分(长度极短,可不计)时没有能量损失,小球在电场中受的静电力大小为重力的一半。求:
(1)小球运动到管口B时的速度大小;
(2)小球落地点与管的下端口B的水平距离。(g取10 m/s2)
代入数据可得vB=2.0 m/s。
(2)小球离开B点后,设水平方向的加速度为a,在空中运动的时间为t。
由以上各式代入数据可得x=4.5 m。
答案:(1)2.0 m/s　(2)4.5 m
变式训练3(多选)带电粒子以速度v0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中,如图所示,经过一段时间后,其速度变为水平方向,大小仍为v0,则一定有(　　)
A.电场力大于重力
B.电场力所做的功大于重力所做的功
C.粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小
D.电势能的减少量一定等于重力势能的增加量
解析:设粒子运动的水平位移、竖直位移大小分别为L、L',由
知L=L',C正确;由动能定理得qEL-mgL'=0,故mg=Eq,A、B错误;又重力势能的增加量为mgL',电势能的减少量为EqL,故D正确。
答案:CD