2022年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 電場(chǎng)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(chǎng)力的功教案 解答“電場(chǎng)力的功”一類試題，主要了解以下內(nèi)容： 不論正電荷還是負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力對(duì)它做正功，電荷的電勢(shì)能就減小，△ε=W電場(chǎng)力做功與路徑?jīng)]有關(guān)系．只與初未兩點(diǎn)電勢(shì)差有關(guān)．求電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)可以利用公式W=Fscosθ計(jì)算，變形即為W=Eqs．也可以利用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系計(jì)算W=△Uq，它適用于任何電場(chǎng)．個(gè)別問題可以利用功能關(guān)系W=△E或動(dòng)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(xì)桿的兩端各固定著一個(gè)小球，兩小球帶有等量異號(hào)的電荷，處于

2、勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向如圖17-2-1中箭頭所示．開始時(shí)，細(xì)桿與電場(chǎng)方向垂直，即在圖17-2-1所示的位置；接著使細(xì)桿繞其中心轉(zhuǎn)過90°，到達(dá)圖中Ⅱ所示的位置；最后使細(xì)桿移到圖中Ⅲ所示的位置．以W1表示細(xì)桿由位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中電場(chǎng)力對(duì)兩小球所做的功，W2表示細(xì)桿由位置Ⅱ到位置Ⅲ過程中電場(chǎng)力對(duì)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(chǎng)力做功的特點(diǎn)及判斷．直接利用功的定義和負(fù)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(dá)圖中Ⅱ所示的位置的過程

3、中，電場(chǎng)對(duì)兩個(gè)電荷的電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)力對(duì)兩小球所做的功W2=0，選項(xiàng)C是正確的． [答案] C 2 (典型例題)在靜電場(chǎng)中，將一電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了正功，則 A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定是由A點(diǎn)指向B點(diǎn) B．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定是由B點(diǎn)指向A點(diǎn) C.電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在B點(diǎn)高 D．電子在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在A點(diǎn)高 答案： C 指導(dǎo)：本題考查考生對(duì)電場(chǎng)力做功與電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)能間關(guān)系的理解．只要電子移

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

5、c>d>c，又因?yàn)閍→e，電場(chǎng)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(zhǎng)時(shí)間煙塵顆粒可以被全部吸附?(2)除塵過程電場(chǎng)對(duì)煙塵顆粒共做了多少功?(3)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)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(shí)，煙塵就被全部吸附，煙塵顆粒受到的電場(chǎng)力F=qU/L (2)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x, 當(dāng)x= Ⅱ 題點(diǎn)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(shì)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(zhǎng)為l的絕緣輕桿，可繞固定軸中點(diǎn)O在豎直面內(nèi)無摩擦的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，桿的兩端分別連著兩個(gè)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(shí)兩球的總動(dòng)能． 命題目的與解題技巧：考查電場(chǎng)力的功與電勢(shì)能變化的關(guān)系．綜合重力勢(shì)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(chǎng)力作用下桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，球1在下，球2在上，兩者重力勢(shì)解的減小量為 △Ep=(m2-m1)g ① 電勢(shì)解的減小量為△E=(q1+q2) ② 根據(jù)能量守恒

8、可知兩球的動(dòng)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(chǎng)中同一條水平方向電場(chǎng)線上的三點(diǎn)，c為ab中點(diǎn)．a(chǎn)，b電勢(shì)分別為a =5V，b =3V．下列敘述正確的是 A.該電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)一定為4V B．a(chǎn)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea一定大于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Eb C.一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能一定減少 D．一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力由c指向a 答案： C 指導(dǎo)：本題無法判斷電場(chǎng)是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)．可判斷電場(chǎng)方

9、向從a指向b的，不能確定c點(diǎn)的電勢(shì)，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小無法確定．正電荷從a→b，民場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低． 3 (典型例題)如圖17-2-6所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根長(zhǎng)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(jì))．現(xiàn)讓絕緣桿繞中點(diǎn)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)a角，則轉(zhuǎn)動(dòng)中帶電小球克服電場(chǎng)力做功為______. 答案：同下面指導(dǎo)指導(dǎo)：本題考查電場(chǎng)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(chǎng)線方向的距離d．+q在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線方向而向右，它向左移動(dòng)要克服電場(chǎng)力做功-q受電場(chǎng)力與電場(chǎng)線方向相反而向左，它向右移動(dòng)也要克服電場(chǎng)力做功．每個(gè)帶電小球的

10、初、末位置沿電場(chǎng)線方向的距離均為d=(1-cos a)1/2．每個(gè)帶電小球克服電場(chǎng)力做功W=Fd=qE(1—cos a)l/2，兩個(gè)帶電小球克服電場(chǎng)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(qiáng)電場(chǎng)中由A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功為6.0×10-4J，若把它從A點(diǎn)移至電場(chǎng)中的C點(diǎn)，電場(chǎng)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(diǎn)的電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)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(zhǎng)BA至D，使4D=AB/2=(9．0／2)cm=4．5cm．由于在勻強(qiáng)電場(chǎng)中——直線上任意兩點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)中的一條等勢(shì)線，通A作CD的垂線與CD交于P根據(jù)電場(chǎng)線和等勢(shì)面(線)垂直，且指向低電勢(shì)一方，故應(yīng)有條電場(chǎng)線沿此垂線，且場(chǎng)強(qiáng)方向由A指向P，由E=UAP／dAP其中dAP=ACcos30°，故場(chǎng)強(qiáng)正E的大為 Ⅲ 新高考命題方向預(yù)測(cè) 1 在靜電場(chǎng)中，一個(gè)負(fù)電荷q在外力作用下，沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)一段距離，以下說法中正確的是 A.外力做的功等于電荷動(dòng)能的增量 B.

12、外力和電場(chǎng)力做的功等于電荷電勢(shì)能的增量和動(dòng)能的增量 C.電荷克服電場(chǎng)力做功等于電荷電勢(shì)能的增量 D．外力和電場(chǎng)力做的功等于電荷動(dòng)能的增量 答案： CD 指導(dǎo)：對(duì)移動(dòng)電荷的過程用動(dòng)能定理：WF—qU=△ Ek·WF為外力做功，-qU為電場(chǎng)力做負(fù)功．WF=△ Ek+qU，外力的功和電場(chǎng)力做功的代數(shù)和等于動(dòng)能增量，電荷克服電場(chǎng)力做的功等于電荷電勢(shì)能的增量，故正確選項(xiàng)為CD． 2 一個(gè)帶電荷量為-q的油滴，從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度vo射人勻強(qiáng)電場(chǎng)vo的方向與電場(chǎng)方向成θ角．如圖17-2-8所示，已知油滴質(zhì)量 為m，測(cè)得它在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)p時(shí)的速率恰好為vo，設(shè)p點(diǎn)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(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中重力做了負(fù)功，因?yàn)閯?dòng)能沒有變化，山動(dòng)能定理?可判定電場(chǎng)力做了正功，電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)是與運(yùn)動(dòng)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(fù)氧離子對(duì)于人的健康極為有益．人工產(chǎn)生負(fù)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(fù)極和環(huán)形正極之間加亡直流高壓電,電壓達(dá)5 000V左右，使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生負(fù)氧離子．在負(fù)極后面加上小風(fēng)扇，將大量負(fù)氧離子排出，使空氣清新化．針狀負(fù)極與環(huán)形正極間距離為5 m

14、m，且視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電場(chǎng)對(duì)負(fù)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(fù)極與環(huán)形正極間視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，負(fù)氧離子帶電荷量q=2e=3．2 ×1019C電場(chǎng)對(duì)負(fù)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(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一個(gè)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(yùn)動(dòng)．關(guān)于帶電小球的電勢(shì)能ε和機(jī)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(shí)，即sin此電場(chǎng)力跟運(yùn)動(dòng)方向垂直，電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能‘不變，機(jī)械能不變，故B正確．若sinθ<時(shí)，電場(chǎng)力可能做正功也可能做負(fù)功，電勢(shì)能不一定減小，A錯(cuò)誤．若 sinθ時(shí)，帶電小球不可能沿與豎直方向成θ角做直線運(yùn)動(dòng)，故C誤．若 tan=θ時(shí)，電場(chǎng)力qE一定做正功，電

16、勢(shì)能一定減小，W一定增加，故D錯(cuò)誤． 5 如圖17-2-10所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，ab=5 cm，bc=12 cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成 60°角，一個(gè)電量為q=4×10-8C的正電荷從a移到b電場(chǎng)力做功為W1=1.2×10-7J求： (1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=? (2)電荷從b移到c，電場(chǎng)力做功W2=? (3)a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uac=? 答案：設(shè)ab兩點(diǎn)間距離d W1 qUab①E= (2)設(shè)Lc兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)力做功為W=W1+W2⑥ W=qUac ⑦由⑥⑦式得： 指導(dǎo)：由于電場(chǎng)力做功W=qU與路徑無關(guān)，只與初末位置間的電勢(shì)差有關(guān)，故可據(jù)已知的電場(chǎng)力做功先求電勢(shì)差，再據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系確定場(chǎng)強(qiáng)E.反之亦然．