高考物理 电场精讲精练 电场中的功能关系1.doc

电场中的功能关系

(1)定义式:WAB=Flcos α=qEdcos α(适用于匀强电场).
(2)电势的变化:W=qUAB=q(φA-φB).
(3)动能定理:W电+W其=ΔEk.
(4)电势能的变化:WAB=-ΔEpBA=EpA-EpB.

(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)除重力外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的增量.
(4)所有外力对物体所做的总功,等于物体动能的变化.
例题1 如图所示, 虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场, 一带电粒子质量为m = × 10-11kg、电荷量为q=+×10-5 C,从a点由静止开始经电压为U=100 V的电场加速后,垂直于匀强电场方向进入匀强电场中,从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°、MN间距离为20 cm,:
(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度v1;
(2)匀强电场的场强大小;
(3)ab两点间的电势差.
解析(1)由动能定理得:qU=mv
代入数据得v1=104 m/s
(2)因带电粒子重力不计,则进入PQ、MN间电场中后,做类平抛运动,粒子沿初速度方向做匀速直线运动:d=v1t.
粒子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动:vy=at.
由题意得:tan 30°=
由牛顿第二定律得qE=ma
联立以上相关各式并代入数据得:
E=×103 N/C≈×103 N/C
(3)由动能定理得:qUab=mv2=m(v+v)
联立以上相关各式代入数据得:Uab=400 V
答案(1)104 m/s (2)×103 N/C (3)400 V
(1)电荷在电场中运动时,电场力做功将引起电势能与其他形式的能相互发生转化,电荷的机械能不再守恒.
(2)要搞清几个功能关系:重力做功等于重力势能的变化,电场力做功等于电势能的变化,弹簧弹力做功等于弹性势能的变化,合外力做功等于动能的变化.
(3)无论能量如何变化,总是满足能量守恒定律.
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1. 如图所示,直线MN是某电场中的一条电场线(方向未画出).虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下,由a到b的运动轨迹,( )




解析:,所以电场线的方向不确定,A错误;带电粒子由a运动到b的过程中,只受电场力的作用,由轨迹的弯曲方向知电场力做正功,电势能减小,动能增加,故B错误、C正确;由于仅给出一条电场线,电场强度的大小关系不确定,D错误.
2. (多选)如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接,,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v