高中物理人教版 (新課標(biāo))選修36 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案及答案

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電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(2)·典型例題解析 【例1】如圖14－83是一個(gè)帶負(fù)電的空心金屬球殼，A點(diǎn)在球內(nèi)，B點(diǎn)在球外表面，比較圖中A、B、C、D四點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)最大的是________點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)最小的是________點(diǎn)，電勢(shì)最高的是________點(diǎn)，一個(gè)負(fù)電荷在A、B、C、D四點(diǎn)中的________點(diǎn)具有的電勢(shì)能最大．解析：A點(diǎn)在帶電金屬球殼內(nèi)部，由導(dǎo)體靜電平衡條件知A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，所以A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最?。捎?/span>B點(diǎn)在球殼外表面，該處電場(chǎng)線最密，場(chǎng)強(qiáng)最大．球殼帶負(fù)電，離球殼越近，電勢(shì)越低，所以D點(diǎn)電勢(shì)最高．負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)最大，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等且最低，因此負(fù)電荷在A、B兩點(diǎn)電勢(shì)能最大．點(diǎn)撥：孤立均勻帶電球產(chǎn)生的電場(chǎng)，球外空間的電場(chǎng)分布情況與球心處等量同種點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)一樣．【例2】如圖14－84所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C點(diǎn)，質(zhì)量為m，帶電量為－q的有求：(1)小球由A到B過(guò)程中電場(chǎng)力做的功．(2)A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差．解析：(1)對(duì)于小球由A→B的過(guò)程，重力對(duì)其做正功，由正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布及方向可知，電場(chǎng)力對(duì)其做功，小球由靜止下滑，則據(jù)動(dòng)能定理即有：(2)由圖可知，B、C在同一等勢(shì)面上，所以A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差．則：點(diǎn)撥：在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所受電場(chǎng)力是變力，求變力作功常用動(dòng)能定理求解．正確判斷B、C在同一等勢(shì)面上，是求UAC的關(guān)鍵．【例3】半徑為R的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)．如圖14－85所示，珠子所受電場(chǎng)力是其重力的3/4倍．將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放，則珠子所能獲得的最大的動(dòng)能Ek＝________．點(diǎn)撥：首先分析出珠子在環(huán)上能處于平衡的位置，此位置相當(dāng)于球只受重力作用在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)的最低位置，即是動(dòng)能最大的位置，再由動(dòng)能定理求得最大動(dòng)能．參考答案：EKm＝mgR【例4】如圖14－86所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距為L的A、B兩點(diǎn)，連線AB與電場(chǎng)線的夾角為θ，將一電量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)．若沿直線AB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W1＝________；若沿路經(jīng)ACD移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W2＝________；若沿曲線ADB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W3＝________．由此可知，電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)是________．點(diǎn)撥：電場(chǎng)力做功的大小與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)．參考答案W1＝qELcosθ，W2＝qELcosθ，W3＝qELcosθ，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)． 跟蹤反饋 1．把一個(gè)半徑為r帶有電量為＋q庫(kù)侖的絕緣金屬小球A移到一個(gè)半徑為R不帶電的有孔金屬球殼的中心，如圖14－87所示，靜電平衡后，2．兩個(gè)帶同種電荷的小球A、B，其質(zhì)量關(guān)系為mA＝mB/2，電量關(guān)系qA＝2qB．若將它們固定在光滑的絕緣平面上，使A、B相距r1，此時(shí)它們具有電勢(shì)能ε，再將它們釋放，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，它們相距為r2，且r2＞r1，這段時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)A球做功為________．3．在某電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)電量為q的電荷時(shí)，電荷的電勢(shì)能變化Δε跟電荷電量q的比值為5.0V．如在A、B間移動(dòng)電量為2q的電荷時(shí)，A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為多少？如果沒(méi)有在A、B間移動(dòng)電荷，這時(shí)A、B間電勢(shì)差為多少？4．如圖14－88所示，在光滑絕緣平面上有A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷相距無(wú)窮遠(yuǎn)．A的質(zhì)量為m，且靜止；B的質(zhì)量為4m，且以速度v正對(duì)著A運(yùn)動(dòng)．問(wèn)：A、B所組成的系統(tǒng)具有最大電勢(shì)能時(shí)A、B的速度分別是多大？系統(tǒng)的最大電勢(shì)能是多少？參考答案 1．(1)φA＞φB＞0  (2)φB＝0  2．ε  3．5.0V  5.0V 4．速度均為V，最大電勢(shì)mV2