高中物理新教材同步必修第三册课件+讲义 第10章 专题强化4 电场中的功能关系及图像问题

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高中物理新教材同步课件必修第三册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。专题强化4　电场中的功能关系及图像问题第十章　静电场中的能量1.会利用功能关系、能量守恒定律分析电场综合问题.2.理解E－x、φ－x、Ep－x图像的意义，并会分析有关问题.【学习目标】【内容索引】探究重点提升素养专题强化练TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG探究重点　提升素养1一、电场中的功能关系1.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.2.静电力做功等于带电体电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.3.只有静电力做功时，带电体电势能与机械能的总量不变，即Ep1＋E机1＝Ep2＋E机2.例1　质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，重力加速度为g，在小球下落h的过程中A.小球的重力势能减少了2mghB.小球的动能增加了2mghC.静电力做负功2mghD.小球的电势能增加了3mgh√解析　带电小球受到向上的静电力和向下的重力，据牛顿第二定律F合＝F电－mg＝2mg，得F电＝3mg，在下落过程中静电力做功W电＝－3mgh，重力做功WG＝mgh，总功W＝W电＋WG＝－2mgh，根据做功与势能变化关系可判断：小球重力势能减少了mgh，电势能增加了3mgh，根据动能定理，小球的动能减少了2mgh，故选D.例2　如图1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点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为－q、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2 .求：(1)小球滑到C点时的速度大小；图1解析　因为B、C两点电势相等，故小球从B到C运动的过程中静电力做的功为零.(2)若以C点为零电势点，试确定A点的电势.解析　小球从A到C，重力和静电力均做正功，又根据静电力做功与电势能的关系：W电＝EpA－EpC＝－qφA－(－qφC).二、电场中的图像问题1.v－t图像例3　(2021·湖南衡阳八中高二期末)如图2甲是某电场中的一条电场线，a、b是这条线上的两点，一负电荷只受静电力作用，沿电场线从a运动到b.则在这个过程中，电荷的速度—时间图像如图乙所示，请比较a、b两点电势的高低和场强的大小A.φa>φb，EaEb D.φa>φb，Ea>Eb图2√解析　负电荷从a运动到b，由速度—时间图像得到负电荷做加速运动，故静电力方向向右，因负电荷受到的静电力方向与场强方向相反，故场强方向向左，沿场强方向，电势降低，故φa<φb；因为图线的斜率增大，故加速度增大，因此由a到b静电力增大，所以电场强度增大，即EavA，故静电力对粒子做正功，电势能减小，所以C、D正确.2.(多选)(2020·云南民族大学附属中学期中)如图2所示，在等量正电荷形成的电场中，画一正方形ABCD，对角线AC与两点电荷连线重合，两对角线交点O恰为电荷连线的中点.下列说法正确的是A.B、D两点的电场强度及电势均相同B.A、B两点间的电势差UAB与C、D两 点间的电势差UCD相等C.一质子由B点沿B→O→D路径移至D 点，电势能先增大后减小D.一电子由C点沿C→O→A路径移至A点，静电力对其先做负功后做正功1234567891011√√√图2解析　B、D两点的电场强度方向相反，故两点的电场强度不可能相同，选项A错误；根据对称性，A、C两点的电势相等，B、D两点的电势相等，故A、B两点间的电势差UAB与C、D两点间的电势差UCD相等，选项B正确；1234567891011B、O、D三点相比较，O点的电势最高，故一质子由B点沿B→O→D路径移至D点，电势能先增大后减小，选项C正确；A、O、C三点相比较，O点的电势最低，电子在O点的电势能最大，故一电子由C点沿C→O→A路径移至A点，电势能先变大后变小，所以静电力对其先做负功后做正功，选项D正确.3.(多选)(2019·江苏卷)如图3所示，ABC为等边三角形，电荷量为＋q的点电荷固定在A点.先将一电荷量也为＋q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，静电力做功为－W.再将Q1从C点沿CB移到B点并固定.最后将一电荷量为－2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点.下列说法正确的有A.Q1移入之前，C点的电势为B.Q1从C点移到B点的过程中，所受静电力做的功为0C.Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受静电力做的 功为2WD.Q2在移到C点后的电势能为－4W1234567891011√图3√√1234567891011解析　根据静电力做功可知－W＝q(0－φC1)，解得φC1＝ ，选项A正确；B、C两点到A点的距离相等，这两点电势相等，Q1从C点移到B点的过程中，静电力做功为0，选项B正确；根据对称和电势叠加可知，A、B两点固定电荷量均为＋q的电荷后，C点电势为φC2＝2φC1＝2 ，带电荷量为－2q的点电荷Q2在C点的电势能为EpC＝(－2q)×φC2＝－4W，选项D正确；Q2从无穷远处移到C点的过程中，静电力做的功为0－EpC＝4W，选项C错误.4.空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图4所示，A、B、C、D是x轴上的四点，电场强度在x方向上的分量大小分别是EA、EB、EC、ED，则A.EA>EBB.EC>EDC.A、D两点在x方向上的场强方向相同D.同一负电荷在A点时的电势能大于在B点时的电势能1234567891011图4√1234567891011解析　φ－x图像的斜率表示场强，A点的斜率大于B点，所以EA>EB，同理ECEb，A、B错误.1234567891011从a到b电势能逐渐减小说明静电力做正功，即静电力从a指向b，而电子所受静电力与电场方向相反，即电场从b指向a，从高电势指向低电势，所以φb>φa，C正确，D错误.7.(2020·安庆市期末)如图7所示，在竖直平面xOy内，固定一半径为R的光滑绝缘的圆形轨道，圆心在O点，第四象限(含x、y轴)内有水平向右的匀强电场，一质量为m、带电荷量为＋q的小球，从图中A点静止释放，沿圆弧内侧轨道运动，第一次恰能通过圆弧轨道的最高点，已知重力加速度为g，则匀强电场的电场强度大小为1234567891011图7√解析　小球恰好通过圆弧轨道的最高点，1234567891011小球从A点到最高点的过程中，8.(多选)如图8所示，绝缘水平面上固定一正点电荷Q，一质量为m、电荷量为－q的小滑块(可看作点电荷)从a点以初速度v0沿水平面向Q运动，到达b点时速度减为零.已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.以下判断正确的是A.此过程中产生的内能为 mv02B.滑块在运动过程的中间时刻，速度大小等于 v0C.滑块在运动过程中所受库仑力一定小于滑动摩擦力D.Q产生的电场中，a、b两点间的电势差为Uab＝1234567891011图8√√9.(多选)(2020·全国卷Ⅲ)如图9，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点.下列说法正确的是A.沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B.沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从M点移动到N点，静电力所做的总功为负1234567891011图9√√解析　该点电荷形成的电场过M、N两点的等势面如图所示.距P越近，电场强度越大，沿MN边，从M点到N点，与P点的距离先变小后变大，电场强度先增大后减小，故A错误；沿电场线方向电势降低，沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小，故B正确；1234567891011由图可知，M点电势高于N点电势，根据Ep＝qφ知，正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，故C正确；将正电荷从M点移动到N点，即从高电势移动到低电势，静电力所做的总功为正，故D错误.10.如图10所示的匀强电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，相邻等势面间隔均为d，各等势面电势已在图中标出(U>0)，现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：(重力加速度为g)(1)小球应带何种电荷及其电荷量；1234567891011图10只有当F合方向与v0方向在一条直线上才可能使小球做直线运动，所以小球带正电，小球沿v0方向做匀减速运动.1234567891011解析　作出电场线如图甲所示.由题意知，只有小球受到向左的静电力，静电力和重力的合力方向与初速度方向才可能在一条直线上，如图乙所示.由图乙知qE＝mg，相邻等势面间的电势差为U，(2)小球受到的合外力大小；1234567891011(3)在入射方向上小球运动的最大位移的大小xm.(电场范围足够大)1234567891011123456789101111.如图11所示，高为h的光滑绝缘直杆AD竖直放置，在D处有一固定的正点电荷，电荷量为Q.现有一质量为m的带电小球套在杆上，从A点由静止释放，运动到B点时速度达到最大值，到C点时速度正好又变为零，B、C和D相距分别为 ，静电力常量为k，重力加速度为g，求：(1)小球的电荷量q和在C点处的加速度；1234567891011图11解析　小球运动到C点时速度又变为零，可判断出小球带正电，小球在B点时速度达到最大值，1234567891011(2)C、A两点间的电势差.1234567891011返回