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电场中能量问题赏析

作者:金宝搏更新时间:2020-07-10 17:00点击次数:字号:T|T

  电场中能量问题赏析_高中教育_教育专区。电场中能量问题赏析[转载] 电场是高中物理重要板块。其本身性质体现在两个方面。一是其具有力的性质。二是具 有能量的性质。 对带电粒子在电场中运动的考察是高考热点问题。 能量问题的分析更具得灵 活多变

  电场中能量问题赏析[转载] 电场是高中物理重要板块。其本身性质体现在两个方面。一是其具有力的性质。二是具 有能量的性质。 对带电粒子在电场中运动的考察是高考热点问题。 能量问题的分析更具得灵 活多变。我们应把握两条直线──功能关系和能量守恒。 这里分几个方面谈谈电场能量问题: 一、电势能与电场力做功 从物理现象看,两个物体之间存在相互作用,必然会存在一种势能,例如重力势能、分 子势能、 弹性势能等。 以重力势能为例, 物体从高处静止释放, 物体能运动起来, 动能增加, 说明物体具有对外做功的本领,具有能量,把该能量称为重力势能。 产生势能的原因就是物体之间有相互作用力,将物体自由释放,相互作用力做正功,由 相对位置决定的势能也释放出来,转化为其他形式的能,势能减小。若克服相互作用移动物 体,物体间具有势能将增加,其他形式的能转化为势能储存起来。 所有的势能产生原因一样。 势能的变化由相互作用力做功决定。 不同势能变化规律相同。 其规律为:相互作用力做正功,势能减小;相互作用力做负功,势能增加。 势能规律与动能定理有区别, 合外力做正功, 动能将增加。 合外力做负功, 动能将减小。 它们规律不同就是因为产生原因不同。 例:如图所示,固定在 Q 点的正点电荷的电场中有 M、N 两点,已知 叙述正确的是( ) < ,下列 A.若把一正的点电荷从 M 点沿直线移动 N 点,则电场力对该电荷做功,电势能减少 B.若把一正的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加 C.若把一负的点电荷从 M 点沿直接移到 N 点,则电场力对该电荷做功,电势能减少 D.若把一负的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点,再从 N 点沿不同路径移回到 M 点;则该 电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变 探析:如图,Φ M>Φ N,UMN>0,W=UMN·q,若 q>0,W>0,电场力做正功,电势能减 小。若 q<0,W<0,电场力做负功,电势能增加。选 AD 二、电场中不同力做功对应不同能量改变 这里的能量问题要善于把握功能关系这个核心。 其基本对应规律为,在电场中: 1.电场力做功→电势能变化(势能规律) 2.重力做功→重力势能变化(势能规律) 3.合外力做功→动能变化(动能定理) 4.除重力、弹力以外的力做功→E 机变化 探析: 如果只有重力、 弹力做功, 机械能守恒不变。 除了重力、 弹力以外的外力做正功, E 机增加,做负功,E 机减小。 考查方向分计算和判断。 Ⅰ、判断能量变化: 例:一带电油滴在匀强电场 E 中的运动轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下,若不 计空气阻力,则此带电油滴从 a 运动到 b 的过程中,能量变化情况为( ) A.动能减小 B.电势能增加 C.动能和电势能之和减小 D.重力势能和电势能之和增加 探析:先进行受力分析 ①重力做负功,重力势能增加;②电场力做正功,电势能减小;③合外力竖直向上,合 外力做正功,动能增加;④能量守恒,EP+ε +EK=恒量,EP 表示重力势能,ε 表示电势能, 因为 EP 增加,ε +EK 减小;因为 EK 增加,EP+ε 减小。选 C Ⅱ、计算问题: 例:在绝缘的平面上方存在着匀强电场方向如图,水平面上的带电金属块在水平拉力 F 的作用下,沿水平面移动,已知金属块在移动的过程中,外力 F 做功 32J,金属块克服电场 力做功 8J,金属块克服摩擦力做功 16J,则在此过程中金属块的( ) A.动能增加 8J B.电势能增加 24J C.机械能减少 24J D.机械能增加 48J 分析:设外力 F 做功为 W1,克服电场力做功为 W2,克服摩擦力做功为 W3。 由动能定理:△EK=W1-W2-W3=8J 由势能规律,电势能变化量:△EP=W2=8J 机械能增加量:△E=W1-W2-W3=8J 选A 三、能量守恒思想在电场中的运用 例:如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,相邻两等势面间的电势差相等,一个正 电荷在等势面 L3 处的动能为 20J,运动到等势面 L1 处时动能为零;现取 L2 为零电势参考平 面,则当此电荷的电势能为 4J 时,它的动能为(不计重力及空气阻力)( ) A.16J B.10J C.6J D.4J 自然界能量保持守恒不会消失,只会转化或转移。 分析:L2 电势为 0,电势能为 0。L3 到 L1,动能变为 0,则在 L2 处的动能为 10J。L2 处总 能量为 10J。根据能量守恒,ε +EK=恒量,当ε =4J,EK=6J。做这种题型善于抓住电势 为零处的总能量,选 C。 总之,电场中受力问题、做功问题、运动问题、能量问题考查题型多种多样。以能量求 解较为简单,利用好守恒思想和能量变化规律(即功能关系),多有意识地用能量观点分析 电场问题,将使解题事半功倍。

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