2022年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 電場力的功教案

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1、2022年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 電場力的功教案 解答“電場力的功”一類試題，主要了解以下內(nèi)容： 不論正電荷還是負電荷，只要電場力對它做正功，電荷的電勢能就減小，△ε=W電場力做功與路徑?jīng)]有關(guān)系．只與初未兩點電勢差有關(guān)．求電場力做功的計算方法對勻強電場可以利用公式W=Fscosθ計算，變形即為W=Eqs．也可以利用電場力做功與電勢能改變關(guān)系計算W=△Uq，它適用于任何電場．個別問題可以利用功能關(guān)系W=△E或動能定理求解． Ⅰ 高考最新熱門題 1 (典型例題)如圖17-2-1所示，一絕緣細桿的兩端各固定著一個小球，兩小球帶有等量異號的電荷，處于

2、勻強電場中，電場方向如圖17-2-1中箭頭所示．開始時，細桿與電場方向垂直，即在圖17-2-1所示的位置；接著使細桿繞其中心轉(zhuǎn)過90°，到達圖中Ⅱ所示的位置；最后使細桿移到圖中Ⅲ所示的位置．以W1表示細桿由位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中電場力對兩小球所做的功，W2表示細桿由位置Ⅱ到位置Ⅲ過程中電場力對兩小球所做的功，則有 A．W1=0，W2≠0 B．W1=0，W2=0 C．W1≠0，W2=0 D．W1≠0，W2≠0 命題目的與解題技巧：考查電場力做功的特點及判斷．直接利用功的定義和負功的概念加以判斷即可． [解析] 當(dāng)兩球從圖中I所示的位置到達圖中Ⅱ所示的位置的過程

3、中，電場對兩個電荷的電場力都在其方向上有位移，均做正功，所以W1≠0，在圖中Ⅱ所示的位置中兩球組成的系統(tǒng)所受的電場力的合力為零，故在從圖中Ⅱ所示的位置到位置Ⅲ過程中電場力對兩小球所做的功W2=0，選項C是正確的． [答案] C 2 (典型例題)在靜電場中，將一電子從A點移到B點，電場力做了正功，則 A.電場強度的方向一定是由A點指向B點 B．電場強度的方向一定是由B點指向A點 C.電子在A點的電勢能一定比在B點高 D．電子在B點的電勢能一定比在A點高 答案： C 指導(dǎo)：本題考查考生對電場力做功與電場強度、電勢能間關(guān)系的理解．只要電子移

4、動方向與電場力方向夾角小于 90°電場力就做正功，電場強度的方向是與電子受電場力的方向相反，不一定與電子移動的方向相同或相反，所以A、B錯．電場力做正功，電荷的電勢能就一定減小，可見C對 D錯． 3 (典型例題)在圖17-2-2中a、b、c、d、e五點在一直線上，b、c兩點間的距離等于d、e兩點間的距離．在a點固定放置一個點電荷，帶電量為+Q，已知在+Q的電場中b、c兩點間的電勢差為U，將另一點電荷+q從d點移到e點的過程中 A.電場力做功qU B．克服電場力做功qU C.電場力做功大于qU D．電場力做功小于qU 答案： D 指導(dǎo)：在+Q的電場中甲b>

5、c>d>c，又因為a→e，電場是逐漸減弱的，雖然Sbc=Sde，但b-c-d-e，即Ude

6、10-17C，質(zhì)量為m=2.0×10-15kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力．求合上電鍵后：(1)經(jīng)過多長時間煙塵顆粒可以被全部吸附?(2)除塵過程電場對煙塵顆粒共做了多少功?(3)經(jīng)過多長時間容器中煙塵顆粒的總動能達到最大? 答案：同以下0指導(dǎo) 指導(dǎo)：(1)當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附，煙塵顆粒受到的電場力F=qU/L (2)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x, 當(dāng)x= Ⅱ 題點經(jīng)典類型題 1 (典型例題)如圖17-2-4所示，水平放置的金屬平行板的B板接地，A板電勢為+U，兩板間距離為d，d比兩板的尺寸小很

7、多，在兩板之間有一長為l的絕緣輕桿，可繞固定軸中點O在豎直面內(nèi)無摩擦的自由轉(zhuǎn)動，桿的兩端分別連著兩個小球1和2．它們的質(zhì)量分別為m1和m2，m1＜m2；它們的帶電量分別為-q1和+q2.求當(dāng)桿由圖示水平位置從靜止開始轉(zhuǎn)到豎直位置時兩球的總動能． 命題目的與解題技巧：考查電場力的功與電勢能變化的關(guān)系．綜合重力勢能變化．應(yīng)用功能關(guān)系或能量守恒思想求解問題． [解析] 在重力和電場力作用下桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，球1在下，球2在上，兩者重力勢解的減小量為 △Ep=(m2-m1)g ① 電勢解的減小量為△E=(q1+q2) ② 根據(jù)能量守恒

8、可知兩球的動能為 Ek=△Ep+△E ③ 由①②③式解得Ek=(m2-m1)g+(q1+q2) [答案] 見解析 2 (典型例題)如圖17-2-5所示，a，b，c為電場中同一條水平方向電場線上的三點，c為ab中點．a(chǎn)，b電勢分別為a =5V，b =3V．下列敘述正確的是 A.該電場在c點處的電勢一定為4V B．a(chǎn)點處的場強Ea一定大于b點處的場強Eb C.一正電荷從c點運動到b點電勢能一定減少 D．一正電荷運動到c點時受到的電場力由c指向a 答案： C 指導(dǎo)：本題無法判斷電場是否是勻強電場．可判斷電場方

9、向從a指向b的，不能確定c點的電勢，a、b兩點的電場強度大小無法確定．正電荷從a→b，民場力做正功，電勢能降低． 3 (典型例題)如圖17-2-6所示，在場強為E的水平勻強電場中，一根長為l的絕緣桿，兩端分別固定著帶有電量+q和-q的小球(大小不計)．現(xiàn)讓絕緣桿繞中點O逆時針轉(zhuǎn)動a角，則轉(zhuǎn)動中帶電小球克服電場力做功為______. 答案：同下面指導(dǎo)指導(dǎo)：本題考查電場力的功的是義式W=F·d，關(guān)鍵在于確定帶電小球初未位置沿電場線方向的距離d．+q在電場中受電場力沿電場線方向而向右，它向左移動要克服電場力做功-q受電場力與電場線方向相反而向左，它向右移動也要克服電場力做功．每個帶電小球的

10、初、末位置沿電場線方向的距離均為d=(1-cos a)1/2．每個帶電小球克服電場力做功W=Fd=qE(1—cos a)l/2，兩個帶電小球克服電場力做功等于它做功之和曠W′=2WqqEl(1—cosa)． 4 (典型例題)如圖17-2-7電量q=-2.0×10-5C的電荷在勻強電場中由A點移動至B點時電場力做的功為6.0×10-4J，若把它從A點移至電場中的C點，電場力做的功為-3.0×10-4J，已知A、B連線與A、C連線夾角為120°．AB=9.0cm，AC=4.5cm，求A、B兩點的電勢差和電場強度. 答案：指導(dǎo)：據(jù)題意作出示意圖如科26—5，由WAB=qUAB，得UAB 又

11、由WAC=qUAC，得UA延長BA至D，使4D=AB/2=(9．0／2)cm=4．5cm．由于在勻強電場中——直線上任意兩點的電勢差與它們之間的距離成正比，故有A-C=D, C=D. 連接C和D，CD即為此電場中的一條等勢線，通A作CD的垂線與CD交于P根據(jù)電場線和等勢面(線)垂直，且指向低電勢一方，故應(yīng)有條電場線沿此垂線，且場強方向由A指向P，由E=UAP／dAP其中dAP=ACcos30°，故場強正E的大為 Ⅲ 新高考命題方向預(yù)測 1 在靜電場中，一個負電荷q在外力作用下，沿電場線方向移動一段距離，以下說法中正確的是 A.外力做的功等于電荷動能的增量 B.

12、外力和電場力做的功等于電荷電勢能的增量和動能的增量 C.電荷克服電場力做功等于電荷電勢能的增量 D．外力和電場力做的功等于電荷動能的增量 答案： CD 指導(dǎo)：對移動電荷的過程用動能定理：WF—qU=△ Ek·WF為外力做功，-qU為電場力做負功．WF=△ Ek+qU，外力的功和電場力做功的代數(shù)和等于動能增量，電荷克服電場力做的功等于電荷電勢能的增量，故正確選項為CD． 2 一個帶電荷量為-q的油滴，從坐標(biāo)原點O以速度vo射人勻強電場vo的方向與電場方向成θ角．如圖17-2-8所示，已知油滴質(zhì)量 為m，測得它在電場中的運動到最高點p時的速率恰好為vo，設(shè)p點坐標(biāo)(xp

13、，yp)則應(yīng)有 A．xp>0 B．xp<0 C.xp=0 D.條件不足，不能判定 答案： B 指導(dǎo)：油滴運動到最高點的過程中重力做了負功，因為動能沒有變化，山動能定理?可判定電場力做了正功，電場力做功的特點是與運動路徑無關(guān)，只看始末位置，故可斷定末位置必在xn<0處． 3 空氣中的負氧離子對于人的健康極為有益．人工產(chǎn)生負氧離子的方法最常見的是電暈放電法．如圖17-2-9所示一排針狀負極和環(huán)形正極之間加亡直流高壓電,電壓達5 000V左右，使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生負氧離子．在負極后面加上小風(fēng)扇，將大量負氧離子排出，使空氣清新化．針狀負極與環(huán)形正極間距離為5 m

14、m，且視為勻強電場，電場強度為E，電場對負氧離子的作用力為F，則 A．E=103N/C F=1.6×10-16N B．E=1xxN/C F=1.6×10-16N C．E=103N/C FF=3.2×10-13N D．E=1xxN/C F=3.2×10-13N 答案： D 指導(dǎo)：由針狀負極與環(huán)形正極間視為勻強電場，負氧離子帶電荷量q=2e=3．2 ×1019C電場對負氧離了的作用力F=Eq=1xx ×3．2×10-19N=3．2×10-13N.故D正確． 4 在電場強度大小為E的勻強電場中,將一個質(zhì)量為m、電量為q的帶電小球由靜止開始釋放，帶

15、電小球沿與豎直方向成θ角做直線運動．關(guān)于帶電小球的電勢能ε和機械能W的判斷，正確的是 A.若sinθ< ，則ε一定減小，W一定增加 B．若sinθ=，則ε、W一定不變 C若sin θ〉，則ε一定增加，W一定減小 D．若tgθ=，則ε可能增加，w一定增加 答案： B 指導(dǎo)：所示mgsinθ=qE時，即sin此電場力跟運動方向垂直，電場力不做功，電勢能‘不變，機械能不變，故B正確．若sinθ<時，電場力可能做正功也可能做負功，電勢能不一定減小，A錯誤．若 sinθ時，帶電小球不可能沿與豎直方向成θ角做直線運動，故C誤．若 tan=θ時，電場力qE一定做正功，電

16、勢能一定減小，W一定增加，故D錯誤． 5 如圖17-2-10所示的勻強電場中，有a、b、c三點，ab=5 cm，bc=12 cm，其中ab沿電場方向，bc和電場方向成 60°角，一個電量為q=4×10-8C的正電荷從a移到b電場力做功為W1=1.2×10-7J求： (1)勻強電場的場強E=? (2)電荷從b移到c，電場力做功W2=? (3)a、c兩點的電勢差Uac=? 答案：設(shè)ab兩點間距離d W1 qUab①E= (2)設(shè)Lc兩點沿場強方向距離為d1． Ubc=E③d1 =bc·cos60°④W2=qUbc⑤ 由③④⑤式得．W2=qE·bc·cos60°=4c×10-8×60×12×10-2×0．5J=1．44×10-7J (3)設(shè)電荷從a移到c電場力做功為W=W1+W2⑥ W=qUac ⑦由⑥⑦式得： 指導(dǎo)：由于電場力做功W=qU與路徑無關(guān)，只與初末位置間的電勢差有關(guān)，故可據(jù)已知的電場力做功先求電勢差，再據(jù)勻強電場中場強與電勢差的關(guān)系確定場強E.反之亦然．