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1、第九章 静电场及其应用10.3.2 静电场中的图像问题2022-2023学年高中物理同步备课必修第三册目录contents-x图像01 0102 02E-x图像03 03Ep-x图像电场力电场强度电势差电势电势能电场力做的功电场力做功与路径无关桥梁的作用知识回顾-x图像011.-x图像的理解和应用-x图像描述的是静电场中沿某一方向电势 随位置x变化的情况,结合-x图像可以分析电势 的特点,可进一步分析场强E、电荷的电势能等有关问题。关于-x图像有以下三个方面的应用:(1)根据-x图像可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向。(2)电场强度的大小等于-x图线的斜率的绝对
2、值,电场强度为零处,-x图线存在极值,其切线的斜率为零。(3)根据-x图像结合Ep=q 分析电荷移动时电势能的变化,再结合功能关系可确定电场力做功情况。【例题】两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D 两点,两者连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB BD),取无穷远处电势为零,由图可知,下列说法错误的是()A.B 点的电场强度为零B.Q1为负电荷,Q2为正电荷C.Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量D.将电子沿x轴从A 点移到C 点,电场力一直做正功信息提取从图像中可提取的信息如下A思路点拨解答本题的三个依据:依据1:依据-x图像斜率的意义【1】判断场强的大小和方向。依据2:依据电势高低与电场线方
3、向的关系【2】,判断电荷带电的正负。依据3:依据电势与电势能的关系【3】判断电势能的增减,进而判断电场力做功的正负。解析由于-x图像的斜率表示电场强度,B 点切线的斜率不为0,所以B 点的电场强度不为0(由【1】得到),A 说法错误。沿着电场线的方向电势逐渐降低,由图像可知,离Q1越近,电场中的电势越低,由此可以判断Q1为负电荷;同理,由于离Q2越近电势越高,所以Q2为正电荷(由【2】得到);在它们的连线上的B 点的电势为零,但B 点离Q2近,所以Q1的电荷量要大于Q2的电荷量,B、C 说法正确。从A 点到C 点电势升高,将电子沿x轴从A 点移到C 点,电势能减小,(由【3】得到),所以电场力
4、一直做正功,D 说法正确。AE-x图像022.E-x图像的理解及应用E-x图像描述静电场中电场强度E 沿x轴变化的规律,结合E-x图像可分析电场中的场强E、电势 的分布规律,进而分析有关问题。解答关于E-x图像问题可把握以下四点:(1)根据E-x图像可直接判断电场强度,电场强度为正值,说明电场强度方向与规定的正方向相同,电场强度为负值,说明电场强度方向与规定的正方向相反。(2)根据E-x图像可判断电势的高低,由图像确定电场线方向后,根据沿电场线方向电势逐渐降低,从而确定电势的高低。(3)将x轴上一段距离x分成很多微小单元 x,由公式U=E x知,E-x图像中曲线与x轴所围成的“面积”表示电势差
5、U。(4)据E-x图像结合带电粒子的运动情况可以确定带电粒子的电场力、加速度、电场力做功、电势能变化等。ADBDEp-x图像033.Ep-x图像的理解和应用Ep-x图像描述的是静电场中某点电荷在某一方向上各点的电势能随位移变化的规律。由 Ep=-qEx 可知Ep-x图线的切线斜率的绝对值等于电场力大小,结合动力学规律可判断加速度、动能等随位移的变化情况。ACDAC汇总：几种常见图像的特点及规律v-t 图像根据v-t 图像中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化,确定电场的方向、电势高低及电势能变化-x 图像(1)电场强度的大小等于-x图线的斜率大小,电场强度为零处,-x图线存在极值,其切线的斜率为零(2)在-x 图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向(3)在-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断E-x 图像(1)反映了电场强度随位移变化的规律(2)E 0 表示场强与规定正方向相同,E 0 表示场强与规定正方向相反(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定Ep-x图像(1)反映了电势能随位移变化的规律(2)图线的切线斜率大小等于电场力大小(3)进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况