【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第1章习题课1　电场的性质含解析

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习题课 1　电场的性质
(教师用书独具)
[学习目标]　1.理解描述电场力的性质物理量——场强及电场线。2.理解描述
电场能的性质的物理量——电势、电势能、电势差及等势线。
一、电场线、等势面和运动轨迹的综合
1．已知等势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线。
2．由电场线和等差等势面的疏密，可以比较不同点的电场强度大小，电场
线或等势面密集处，电场强度较大。
3．根据电荷的运动轨迹可以判断电荷受力方向和做功的正负，从而判断电
势能的变化情况，注意静电力与电场线相切，且指向曲线的凹侧。
【例 1】　(多选)某同学在研究电子在电场中的运动时，得到了电子由 a点运
动到 b点的轨迹(如图中实线所示)，图中未标明方向的一组虚线可能是电场线，
也可能是等势面，则下列说法正确的是(　　)
A．如果图中虚线是电场线，电子由 a点运动到 b点，动能减少，电势能增
加
B．如果图中虚线是等势面，电子由 a点运动到 b点，动能增加，电势能减
少
C．不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的电场强度都大于 b点的电场强
度
D．不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的电势都高于 b点的电势
BC　[若虚线是电场线，从轨迹弯曲方向可知电场力沿着电场线向左，ab 曲
线上每一点的瞬时速度与电场力方向均成钝角，故电子做减速运动，所以 A错误；
若虚线为等势面，根据等势面与电场线处处垂直可大致画出电场线，显然可看出
曲线上每个位置电子受到的电场力与速度成锐角，电子加速运动，所以 B正确；
若虚线是电场线，由电场线的密集程度可看出 a点的场强较大，由沿着电场线方
向电势越来越低可判断 a处的电势较高，若虚线是等势面，从电子曲线轨迹向下
弯曲可知电场线方向垂直虚线向上，沿着电场线方向电势越来越低，故a点电势
较小，可判断 D错误；而等差等势面密集处电场线也越密集，故a处场强较大，
因此无论虚线是电场线还是等势面，均有 a点的场强大于 b点的场强，所以 C正
确。故选 B、C。]
已知等势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直绘制电场线，再根据
轨迹弯曲方向找电荷的受力方向，结合运动轨迹或路径，判断功的正负；由静电
力做功正负确定动能及电势能的变化。
1．如图中的实线表示电场线，虚线表示只受静电力作用的带正电粒子的运
动轨迹，粒子先经过 M点，再经过 N点，可以判定(　　)
A．M点的电势高于 N点的电势
B．M点的电场强度大于 N点的电场强度
C．粒子在 M点的速率大于粒子在 N点的速率
D．粒子在 N点的电势能大于粒子在 M点的电势能
A　[粒子由 M点向 N点运动，根据带正电的粒子受到的静电力沿电场线的
切线，速度方向沿轨迹的切线可知粒子所受静电力的方向与速度方向的夹角为锐
角，故静电力做正功，动能增加，电势能减少，C、D错误；根据静电力对正电
荷做正功，电荷从高电势向低电势运动可知，M点的电势高于 N点的电势，A正
确；电场强度的大小和电场线的疏密程度有关，电场线越密，电场强度越大，故
M点的电场强度小于 N点的电场强度，B错误。]
二、电势高低及电势能增减的判断
1．电势高低常用的两种判断方法
(1)依据电场线的方向→沿电场线方向电势逐渐降低。
(2)依据 UAB＝φA－φB→UAB>0，φA>φB，UAB<0，φA<φB。
2．电势能增、减的判断方法
(1)做功判断法→电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。
(2)公式法→由 Ep＝qφ，将 q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越
大电势能越大；Ep的负值越小电势能越大。
(3)能量守恒法→在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互
转化，动能增加，电势能减小；反之，电势能增加。
(4)电荷电势法→正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电
势能大。
【例 2】　如图是匀强电场遇到空腔导体后部分电场线的分布图，电场线的
方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点 O为圆心的同一圆周上的
三点，OQ 连线垂直于 MN。以下说法正确的是(　　)
A．O点电势与 Q点电势相等
B．M、O间的电势差小于 Q、N间的电势差
C．将一负电荷由 M点移到 Q点，电荷的电势能增加
D.若在 Q点释放一个正电荷，正电荷所受静电力将沿与 OQ 垂直的方向向上
C　[由电场线的方向可知 φM>φO>φN，再作出此电场中过 O的等势线，可知
φO>φQ，A错误；M、O间的平均电场强度大于 O、N间的平均电场强度，故
UMO>UON>UQN，B错误；因 UMQ>0，负电荷从 M到Q静电力做负功，电势能增加，
C正确；正电荷在 Q点所受的静电力方向沿电场线的切线方向而不是圆的切线方
向，D错误。]
2．某静电场的电场线分布如图所示，一负点电荷只在电场力作用下先后经
过场中的 M、N两点，过 N点的虚线是电场中的一条等势线，则(　　)
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