物理选修3-1成才之路课件电场1-3.ppt

点评：涉及到能量转化题时，要找准功能对应关系，如电势能的变化看电场力做的功；重力势能的变化，看重力做的功；机械能的变化，看重力以外的力做的功；动能的变化，看合外力做的功． 如图所示，一个质量为m、带有电荷－q的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙．轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力F作用，且FqE；设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s. 答案： 解析：小物体初始位置在坐标x0处，具有动能 开始，因电场力qE、摩擦力F均向左，小物块做减速运动到速度为零；然后在qE影响下向左加速运动；撞墙后折返又做减速运动……如此多次往复．因有摩擦不断消耗能量，且qEF，故最终必然停止在O处，动能为零．这就是最终状态． 解法一：用动能定理解．设小物块共走过路程s，由 W 解法二：用能量守恒定律解．设小物块共走过路程s，克服摩擦力做功的值为Fs，这也就是转变为内能的能量． 动能、电势能减少 有两个完全相同的金属球A、B，如图所示，B球固定在绝缘地板上，A球在离B球为H的正上方由静止释放下落，与B球发生对心碰撞后回跳的高度为h.设碰撞中无能量损失，空气阻力不计，试讨论h与H的大小关系． 解析：若两球都不带电时，由能量关系可知A将弹起H高度．若两球带等量同种电荷，下落时A受到向上的电场力，电场力做负功，弹起向上时，电场力做的正功与下落时做的负功的大小相等，故仍上升H距离．若两球带等量异种电荷，A下落时，电场力做正功，碰撞后电荷量中和，弹起后不再受电场力作用，由功能关系知上弹距离将大于H.若A原来不带电，B原来带电，则A下落时不受电场力作用，碰撞后A、B带同种电荷，弹起时A受到向上的电场力，电场力做正功，故A弹起距离大于H.若A、B带不等量同种电荷，A受到向上的电场力，设平均电场力为F1，碰撞后A、B电荷 量相等，上升时受向上的电场力为F2，其平均值F2F1，故此时所做的功要大于下落时做的负功，故A弹起高度大于H. 点评：对小球的带电情况做出各种可能的假设，根据力的作用情况，结合能量关系分析． 若有一个如图所示的静电场，电场方向相同，但电场线分布不均匀，请探究分析这样的静电场可能存在吗？试证明之． 答案：电场力做功与移动路径无关，那么在电场中沿任何封闭路径移动一周，电场力做功一定为零．把一正检验电荷＋q放入电场中，令其从图中A点出发沿垂直于电场线到达B点，又沿电场线方向到达C，再沿垂直于电场线运动到D点，最后回到A，在一周内电场力做功情况是：AB、CD段电场力的功为零；在BC段电场力做功为WBC＝E2qsBC，在DA段电场力做功为WDA＝－E1qsDA. 已知sBC＝sDA，根据电场线分布可知E1E2. 因此，电荷移动一周电场力做功为W＝WBC＋WDA≠0. 这一结果与电场力做功的特点相矛盾，所以，这样的静电场不可能存在． (4)在重力场中，重力做正功，重力势能就减少，克服重力做功，重力势能就增加．同样，在电场中，电场力对电荷做正功，电荷的电势能就减少，克服电场力做功，电荷的电势能就增加．即W电＝－ΔEP 上式中，W电表示电场力做的功，ΔEP表示电荷的电势能变化量． 特别提醒： ①电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们常习惯说成“电场中的电荷所具有的”． ②电势能是标量，有正、负，无方向．电势能的正、负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能． 结合下图讨论静电力做功与电势能变化的关系是怎样的？ 答案：(1)从A到B静电力对电荷做正功，其电势能减小　(2)从B到A电荷克服静电力做功其电势能增加 (1)电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势． (2)公式：φ＝ (3)在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号为V (4)电势是描述电场能的性质的物理量，它在数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点(零势点)时电场力所做的功．电势是一个标量，由电场本身性质决定，与参考点选取有关，与放入的试探电荷无关． (5)判断电势高低的办法有：①在电场中沿着电场线的方向，电势逐渐降低；②在电场力作用下，静止的正电荷从高电势移向低电势． 特别提醒： ①电势的相对性．电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势．电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关．在理论确定中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势；在实际处理问题中，又常取大地为零电势． ②电势的固有性．电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的，与在该