高考物理一轮复习第8章专题突破7电场性质的综合应用课件

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1．求电场力做功的四种方法
突破一 电场中功能关系的应用　师生共研
2．电场中常见的功能关系 (1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。 (2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。 (3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。 (4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。
[典例1]　如图所示，空间存在竖直向下大小为E的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为q的带正电绝缘小环套在粗糙程度相同的绝缘木杆上，若小环以初速度v1从M点沿杆上滑，到达N点时速度恰好为零，随后小环下滑回到M点，此时速度为v2(v2μmg，物块不可能停止在O点右侧，设物块最终停在O点左侧且离O点为x处， 由动能定理得E|q|xm－μmg(xm＋x)＝0， 解得x＝0.2 m。
(2)物块最终停止的位置。
[答案]　O点左侧0.2 m处
角度1　电场中的v-t图像 根据v-t图像中速度变化、斜率特点判断电荷所受电场力的方向及大小的变化。进而判断电场的方向、电势高低及电荷的电势能等有关问题。
突破二 电场中的图像问题　多维探究
[典例2]　(多选)如图甲所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合。一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为m＝10 g的带正电的小球，小球所带电荷量q＝5.0×10－4 C。小球从C点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示。小球运动到B点时，速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线)。则下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　乙 A．由C到A的过程中，小球的电势能先减小后变大 B．由C到A电势逐渐降低 C．C、B两点间的电势差 UCB＝0.9 V D．在O点右侧杆上，B点电场强度最大，电场强度大小为E＝1.2 V/m
角度2　电场中的φ-x图像 1．电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值，电场强度为零处φ-x图线存在极值，其切线的斜率为零。 2．在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。
3．在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断。
4．在φ-x图像中可以判断电场类型，如图所示，如果图线是曲线，则表示电场强度的大小是变化的，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，则表示电场强度的大小是不变的，电场为匀强电场。
5．在φ-x图像中可知电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向。
[典例3]　(多选)空间有一电场，各点电势φ随位置的变化情况如图所示，图像关于O点中心对称。下列说法正确的是(　　) A．O点的电场强度一定为零 B．－x1与x1点沿x轴方向的电场强度相同 C．将负电荷从－x1移到x1电荷的电势能增大 D．－x1和x1两点在同一等势面上
BC　[φ-x图像的斜率表示电场强度，由题图可知图像在O点的切线斜率不等于零，故O点的电场强度不为零，－x1与x1点的切线斜率相同，故－x1与x1点沿x轴方向的电场强度相同，故A错误，B正确；电势的定义式为φ＝ ，故电势能Ep＝qφ，将负电荷从－x1移到x1，电荷的电势能由负值变为正值，电荷的电势能增大，故C正确；－x1和x1两点电势不相等，故一定不在同一等势面上，故D错误。]
角度3　电场中的Ep-x图像 1．Ep-x图像切线的斜率的绝对值表示电场力的大小，如图所示，进而可以确定加速度和电场强度的大小。
2．根据Ep的增减和电荷电性判断φ的高低，从而确定电场强度方向。 3．根据电势能的变化，结合动能定理或能量守恒定律分析有关能量方面的问题。但要注意若只有电场力做功，则电势能的变化与动能的变化趋势恰好相反。
[典例4]　在x轴上O、P两点分别放置电荷量为q1、q2的点电荷，一个带正电的试探电荷在两电荷连线上的电势能Ep随x变化关系如图所示，其中A、B两点电势能为零，BD段中C点电势能最大，则(　　) A．q1和q2都是正电荷且q1>q2 B．B、C间电场强度方向沿x轴负方向 C．C点的电场强度大于A点的电场强度 D．将一个负点电荷从B点移到D点，电场力先做负功后做正功
B　[由题图知从O到P电势能一直减小，试探电荷带正电，则电势一直降低，两个点电荷必定是异种电荷，故A错误；从B到C，电势能增加，试探电荷带正电，则电势升高，根据沿电场线方向电势降低可知，B、C间电场强度方向沿x轴负方向，故B正确；根据Ep-x图像的切线斜率表示电场力，可知C点电场强度为零，A点的电场强度不等于零，则A点的电场强度大于C点的电场强度，故C错误；将一个负点电荷从B点移到D点，电势先升高后降低，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，故D错误。]
角度4　电场中的Ek-x图像 当带电体只有静电力做功时，由动能定理得F电x＝Ek－Ek0＝ΔEk，所以Ek-x图像的切线斜率k＝ ，其大小表示静电力。
[典例5]　(多选)如图甲所示，a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点，一个带电粒子在a点由静止释放，仅在静电力作用下从a点向b点运动，粒子的动能与位移之间的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　) A．带电粒子与场源电荷带异种电荷 B．a点电势比b点电势高 C．a点电场强度比b点电场强度大 D．带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能大
CD　[粒子从a点向b点运动，Ek-x图像的切线斜率减小，根据动能定理，则有qEx＝Ek，电场强度减小，因此a点更靠近场源电荷，则a点电场强度比b点电场强度大，若场源电荷是正电荷，则粒子带正电，若场源电荷是负电荷，则粒子带负电，它们带同种电荷，故A错误，C正确；由于不能确定场源电荷的性质，所以也不能确定电场线的方向，不能确定a点电势与b点电势的高低，故B错误；带电粒子仅在静电力作用下从a点运动到b点，静电力做正功，电势能减小，所以带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，故D正确。]
角度5　电场中的E-x图像 1．E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律，E>0表示电场强度沿x轴正方向；E