高中物理 第2章 电势能与电势差学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1物理学案VIP免费

第2章电势能与电势差知识整合与阶段检测专题一电场力做功与能量转化分析处理带电粒子的功能关系的方法有三个：1．只有电场力做功只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔEk。2．只有电场力和重力做功只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋WG＝－(ΔE电＋ΔE重)＝ΔEk。3．多个力做功多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为：W电＋W其他＝ΔEk。[例证1]一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图2－1所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a点运动到b点的过程中，能量变化情况为()图2－1A．动能减小B．电势能增加C．动能和电势能总和减少D．重力势能和电势能之和增加[解析]由油滴的运动轨迹可知，油滴受到向上的电场力，必然带负电。在从a点到b点的运动过程中，电场力做正功，电势能减少，重力做负功，重力势能增加，但动能、重力势能、电势能的总和保持不变，所以动能和电势能总和要减少，选项C对，B错。由运动轨迹为曲线可知电场力FE大于重力mg，合力方向向上，由动能定理可知从a点运动到b点，合力做正功，动能增加，选项A、D错误。[答案]C专题二带电粒子(带电体)在电场中的运动1．带电粒子在电场中的加速功是能量转化的量度，若电场力与带电粒子初速度方向相同，带电粒子做匀加速直线运动，电场力做正功，电势能的减少量全部转化为动能的增加量；反之，若电场力与带电粒子初速度方向相反，带电粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，动能的减少量全部转化为电势能的增加量。在上述过程中，电场力做多少功，动能和电势能就变化多少。此处可以类比重力场中重力做功与物体动能和势能的变化关系。(1)当v0＝0，由动能定理得qU＝mv2，则v＝；1(2)当v0≠0，由动能定理得qU＝mv2－mv02，则v＝。[例证2]如图2－2所示，质量为m，电量为e的电子，从A点以速度2v0平行于场强方向射入匀强电场中，到达B点时速度恰变为v0，则A、B两点间的电势差是多少？[解析]设A、B两点间电势差为U，电子从A点运动到B点的过程中，电场力对电子做负功，由动能定理可得图2－2eU＝mv02－m(2v0)2。所以U＝－[答案]－2．带电粒子在电场中的偏转(1)运动状态：当带电粒子以速度v0垂直于电场线方向射入匀强电场中时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)。(2)偏转问题的数学处理方法类似于平抛运动的处理方法：建立直角坐标系，应用运动的合成与分解的知识，将运动分解为垂直于场强方向上的初速度为v0的匀速直线运动和沿场强方向上的初速度为零的匀加速直线运动，然后，根据相应运动规律列式求解。①解题步骤：明确研究对象，分析粒子受力，将运动进行分解，建立坐标系，列方程求解。②应熟练求解下列物理量：加速度a＝，时间t＝，电场方向分速度vy＝，偏转角正切tanφ＝＝，偏转位移y＝at2＝。[例证3]如图2－3所示，平行板A、B间的电压为U，两板间的距离为d，一质量为m、带电荷量为q的粒子，由两板中央O点以水平速度v0水平射入，落在C处，＝l。若将B板向下拉开，初速度v0不变，则粒子将落在B板的C′点，求BC′。(粒子的重力忽略不计)图2－3[解析]据牛顿第二定律，带电粒子在落在C点之前有有：q＝ma，所以a＝，而带电粒子运动的情况为l＝v0t，d＝at2＝·t2。带电粒子落在C′点之前，据牛顿第二律得q＝ma′，所以a′＝，得l′＝v0t′，d＋d＝a′t′2＝··t′2。解方程组得BC′的长：l′＝l。[答案]l1．在图2－4中，a、b带等量异种电荷，MN为ab连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射出，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子重力，则在飞越该电场的整个过程中以下说法错误的是()图2－4A．该粒子带正电2B．该粒子的动能先增大后减小C．该粒子的电势能先减小后增大D．该粒子运动到无穷远处后，速度的大小仍为v0解析：由粒子开始时一段轨迹可以判定，粒子在该电场中受到大致向右的电场力，因而可以判断粒子带负电，A错误。因为等量异种电荷连...