物理第一编41.ppt

专题四　电场和磁场专题四　电场和磁场第第1讲讲　　带电带电物体在物体在电场电场中的运中的运动动二、电场中功能关系的理解和应用二、电场中功能关系的理解和应用1．如果只有电场力做功，动能．如果只有电场力做功，动能(Ek)和电势能和电势能(Ep)的总和守恒，则的总和守恒，则(1)ΔEp＝－＝－ΔEk.(2)电场力做正功，电势能减小，动能增加．电场力做正功，电势能减小，动能增加．(3)电场力做负功，电势能增大，动能减小．电场力做负功，电势能增大，动能减小．2．除了电场力之外的其他力做功，动能和电势能的总和发生变化：．除了电场力之外的其他力做功，动能和电势能的总和发生变化：(1)若除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大．若除电场力之外其他力做正功，动能和电势能之和变大．(2)若除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和减小．若除电场力之外其他力做负功，动能和电势能之和减小．3．如果只有电场力和重力做功则电势能和机械能之和保持不变．．如果只有电场力和重力做功则电势能和机械能之和保持不变．四、带电粒子在电场中运动问题的分析方法四、带电粒子在电场中运动问题的分析方法1．．三种基本思路三种基本思路(1)解决解决电场电场中中带电带电体的运体的运动问题动问题可以可以结结合三大合三大观观点：点：动动力学力学观观点、点、动动量量观观点、能量点、能量观观点．点．(2)三大思路的三大思路的选选用用①①当当带电带电粒子在粒子在电场电场中做匀中做匀变变速直速直线线运运动时动时，一般用力的，一般用力的观观点来点来处处理理(即用牛即用牛顿顿定律定律结结合运合运动动学公式学公式)；；②②当当带电带电粒子在粒子在电场电场中做中做类类平抛运平抛运动时动时，用运，用运动动的合成和分解的的合成和分解的方法来方法来处处理；理；③③当当带电带电粒子在粒子在电场电场中做一般曲中做一般曲线线运运动时动时，一般用，一般用动动能定理或能能定理或能量的量的观观点来点来处处理．理．2．两条主要线索．两条主要线索(1)动动力学力学观观点点这类问题这类问题基本上是运基本上是运动动学、学、动动力学、静力学、静电电学知学知识识的的综综合合应应用，用，处处理理问题问题的关的关键键是要注意区分不同物理是要注意区分不同物理过过程，弄清不同物理程，弄清不同物理过过程中物体的程中物体的受力情况，根据受力情况分析判断运受力情况，根据受力情况分析判断运动动性性质质，根据相，根据相应应的物理的物理规规律列律列方程．方程．(2)功能功能观观点点首先首先对带电对带电体受力分析，再分析运体受力分析，再分析运动动形式，然后根据具体情况形式，然后根据具体情况选选用用公式公式计计算．算．①①动动能定理，要分清有多少个力做功，是恒力做功能定理，要分清有多少个力做功，是恒力做功还还是是变变力做功，力做功，同同时时要明确初末状要明确初末状态态及运及运动过动过程中程中动动能的增量．能的增量．②②能量守恒定律，要分清能量守恒定律，要分清带电带电体在运体在运动动中共有多少种能量参与中共有多少种能量参与转转化，化，哪些能量是增加的，哪些能量是减少的，表达式有两种：哪些能量是增加的，哪些能量是减少的，表达式有两种：a．初状．初状态态和末状和末状态态的能量相等，即的能量相等，即E初初＝＝E末．末．b．一种形式的能量增加必然引起另一种形式的能量减少，即．一种形式的能量增加必然引起另一种形式的能量减少，即ΔE增增＝＝ΔE减．减．这这种方法不种方法不仅仅适用于匀适用于匀变变速运速运动动，，对对非匀非匀变变速运速运动动(非匀非匀强强电场电场中中)也同也同样样适用．适用．电场电场的基本性的基本性质质场强、电势、电势能的比较方法场强、电势、电势能的比较方法1．电场强度：．电场强度：(1)根据电场线的疏密程度判断，电场线越密处电场越强．根据电场线的疏密程度判断，电场线越密处电场越强．(2)根据等差等势面的疏密程度判断，等差等势面越密处电场越根据等差等势面的疏密程度判断，等差等势面越密处电场越强．强．(3)根据根据a＝＝Eq/m，，a越大处电场越强．越大处电场越强．2．电势：．电势：(1)沿电场线方向电势降低，电场线由电势高的等势面指向电势沿电场线方向电势降低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，且电场线垂直于等势面．低的等势面，且电场线垂直于等势面．(2)判断判断UAB的正负，根据的正负，根据UAB＝＝φA－－φB，比较，比较φA和和φB的大小．的大小．3．电势能．电势能电场力做正功，电荷电场力做正功，电荷(无论正电荷还是负电荷无论正电荷还是负电荷)从电势能较大处移从电势能较大处移向电势能较小处；反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从向电势能较小处；反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小处移向电势能较大处．电势能较小处移向电势能较大处． 某某电场电场的的电场线电场线分布如分布如图图所示，以下所示，以下说说法正确的是法正确的是(　　　　)A．．c点点场场强强大于大于 b点点场场强强B．．a点点电势电势高于高于b点点电势电势C．若将一．若将一试试探探电电荷荷 ＋＋q由由 a点点释释放，放，它将沿它将沿电场线电场线运运动动到到b点点D．若在．若在 d点再固定一点点再固定一点电电荷－荷－Q，，将一将一试试探探电电荷＋荷＋q由由a移至移至 b的的过过程中，程中，电势电势能减小能减小【【思维点拨思维点拨】】　　求解此题应把握以下三点：求解此题应把握以下三点：(1)场强与电场线疏密的关系．场强与电场线疏密的关系．(2)电势高低与电场线方向的关系．电势高低与电场线方向的关系．(3)电势能变化与电场力做功的关系．电势能变化与电场力做功的关系．【【听课记录听课记录】】　　电场线越密的地方电场强度越大，故电场线越密的地方电场强度越大，故A错．沿着电错．沿着电场线的方向，电势是逐渐降低的，场线的方向，电势是逐渐降低的，B对；电场线不是带电粒子的运动对；电场线不是带电粒子的运动轨迹，故轨迹，故C错；在原电场中，将一试探电荷＋错；在原电场中，将一试探电荷＋q由由a移至移至b的过程中，电的过程中，电场力做正功．在场力做正功．在d点再固定一点电荷－点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋，将一试探电荷＋q由由a移至移至b的过程中，电场力也做正功，所以在复合场中，将一试探电荷＋的过程中，电场力也做正功，所以在复合场中，将一试探电荷＋q由由a移至移至b的过程中，根据电场力做功和电势能的关系可知：电势能减小，的过程中，根据电场力做功和电势能的关系可知：电势能减小，D正确．正确．【【答案答案】】　　BD1．如．如图图所示所示为为点点电电荷荷a、、b所形成的所形成的电场线电场线分布，有一分布，有一带电带电粒子粒子仅仅在在电场电场力作用下从力作用下从图图中的中的A点沿点沿电场线电场线运运动动到到B点的点的过过程中，下列程中，下列说说法正法正确的是确的是(　　　　)A．．带电带电粒子在粒子在A点点电势电势能高于在能高于在B点点电势电势能能B．．带电带电粒子在粒子在A点点动动能大于在能大于在B点的点的动动能能C．．带电带电粒子在粒子在A点的点的电场电场力小于在力小于在B点的点的电场电场力力D．．带电带电荷荷a、、b为为异种异种电电荷荷解析：解析：根据电场的分布可以判断这是由等量的异种电荷在空间形成根据电场的分布可以判断这是由等量的异种电荷在空间形成的电场，故可以直接得出选项的电场，故可以直接得出选项D正确；结合电场中电场线与场强的关系，正确；结合电场中电场线与场强的关系，即顺着电场线方向电势降低和电场线密集的地方场强大的特点，可以即顺着电场线方向电势降低和电场线密集的地方场强大的特点，可以得出电场中得出电场中A点场强小于点场强小于B点场强，故带电粒子在点场强，故带电粒子在A点的电场力小于点的电场力小于B点点的电场力，选项的电场力，选项C正确；但是题目中没有交代带电粒子的电性所以不能正确；但是题目中没有交代带电粒子的电性所以不能判断带电粒子在判断带电粒子在A、、B点的电势能高低以及电场力在运动过程中做功的点的电势能高低以及电场力在运动过程中做功的正负，所以正负，所以A、、B选项错误．选项错误．答案：答案：CD电电容器的容器的动态动态分析分析问题问题 用控制用控制变变量法，可以研究影响平行板量法，可以研究影响平行板电电容器的因素容器的因素(如如图图)．．设设两极板正两极板正对对面面积为积为S，极板，极板间间的距离的距离为为d，静，静电计电计指指针针偏角偏角为为θ.实验实验中，中，极板所极板所带电带电荷量不荷量不变变，若，若(　　　　)A．保持．保持S不不变变，增大，增大d，，则则θ变变大大B．保持．保持S不不变变，增大，增大d，，则则 θ变变小小C．保持．保持d不不变变，减小，减小S，，则则 θ变变小小D．保持．保持d不不变变，减小，减小S，，则则 θ不不变变【【答案答案】】　　A2．．(2011年高考天津理综年高考天津理综)板板间间距距为为d的平行板的平行板电电容器所容器所带电带电荷量荷量为为Q时时，两极板，两极板间电势间电势差差为为U1，板，板间场间场强强为为E1.现现将将电电容器所容器所带电带电荷量荷量变变为为2Q，板，板间间距距变为变为d，其他条件不，其他条件不变变，，这时这时两极板两极板间电势间电势差差为为U2，板，板间场间场强强为为E2，下列，下列说说法正确的是法正确的是(　　　　)A．．U2＝＝U1，，E2＝＝E1B．．U2＝＝2U1，，E2＝＝4E1C．．U2＝＝U1，，E2＝＝2E1D．．U2＝＝2U1，，E2＝＝2E1答案：答案：C带电带电物体在物体在电场电场中的运中的运动动 (2011年兰州二模年兰州二模)如图所示，在光滑水平绝缘平面上，水平匀如图所示，在光滑水平绝缘平面上，水平匀强电场方向与强电场方向与x轴之间成轴之间成135°角，电场强度角，电场强度E＝＝1×103 N/C，某带负电的，某带负电的小球，电荷量为小球，电荷量为q＝＝2×10－－6C，质量为，质量为m＝＝1×10－－3 kg，以初速度，以初速度v0＝＝2 m/s从坐标轴原点出发，在从坐标轴原点出发，在xOy平面内运动，平面内运动，v0与水平匀强电场方向垂与水平匀强电场方向垂直．求：直．求：(1)该带电小球所受到的电场力的大小；该带电小球所受到的电场力的大小；(2)该带电小球在第二秒内速度变化量的大小；该带电小球在第二秒内速度变化量的大小；(3)当带电小球再经过当带电小球再经过x轴时与轴时与x轴交于轴交于A点，点，求带电小球经过求带电小球经过A点时速度点时速度vA大小及大小及OA间电势差间电势差UOA.【【思维点拨思维点拨】】　　小球沿光滑水平面的运动为类平抛运动，即在垂直小球沿光滑水平面的运动为类平抛运动，即在垂直于电场方向上做匀速直线运动，沿电场力方向上做匀加速直线运动，于电场方向上做匀速直线运动，沿电场力方向上做匀加速直线运动，可结合运动的合成与分解的思想求解．可结合运动的合成与分解的思想求解．【【答案答案】】　　(1)2×10－－3N　　(2)2 m/s　　(3)4.5 m/s　－　－4×103 V3.如如图图所示，所示，竖竖直面内的正方形直面内的正方形ABCD的的边长为边长为d，，质质量量为为m、、电电荷荷量量为为＋＋q的小球从的小球从AD边边的中点，以某一初速度的中点，以某一初速度进进入正方形区域．若正入正方形区域．若正方形区域内未加方形区域内未加电场时电场时，小球恰好从，小球恰好从CD边边的中点离开正方形区域；的中点离开正方形区域；若在正方形区域内加上若在正方形区域内加上竖竖直方向的匀直方向的匀强强电场电场，小球可以从，小球可以从BC边边离开离开正方形区域．已知重力加速度正方形区域．已知重力加速度为为g，求：，求：(1)小球小球进进入正方形区域的初速度入正方形区域的初速度v0. (2)要使小球从要使小球从BC边边离开正方形区域，离开正方形区域，求所加求所加竖竖直方向的匀直方向的匀强强电场电场的的场场强强E的方向和的方向和E的大小范的大小范围围．．力、力、电综电综合合问题问题分析分析 如如图图甲，在水平地面上固定一甲，在水平地面上固定一倾倾角角为为θ的光滑的光滑绝缘绝缘斜面，斜面斜面，斜面处处于于电场电场强强度大小度大小为为E、方向沿斜面向下的匀、方向沿斜面向下的匀强强电场电场中．一中．一劲劲度系数度系数为为k的的绝缘轻质弹绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根簧的一端固定在斜面底端，整根弹弹簧簧处处于自然状于自然状态态．一．一质质量量为为m、、带电带电量量为为q(q>0)的滑的滑块块从距离从距离弹弹簧上端簧上端为为s0处处由静止由静止释释放，滑放，滑块块在运在运动过动过程中程中电电量保持不量保持不变变，，设设滑滑块块与与弹弹簧接触簧接触过过程中没有机械能程中没有机械能损损失，失，弹弹簧始簧始终处终处在在弹弹性限度内，重力加速度大小性限度内，重力加速度大小为为g.【【思维点拨思维点拨】】　　滑块沿斜面向下运动的过程可分为三个阶段：滑块沿斜面向下运动的过程可分为三个阶段：①①匀加匀加速阶段，速阶段，②②加速度减小的加速阶段，加速度减小的加速阶段，③③加速度增大的减速阶段．弄清加速度增大的减速阶段．弄清楚这几个阶段的受力情况和运动情况是求解的关键．楚这几个阶段的受力情况和运动情况是求解的关键．本小节结束请按ESC键返回。