高中物理 第4节 电势能和电势精品课件 新人教选修31.ppt

《高中物理 第4节 电势能和电势精品课件 新人教选修31.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第4节 电势能和电势精品课件 新人教选修31.ppt（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2021/8/11 星期三1知道静知道静电电力做功的特点，了解静力做功的特点，了解静电电力做功和力做功和电势电势能能变变化的关系化的关系掌握掌握电势电势能、能、电势电势的概念、公式和性的概念、公式和性质质知道什么是等知道什么是等势势面，理解在同一等面，理解在同一等势势面上移面上移动电动电荷静荷静电电力不做功，知道力不做功，知道电场线电场线与等与等势势面垂直，并面垂直，并且由且由电势电势高的等高的等势势面指向面指向电势电势低的等低的等势势面面2021/8/11 星期三2我我们们知知道道重重力力做做正正功功，物物体体的的重重力力势势能能减减小小，其其高高度度降降低低(如如图图甲甲)；当当重重力力做

2、做负负功功，物物体体的的重重力力势势能能增增大大，其其高高度度升升高高(如如图图乙乙)那那么么当当电电场场力力做做正正功功(或或负负功功)时时(如如图图丙丙)，其其电势能与电势又是怎样变化的呢？电势能与电势又是怎样变化的呢？2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三41如如图图所所示示，电电荷荷沿沿直直线线AB、折折线线ACB、曲曲线线AB从从A移到移到B静电力做功相同，即静电力做功与电荷的静电力做功相同，即静电力做功与电荷的 和和有关，但与有关，但与无关无关起始位置起始位置终止位置终止位置经过的路径经过的路径2021/8/11 星期三52地地球球上上的的物物体体受受到到重重力力的

3、的作作用用，具具有有重重力力势势能能与与此此类类似，似，电电荷在荷在电场电场中受到中受到电场电场力的作用，也具有力的作用，也具有 ，这这种种势势能叫做能叫做 3电电势势能能跟跟电电量量的的比比值值，对对于于电电场场中中的的某某一一点点来来说说，是一个是一个这这个常量的大小跟个常量的大小跟电电荷荷，反映了，反映了的一种性的一种性质质，叫做，叫做电场电场的的4在在地地图图上上常常用用 表表示示地地形形的的高高低低，与与此此相相似似，在在电场电场中常用中常用 表示表示电势电势的高低的高低电场电场中中 的的各点构成的面，叫做各点构成的面，叫做势能势能电势能电势能常量常量无关无关电场电场电势电势等势面等

4、势面电势相同电势相同等势面等势面等高线等高线2021/8/11 星期三65如如果果取取无无穷穷远远处处为为零零电电势势点点，在在正正的的点点电电荷荷形形成成的的电电场场中中各各点点的的电电势势均均为为 值值，在在负负的的点点电电荷荷形形成成的的电电场场中中各点的各点的电势电势均均为为 值值正正负负2021/8/11 星期三7在在电电场场中中移移动动电电荷荷时时，电电场场力力做做的的功功与与路路径径无无关关，只只与与始末位置有关始末位置有关在在匀匀强强电电场场中中，电电场场力力做做的的功功为为WqEd，其其中中d为为沿沿电电场线方向的位移场线方向的位移2021/8/11 星期三8特别提醒：特别提

5、醒：(1)教教材材中中是是以以匀匀强强电电场场为为例例进进行行推推导导说说明明的的，但但这这一一结论不仅适用于匀强电场，而且适用于任何电场结论不仅适用于匀强电场，而且适用于任何电场(2)只只要要初初、末末位位置置A、B确确定定了了，移移动动电电荷荷q电电场场力力做做的功的功WAB就是确定值，这一点与重力做功的情况相似就是确定值，这一点与重力做功的情况相似2021/8/11 星期三9(1)电电荷荷在在电电场场中中，由由于于电电场场与与电电荷荷间间相相互互作作用用，由由位位置决定的能量叫做电势能置决定的能量叫做电势能(2)和和重重力力势势能能一一样样，电电势势能能具具有有相相对对性性通通常常取取无

6、无穷穷远处或大地为电势能的零点远处或大地为电势能的零点(3)和和重重力力势势能能一一样样，电电势势能能的的变变化化量量具具有有绝绝对对性性，在在实际应用和运算中常用电势能的变化量实际应用和运算中常用电势能的变化量2021/8/11 星期三10(4)在在重重力力场场中中，重重力力做做正正功功，重重力力势势能能就就减减少少，克克服服重重力力做做功功，重重力力势势能能就就增增加加同同样样，在在电电场场中中，电电场场力力对对电电荷荷做做正正功功，电电荷荷的的电电势势能能就就减减少少，克克服服电电场场力力做做功功，电电荷荷的的电势电势能就增加即能就增加即W电电EP上上式式中中，W电电表表示示电电场场力力

7、做做的的功功，EP表表示示电电荷荷的的电电势势能能变变化量化量特特别别提醒：提醒：电电势势能能由由电电场场和和电电荷荷共共同同决决定定，属属于于电电场场和和电电荷荷系系统统所共有的，我所共有的，我们们常常习惯说习惯说成成“电场电场中的中的电电荷所具有的荷所具有的”电电势势能能是是标标量量，有有正正、负负，无无方方向向电电势势能能的的正正、负负仅仅表表示示大大小小，正正值值表表示示高高于于零零电电势势能能，负负值值表表示示低低于于零零电电势势能能2021/8/11 星期三11结结合合下下图图讨讨论论静静电电力力做做功功与与电电势势能能变变化化的的关关系系是是怎怎样样的的？答答案案：(1)从从A到

8、到B静静电电力力对对电电荷荷做做正正功功，其其电电势势能能减减小小(2)从从B到到A电荷克服静电力做功其电势能增加电荷克服静电力做功其电势能增加2021/8/11 星期三12(1)电电荷荷在在电电场场中中某某一一点点的的电电势势能能与与它它的的电电荷荷量量的的比比值值，叫做这一点的电势叫做这一点的电势(2)公式：公式：(3)在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号为在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号为V(4)电电势势是是描描述述电电场场能能的的性性质质的的物物理理量量，它它在在数数值值上上等等于于单单位位正正电电荷荷由由该该点点移移动动到到参参考考点点(零零势势点点)时时电电场场力力所所做做

9、的的功功电电势势是是一一个个标标量量，由由电电场场本本身身性性质质决决定定，与与参参考考点点选选取取有关，与放入的试探电荷无关有关，与放入的试探电荷无关2021/8/11 星期三13(5)判判断断电电势势高高低低的的办办法法有有：在在电电场场中中沿沿着着电电场场线线的的方方向向，电电势势逐逐渐渐降降低低；在在电电场场力力作作用用下下，静静止止的的正正电电荷荷从从高高电势电势移向低移向低电势电势2021/8/11 星期三14特别提醒：特别提醒：电电势势的的相相对对性性电电势势是是相相对对的的，根根据据公公式式，只只有有先先确确定定了了某某点点的的电电势势为为零零以以后后，才才能能确确定定电电场场

10、中中其其他他点点的的电电势势电电场场中中某某点点的的电电势势跟跟零零电电势势位位置置的的选选择择有有关关在在理理论论确确定定中中，对对不不是是无无限限大大的的带带电电体体产产生生的的电电场场，选选择择无无限限远远处处为为零零电电势势；在实际处理问题中，又常取大地为零电势在实际处理问题中，又常取大地为零电势电电势势的的固固有有性性电电势势是是表表示示电电场场能能量量属属性性的的一一个个物物理理量量，电电场场中中某某点点处处的的大大小小是是由由电电场场本本身身的的条条件件决决定定的的，与与在在该该点点处处是是否否放放着着电电荷荷、电电荷荷的的电电性性、电电荷荷量量均均无无关关，这这和和许许多多用用

11、比比值值定定义义的的物物理理量量相相同同，如如前前面面学学过过的的电电场场强强度度EF/q.2021/8/11 星期三15电电势势是是标标量量电电势势是是只只有有大大小小、没没有有方方向向的的物物理理量量，在在规规定定了了零零电电势势后后，电电场场中中各各点点的的电电势势可可以以是是正正值值，也也可可以以是是负负值值正正值值表表示示该该点点电电势势高高于于零零电电势势；负负值值表表示示该该点点电电势势低低于于零零电电势势显显然然，电电势势的的符符号号只只表表示示大大小小，不不表表示示方方向向当当规规定定无无限限远远处处为为零零电电势势后后，正正电电荷荷产产生生的的电电场场中中各各点点的的电电势

12、势为为正正值值，负负电电荷荷产产生生的的电电场场中中各各点点的的电电势势为为负负值值且且越越靠靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低2021/8/11 星期三16你你能能说说出出等等量量异异种种点点电电荷荷和和等等量量同同种种点点电电荷荷的的连连线线及及其其中垂线上电势变化的规律吗？中垂线上电势变化的规律吗？答案：由上节电场强度的分析可知答案：由上节电场强度的分析可知(1)等等量量异异种种点点电电荷荷的的连连线线上上，从从正正电电荷荷到到负负电电荷荷电电势势越越来来越越低低；中中垂垂线线是是一一等等势势线线，若若沿沿中中垂垂线线移

13、移动动电电荷荷至至无无穷穷远远静静电电力力不不做做功功，因因此此若若取取无无穷穷远远处处电电势势为为零零，则则中中垂垂线线上上各点的电势也为零各点的电势也为零(2)等等量量正正点点电电荷荷连连线线的的中中点点场场强强最最小小，中中垂垂线线上上该该点点的的电电势势最最高高，从从中中点点沿沿中中垂垂线线向向两两侧侧，电电势势越越来来越越低低连连线线上和中垂线上关于中点对称的点电势对应相等上和中垂线上关于中点对称的点电势对应相等.2021/8/11 星期三17(1)在电场中，电势相等的点组成的面叫做等势面在电场中，电势相等的点组成的面叫做等势面(2)等等势势面面上上各各点点电电势势相相等等，在在等等

14、势势面面上上移移动动电电荷荷电电场场力不做功力不做功(3)等等势势面面一一定定跟跟电电场场线线垂垂直直，而而且且电电场场线线总总是是由由电电势势较高的等势面指向电势较低的等势面较高的等势面指向电势较低的等势面(4)规规定定：画画等等势势面面时时，相相邻邻两两等等势势面面间间电电势势差差相相等等，这这样样，在在等等势势面面密密处处电电场场强强度度较较大大，在在等等势势面面疏疏处处，电电场场强强度较小度较小2021/8/11 星期三18(5)几种典型几种典型电场电场的等的等势势面面2021/8/11 星期三19点点电电荷荷电电场场中中的的等等势势面面：以以点点电电荷荷为为球球心心的的一一簇簇球球面

15、面，如如图图甲所示甲所示等等量量异异种种点点电电荷荷电电场场中中的的等等势势面面：是是两两簇簇对对称称曲曲面面，如如图图乙所示乙所示等等量量同同种种点点电电荷荷电电场场中中的的等等势势面面：是是两两簇簇对对称称曲曲面面，如如图图丙所示丙所示匀匀强强电电场场中中的的等等势势面面是是垂垂直直于于电电场场线线的的一一簇簇平平面面，如如图图丁所示丁所示形形状状不不规规则则的的带带电电导导体体附附近近的的电电场场线线及及等等势势面面，如如图图G所示所示2021/8/11 星期三20说说明明：a.带带方方向向的的线线表表示示电电场场线线，无无方方向向的的线线表表示示等等势势面面b图图中的等中的等势势“面面

16、”画成了画成了线线，即以，即以“线线”代代“面面”2021/8/11 星期三21特别提醒：特别提醒：地地理理上上用用等等高高线线表表示示地地势势的的高高低低，研研究究某某地地区区的的等等高高线线分分布布图图就就可可以以知知道道该该地地区区的的地地势势高高低低分分布布情情况况；电电势势是是从从能能量量角角度度描描述述电电场场的的一一个个重重要要物物理理量量，用用电电势势描描述述电电场场有有两两大大优点：优点：电势是标量，容易计算电场力的功；电势是标量，容易计算电场力的功；简简单单地地描描述述空空间间各各点点的的电电势势常常常常不不能能使使我我们们对对电电场场的的整整体体特特点点有有一一个个直直观

17、观的的认认识识，可可以以像像等等高高线线表表示示地地势势高高低低那那样样，引引入入等等势势面面的的概概念念，以以形形象象地地认认识识电电场场中中各各点点的的电电势势分分布情况布情况2021/8/11 星期三22为为什什么么电电场场中中同同一一等等势势面面或或不不同同等等势势面面都都不不能能相相交交，也也不能相切？不能相切？答答案案：因因为为电电场场线线总总跟跟等等势势面面垂垂直直，如如果果等等势势面面相相交交，则则交交点点处处的的电电场场线线方方向向就就有有两两个个，从从而而场场强强方方向向就就不不是是惟惟一一的的，这这是是不不可可能能的的；如如果果等等势势面面相相切切，则则在在相相切切处处等

18、等势势面面的的“密度密度”为无穷大，表明场强为无穷大，这也是不可能的为无穷大，表明场强为无穷大，这也是不可能的2021/8/11 星期三23误误区区1：在在电电场场强强度度越越大大的的地地方方，同同一一个个点点电电荷荷具具有有的的电势能也越大电势能也越大点点拨拨：电电场场强强度度的的大大小小与与点点电电荷荷的的电电势势能能大大小小并并无无必必然然的的联联系系电电场场强强度度小小的的地地方方，所所放放点点电电荷荷的的电电势势能能可可能能大大例例如如在在正正点点电电荷荷Q形形成成的的电电场场中中，距距离离Q越越远远电电场场强强度度越越小小，同同一一正正电电荷荷q具具有有的的电电势势能能也也越越小小

19、，但但同同一一负负电电荷荷q具具有有的的电电势势能能却却越越大大因因为为将将q向向远远离离Q的的方方向向移移动动时时，电电场场力力对对q做做正正功功，q的的电电势势能能要要减减小小；而而将将q向向远远离离Q的的方方向向移移动动时时，电电场场力力对对q做做负负功功，q的的电电势势能能要要增增大大2021/8/11 星期三24误区误区2：电势能是一种能量，不可能为负值：电势能是一种能量，不可能为负值点点拨拨：电电势势能能是是相相对对量量在在规规定定了了电电势势能能的的零零位位置置(例例如如A位位置置)后后，如如果果某某电电荷荷在在电电场场中中B位位置置的的电电势势能能小小于于在在A位位置置的的电电

20、势势能能，则则该该电电荷荷在在B位位置置的的电电势势能能便便是是负负值值例例如如，我我们们若若规规定定相相对对正正点点电电荷荷Q无无限限远远处处电电势势能能为为零零，则则负负电电荷荷在在Q形形成成的的电电场场中中向向远远离离Q的的方方向向移移动动时时，该该负负电电荷荷的的电电势势能能增增大大；显显然然，该该负负电电荷荷在在Q的的电电场场中中各各点点的的电电势势能能均均为为负负值值可可以以回回忆忆一一下下，在在力力学学中中，我我们们若若规规定定喜喜马马拉拉雅雅山山的的珠珠穆穆朗朗玛玛峰峰为为重重力力势势能能零零点点，则则此此峰峰下下方方物物体体的的重重力力势能皆为负值这样，就不难理解电势能可能为

21、负值了势能皆为负值这样，就不难理解电势能可能为负值了2021/8/11 星期三25误误区区3：比比较较电电场场强强度度大大小小的的方方法法与与比比较较电电势势能能大大小小的的方法相同方法相同点点拨拨：电电场场强强度度是是矢矢量量，比比较较电电场场强强度度的的大大小小是是比比较较其其绝绝对对值值的的大大小小；电电势势能能是是标标量量，比比较较电电势势能能的的大大小小与与代代数数中中比比较较大大小小的的方方法法一一样样例例如如，电电场场中中A点点的的电电场场强强度度为为EA200N/C，B点点的的电电场场强强度度EB300N/C，则则A点点的的电电场场强强度度小小于于B点点的的电电场场强强度度(E

22、B的的负负号号仅仅表表示示B点点场场强强方方向向与与规规定定的的场场强强正正方方向向相相反反)；若若电电荷荷在在电电场场中中C点点的的电电势势能能EC2J，该电荷在电场中该电荷在电场中D点的电势能点的电势能ED3J，则应该是，则应该是ECED.2021/8/11 星期三26如如图图所所示示，实实线线为为某某电电场场中中的的电电场场线线，虚虚线线为为一一带带电电粒粒子运动的轨迹，则下列说法错误的是子运动的轨迹，则下列说法错误的是()A粒子带负电粒子带负电B粒子在粒子在A点具有的电势能点具有的电势能EPA小于粒子在小于粒子在B点具有的电势能点具有的电势能EPBC粒子在粒子在A点具有的动能点具有的动

23、能EKA小于小于在在B点具有的动能点具有的动能EKBD粒子在粒子在A点的加速度小于在点的加速度小于在B点的加速度点的加速度2021/8/11 星期三27解解析析：根根据据物物体体运运动动的的轨轨迹迹判判断断，该该物物体体受受到到的的电电场场力力，应应向向轨轨迹迹凹凹的的一一侧侧，故故A正正确确；对对于于负负电电荷荷，顺顺着着电电场场线线方方向向移移动动，需需克克服服电电场场力力做做功功，负负电电荷荷的的电电势势能能增增加加，故故B正正确确；根根据据只只有有电电场场力力做做功功，电电势势能能与与动动能能相相互互转转化化而而总总量量保保持持不不变变这这一一结结论论，可可确确定定EKAEKB，故故C

24、错错误误；根根据据电电场场线线的的疏疏密密反反映映电电场场的的强强弱弱而而确确定定，EAEB，即即力力的的大大小小FAFB，最后得，最后得aAaB，故，故D正确正确答案：答案：C点点评评：本本题题除除了了要要应应用用电电势势、电电势势能能等等概概念念外外，还还要要涉涉及及牛牛顿顿运运动动定定律律和和功功能能关关系系等等力力学学知知识识，应应让让学学生生明明确确曲曲线线运动的受力方向应是指向弧线的内侧运动的受力方向应是指向弧线的内侧2021/8/11 星期三28(2020宣宣城城市市高高二二检检测测)如如图图所所示示，在在两两点点电电荷荷Q1和和Q2连连线线的的延延长长线线上上有有a、b、c三三

25、点点，测测得得b点点的的场场强强为为零零现现将将一一个个检检验验电电荷荷q从从a点点沿沿直直线线经经过过b点点移移到到c点点，在在此此过过程中检验电荷程中检验电荷q的电势能变化情况为的电势能变化情况为()A不断增加不断增加B先增加后减少先增加后减少C不断减少不断减少 D先减少后增加先减少后增加答案：答案：B2021/8/11 星期三29如如图图所所示示，P、Q是是等等量量的的正正点点电电荷荷，O是是它它们们连连线线的的中中点点，A、B是是中中垂垂线线上上的的两两点点，OAOB，用用EA、EB和和A、B分别表示分别表示A、B两点的电场强度和电势，则两点的电场强度和电势，则()2021/8/11

26、星期三30AEA一定大于一定大于EB，A一定大于一定大于BBEA不一定大于不一定大于EB，A一定大于一定大于BCEA一定大于一定大于EB，A不一定大于不一定大于BDEA不一定大于不一定大于EB，A不一定大于不一定大于B2021/8/11 星期三31解解析析：P、Q所所在在空空间间中中各各点点的的电电场场强强度度和和电电势势由由这这两两个个点点电电荷荷共共同同决决定定，电电场场强强度度是是矢矢量量，P、Q两两点点电电荷荷在在O点点的的合合场场强强为为零零，在在无无限限远远处处的的合合场场强强也也为为零零，从从O点点沿沿PQ垂垂直直平平分分线线向向远远处处移移动动，场场强强先先增增大大，后后减减小

27、小，所所以以EA不不一一定定大大于于EB，电电势势是是标标量量，由由等等量量同同号号电电荷荷的的电电场场线线分分布布图图可可知知，从从O点向远处，电势是一直降低的，故点向远处，电势是一直降低的，故A一定大于一定大于B.答案：答案：B点评：点评：(1)电场强度大的地方电势不一定高电场强度大的地方电势不一定高(2)电场强度等于零的地方电势不一定等于零电场强度等于零的地方电势不一定等于零2021/8/11 星期三32如如图图所所示示，某某区区域域电电场场线线左左右右对对称称分分布布，M、N为为对对称称线线上的两点下列上的两点下列说说法正确的是法正确的是()AM点点电势电势一定高于一定高于N点点电势电

28、势BM点点场场强强一定大于一定大于N点点场场强强C正正电电荷在荷在M点的点的电势电势能大于在能大于在N点的点的电势电势能能D将将电电子从子从M点移点移动动到到N点，点，电场电场力做正功力做正功2021/8/11 星期三33答案：答案：AC解解析析：从从图图示示电电场场线线的的分分布布示示意意图图可可知知，MN所所在在直直线线的的电电场场线线方方向向由由M指指向向N，则则M点点电电势势一一定定高高于于N点点电电势势；由由于于N点点所所在在处处电电场场线线分分布布密密，所所以以N点点场场强强大大于于M点点场场强强；正正电电荷荷在在电电势势高高处处电电势势能能大大，故故在在M点点电电势势能能大大于于

29、在在N点点电电势势能能；电电子子从从M点点移移动动到到N点点，要要克克服服电电场场力力做做功功综综上上所所述述，A、C选项正确选项正确.2021/8/11 星期三34如下电场中，如下电场中，a、b两点场强和电势都相同的是两点场强和电势都相同的是()A距正的点电荷等距离的距正的点电荷等距离的a、b两点两点B等等量量异异种种点点电电荷荷的的连连线线的的中中垂垂线线上上，距距连连线线中中点点O等距离的等距离的a、b两点两点C等等量量同同种种点点电电荷荷的的连连线线上上，距距连连线线中中点点O等等距距离离的的a、b两点两点D两两块块带带有有等等量量异异种种电电荷荷的的平平行行金金属属板板间间，距距同同

30、一一板板不等距离的不等距离的a、b两点两点2021/8/11 星期三35解解析析：正正的的点点电电荷荷电电场场线线和和等等势势面面分分布布，如如图图1，a、b两两点点在在同同一一等等势势面面上上，电电势势相相同同，场场强强大大小小相相同同，但但方方向向不不同，故同，故A错错2021/8/11 星期三36由由图图2知知，a、b两两点点位位于于同同一一等等势势面面上上，故故两两点点电电势势相相同同，a、b两两点点处处电电场场线线分分布布疏疏密密程程度度相相同同，且且a、b两两点点处处电电场线的切线方向也相同，故两点场强相同场线的切线方向也相同，故两点场强相同由由图图3，a、b两两点点分分别别位位于

31、于对对称称的的等等势势面面上上，故故两两点点电电势势相相同同，a、b两两点点处处电电场场线线分分布布的的疏疏密密程程度度相相同同，两两点点场场强强大大小小相相同同，但但a点点场场强强方方向向沿沿连连线线指指向向b，b点点场场强强方方向向沿沿连连线指向线指向a，故两点场强方向不相同，故两点场强方向不相同而而带带有有等等量量异异种种电电荷荷的的平平行行金金属属板板产产生生的的是是匀匀强强电电场场，距距同同一一板板不不等等距距离离的的a、b两两点点场场强强相相等等，电电势势不不等等，故故D错错2021/8/11 星期三37答案：答案：B点点评评：认认真真看看课课本本中中的的图图例例，掌掌握握点点电电

32、荷荷形形成成的的电电场场，等等量量同同(异异)种种电电荷荷形形成成的的电电场场，以以及及匀匀强强电电场场电电场场线线与与等等势势面的分布特点，是解本题的关键面的分布特点，是解本题的关键2021/8/11 星期三382020贵贵州州兴兴义义市市清清华华实实验验中中学学高高二二检检测测)图图中中虚虚线线表表示示匀匀强强电电场场的的等等势势面面1、2、3、4.一一带带正正电电的的粒粒子子只只在在电电场场力力的的作作用用下下从从电电场场中中的的a点点运运动动到到b点点，轨轨迹迹如如图图中中实实线线所所示示由由此可判断此可判断()2021/8/11 星期三39A1等等势势面面电势电势最高最高B粒子从粒子

33、从a运运动动到到b，动动能增大能增大C粒子从粒子从a运运动动到到b，电势电势能增大能增大D在运在运动动中粒子的中粒子的电势电势能与能与动动能之和不能之和不变变答案：答案：ABD2021/8/11 星期三40如如图图，光光滑滑绝绝缘缘半半圆圆环环轨轨道道放放在在竖竖直直向向下下的的匀匀强强电电场场中中，场场强强为为E.在在与与环环心心等等高高处处放放有有一一质质量量为为m、带带电电q的的小小球球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是()2021/8/11 星期三41A小球在运小球在运动过动过程中机械能守恒程中机械能守恒B小球小球经过环经过环的最低点的最低点

34、时时速度最大速度最大C小球小球电势电势能增加能增加EqRD小小球球由由静静止止释释放放到到达达最最低低点点，动动能能的的增增加加量量等等于于mgR解解析析：小小球球在在运运动动过过程程中中除除重重力力做做功功外外，还还有有电电场场力力做做功功，所所以以机机械械能能不不守守恒恒，A错错；小小球球运运动动到到最最低低点点的的过过程程中中，重重力力与与电电场场力力均均做做正正功功，重重力力势势能能减减少少mgR，电电势势能能减减少少EqR，而而动动能能增增加加mgREqR，到到最最低低点点时时动动能能最最大大，所所以以速度最大，因此速度最大，因此B正确，正确，C、D错误错误答案：答案：B2021/8

35、/11 星期三42点点评评：涉涉及及到到能能量量转转化化题题时时，要要找找准准功功能能对对应应关关系系，如如电电势势能能的的变变化化看看电电场场力力做做的的功功；重重力力势势能能的的变变化化，看看重重力力做做的的功功；机机械械能能的的变变化化，看看重重力力以以外外的的力力做做的的功功；动动能能的的变变化化，看合外力做的功看合外力做的功2021/8/11 星期三43如如图图所所示示，一一个个质质量量为为m、带带有有电电荷荷q的的小小物物体体，可可在在水水平平轨轨道道Ox上上运运动动，O端端有有一一与与轨轨道道垂垂直直的的固固定定墙墙轨轨道道处处于于匀匀强强电电场场中中，场场强强大大小小为为E，方

36、方向向沿沿Ox轴轴正正方方向向，小小物物体体以以速速度度v0从从x0点点沿沿Ox轨轨道道运运动动，运运动动时时受受到到大大小小不不变变的的摩摩擦擦力力F作作用用，且且FF，故故最终必然停止在最终必然停止在O处，动能为零这就是最终状态处，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解法一：用动能定理解设小物块共走过路程s，由，由W 2021/8/11 星期三46解解法法二二：用用能能量量守守恒恒定定律律解解设设小小物物块块共共走走过过路路程程s，克服摩擦力做功的值为克服摩擦力做功的值为Fs，这也就是转变为内能的能量，这也就是转变为内能的能量动能、电势能减少动能、电势能减少2021

37、/8/11 星期三47有有两两个个完完全全相相同同的的金金属属球球A、B，如如图图所所示示，B球球固固定定在在绝绝缘缘地地板板上上，A球球在在离离B球球为为H的的正正上上方方由由静静止止释释放放下下落落，与与B球球发发生生对对心心碰碰撞撞后后回回跳跳的的高高度度为为h.设设碰碰撞撞中中无无能能量量损损失失，空空气阻力不计，试讨论气阻力不计，试讨论h与与H的大小关系的大小关系2021/8/11 星期三48解解析析：若若两两球球都都不不带带电电时时，由由能能量量关关系系可可知知A将将弹弹起起H高高度度若若两两球球带带等等量量同同种种电电荷荷，下下落落时时A受受到到向向上上的的电电场场力力，电电场场

38、力力做做负负功功，弹弹起起向向上上时时，电电场场力力做做的的正正功功与与下下落落时时做做的的负负功功的的大大小小相相等等，故故仍仍上上升升H距距离离若若两两球球带带等等量量异异种种电电荷荷，A下下落落时时，电电场场力力做做正正功功，碰碰撞撞后后电电荷荷量量中中和和，弹弹起起后后不不再再受受电电场场力力作作用用，由由功功能能关关系系知知上上弹弹距距离离将将大大于于H.若若A原原来来不不带带电电，B原原来来带带电电，则则A下下落落时时不不受受电电场场力力作作用用，碰碰撞撞后后A、B带带同同种种电电荷荷，弹弹起起时时A受受到到向向上上的的电电场场力力，电电场场力力做做正正功功，故故A弹弹起起距距离离

39、大大于于H.若若A、B带带不不等等量量同同种种电电荷荷，A受受到到向向上上的电场力，设平均电场力为的电场力，设平均电场力为F1，碰撞后，碰撞后A、B电荷电荷 2021/8/11 星期三49量量相相等等，上上升升时时受受向向上上的的电电场场力力为为F2，其其平平均均值值F2F1，故故此此时时所所做做的的功功要要大大于于下下落落时时做做的的负负功功，故故A弹弹起起高高度度大大于于H.点点评评：对对小小球球的的带带电电情情况况做做出出各各种种可可能能的的假假设设，根根据据力力的作用情况，结合能量关系分析的作用情况，结合能量关系分析2021/8/11 星期三50若若有有一一个个如如图图所所示示的的静静

40、电电场场，电电场场方方向向相相同同，但但电电场场线线分分布布不不均均匀匀，请请探探究究分分析析这这样样的的静静电电场场可可能能存存在在吗吗？试试证证明明之之2021/8/11 星期三51答答案案：电电场场力力做做功功与与移移动动路路径径无无关关，那那么么在在电电场场中中沿沿任任何何封封闭闭路路径径移移动动一一周周，电电场场力力做做功功一一定定为为零零把把一一正正检检验验电电荷荷q放放入入电电场场中中，令令其其从从图图中中A点点出出发发沿沿垂垂直直于于电电场场线线到到达达B点点，又又沿沿电电场场线线方方向向到到达达C，再再沿沿垂垂直直于于电电场场线线运运动动到到D点点，最最后后回回到到A，在在一一周周内内电电场场力力做做功功情情况况是是：AB、CD段段电电场场力力的的功功为为零零；在在BC段段电电场场力力做做功功为为WBCE2qsBC，在在DA段电场力做功为段电场力做功为WDAE1qsDA.2021/8/11 星期三52已知已知sBCsDA，根据电场线分布可知，根据电场线分布可知E1E2.因此，电荷移动一周电场力做功为因此，电荷移动一周电场力做功为WWBCWDA0.这这一一结结果果与与电电场场力力做做功功的的特特点点相相矛矛盾盾，所所以以，这这样样的的静静电场不可能存在电场不可能存在2021/8/11 星期三532021/8/11 星期三54