20xx粵教版高中物理選修3-1第1章第4節(jié)電勢和電勢差(更新版)
【正文】 ． ? (4)勻強(qiáng)電場：等勢面與電場線垂直、間隔相等、相互平行的一簇平面，如圖 1－ 4－ 9所示． 圖 1－ 4－ 9 ? 【 例 3】 (雙選 )如圖 1－ 4－ 10所示，虛線圓是某靜電場中的等勢面，其電勢分別為 φa、φb和 ，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線 KLMN所示，由圖可知 ( ) 圖 1－ 4－ 10 ? A．粒子從 K到 L的過程中，電場力做負(fù)功；電勢能增加 ? B．粒子從 L到 M的過程中，電場力做負(fù)功；電勢能增加 ? C．粒子從 K到 L的過程中，電勢能增加；動(dòng)能減少 ? D．粒子從 L到 M的過程中，動(dòng)能減少；電勢能增加 ? 解析： 由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知，該電場是正電荷形成的電場，帶正電的粒子射入電場中時(shí)，受斥力作用，在靠近場源電荷的過程中，電場力做負(fù)功，動(dòng)能減少，電勢能增加．在遠(yuǎn)離場源電荷的過程中，電場力做正功，動(dòng)能增加，電勢能減少．粒子由 K到 L的過程中，由低電勢到高電勢處，電場力做負(fù)功，動(dòng)能減少，電勢能增加，故 A、 C正確；粒子由L到 M的過程中，由高電勢向低電勢處移動(dòng)，電場力做正功，動(dòng)能增加，電勢能減少，故B、 D項(xiàng)錯(cuò)． ? 答案： AC ? ?題后反思 ? 如果電荷在電場中只受電場力作用，其動(dòng)能與電勢能之和不變．若電荷由電場中的某一個(gè)等勢面出發(fā)，在電場中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又到達(dá)該等勢面上的另一點(diǎn)，此過程中電場力所做總功為零，兩狀態(tài)的電勢能相等．由此也可判斷電荷動(dòng)能的變化． ? 在如圖 1－ 4－ 11所示的負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中，一試探電荷從 A點(diǎn)分別移到 B、 C、D、 E(在以 O為圓心的圓周上 )，則下列情況正確的是 ( ) ? A．從 A到 B做功最大 ? B．從 A到 E做功最大 ? C．做功一樣大 ? D． A點(diǎn)比 D點(diǎn)電勢高 圖 1－ 4－ 11 ? 【 答案 】 C [因?yàn)辄c(diǎn)電荷的等勢面是以負(fù)電荷為圓心的同心圓， B、 C、 D、 E正在同一等勢面上，由 W＝ qU可知，在電荷從 A到 B、C、 D、 E過程中，電場力所做的功相同．負(fù)電荷的電場線是指向負(fù)電荷的， A所在的等勢面比 B、 C、 D、 E所在等勢面電勢低． ] ? 【 例 4】 如圖 1－ 4－ 12所示，平行板電容器兩極板間有場強(qiáng)為 E的勻強(qiáng)電場，且?guī)д姷臉O板接地．一質(zhì)量為 m、電荷量為＋ q的帶電粒子 (不計(jì)重力 )從 x軸上坐標(biāo)為 x0處靜止釋放． ? (1)求該粒子在 x0處的電勢能 Epx0； ? (2)試從牛頓第二定律出發(fā)，證明該帶電粒子在極板間運(yùn)動(dòng)過程中，其動(dòng)能與電勢能之和保持不變． ?綜 合 拓 展 提 高 圖 1－ 4－ 12 ? 解析： (1)粒子由 x0到 O處靜電力做的功為： ? W電 ＝－ qEx0 ① ? W電 ＝－ (0－ Epx0) ② ? 聯(lián)立 ①② 得： Epx0＝－ qEx0 ? 答案： (1)－ qEx0 (2)見解析 (2) 在 x 軸上任取兩點(diǎn) x x2，速度分別為 v v2. F ＝ qE ＝ ma v22－ v21＝ 2 a ( x2－ x1) 聯(lián)立得12m v22－12m v21＝ qE ( x2－ x1) 所以12m v22＋ ( － qEx2) ＝12m v21＋ ( － qEx1) 即 Ek2＋ Ep2＝ Ek1＋ Ep1 故在其運(yùn)動(dòng)過程中，其動(dòng)能和勢能之和保持不變．
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