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第1講庫(kù)侖定律電場(chǎng)力的性質(zhì)第六章靜電場(chǎng)內(nèi)容索引基礎(chǔ)知識(shí)梳理命題點(diǎn)一庫(kù)侖定律的理解及應(yīng)用命題點(diǎn)二電場(chǎng)強(qiáng)度的理解及疊加命題點(diǎn)三電場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題盤查拓展點(diǎn)課時(shí)作業(yè)1基礎(chǔ)知識(shí)梳理1一、庫(kù)侖定律電荷守恒定律1.點(diǎn)電荷有一定的電荷量,忽略形狀和
的一種理想化模型.2.電荷守恒定律(1)起電方式:摩擦起電、接觸起電、
起電.(2)帶電實(shí)質(zhì):物體帶電的實(shí)質(zhì)是
.(3)內(nèi)容:電荷既不會(huì)創(chuàng)生,也不會(huì)消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到
,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到
;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中,電荷的總量保持不變.大小感應(yīng)得失電子另一個(gè)物體另一部分3.庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在
.(2)表達(dá)式:F=
,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫做靜電力常量.(3)適用條件:①
;②
.它們的連線上真空中點(diǎn)電荷
計(jì)算兩個(gè)帶電小球之間的庫(kù)侖力時(shí),公式中的r一定是指兩個(gè)球心之間的距離嗎?為什么?答案不一定.當(dāng)兩個(gè)小球之間的距離相對(duì)于兩球的直徑較小時(shí),兩球不能看做點(diǎn)電荷,這時(shí)公式中的r大于(帶同種電荷)或小于(帶異種電荷)兩個(gè)球心之間的距離.深度思考二、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度1.電場(chǎng)(1)定義:存在于電荷周圍,能傳遞電荷間
的一種特殊物質(zhì).(2)基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有
的作用.2.電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F與它的
的比值.(2)定義式:E=
,q為
電荷.(3)矢量性:規(guī)定
電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向.相互作用力電荷量q試探正3.場(chǎng)強(qiáng)公式的比較三個(gè)公式適用于
電場(chǎng)與試探電荷是否存在無(wú)關(guān)適用于
產(chǎn)生的電場(chǎng)Q為場(chǎng)源電荷的電荷量適用于
電場(chǎng)U為兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,d為沿電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間的距離任何點(diǎn)電荷勻強(qiáng)4.電場(chǎng)的疊加(1)電場(chǎng)疊加:多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為各電荷單獨(dú)在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的
和.(2)運(yùn)算法則:
定則.矢量平行四邊形5.等量同種和異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度的比較比較項(xiàng)目等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖連線中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)連線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小,指向負(fù)電荷一方為零連線上的場(chǎng)強(qiáng)大小(從左到右)
沿連線先變小,再變大沿連線先變小,再變大沿中垂線由O點(diǎn)向外場(chǎng)強(qiáng)大小O點(diǎn)最大,向外逐漸減小O點(diǎn)最小,向外先變大后變小三、電場(chǎng)線1.定義為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱及
,在電場(chǎng)中畫出一些曲線,曲線上每一點(diǎn)的
方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,曲線的疏密表示電場(chǎng)的
.2.電場(chǎng)線的三個(gè)特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處出發(fā),終止于無(wú)限遠(yuǎn)或
處;(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交;(3)在同一幅圖中,電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線
,電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線
.切線方向強(qiáng)弱負(fù)電荷較密較疏1.(2016·浙江理綜·15)如圖所示,兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對(duì)絕緣柱支持使它們彼此接觸.把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在A、B下部的金屬箔都張開(kāi)A.此時(shí)A帶正電,B帶負(fù)電B.此時(shí)A電勢(shì)低,B電勢(shì)高C.移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合D.先把A和B分開(kāi),然后移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合答案解析√基礎(chǔ)題組自測(cè)由靜電感應(yīng)可知,A左端帶負(fù)電,B右端帶正電,A、B的電勢(shì)相等,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;若移去C,則兩端的感應(yīng)電荷消失,則貼在A、B下部的金屬箔都閉合,選項(xiàng)C正確;先把A和B分開(kāi),然后移去C,則A、B帶的電荷仍然存在,故貼在A、B下部的金屬箔仍張開(kāi),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2.(教科版選修3-1P15第1題)把檢驗(yàn)電荷放入電場(chǎng)中的不同點(diǎn)a、b、c、d,測(cè)得的檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力F與其電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖象如圖所示,則a、b、c、d四點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小的關(guān)系為A.Ea>Eb>Ec>Ed B.Ea>Eb>Ed>EcC.Ed>Ea>Eb>Ec D.Ec>Ea>Eb>Ed答案√3.(人教版選修3-1P5演示實(shí)驗(yàn)改編)在探究?jī)呻姾砷g相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中,一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和電荷量有關(guān).他選用帶正電的小球A和B,A球放在可移動(dòng)的絕緣座上,B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn),如圖所示.實(shí)驗(yàn)時(shí),先保持兩球電荷量不變,使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近,觀察到兩球距離越小,B球懸線的偏角越大;再保持兩球距離不變,改變小球所帶的電荷量,觀察到電荷量越大,B球懸線的偏角越大.實(shí)驗(yàn)表明:兩電荷之間的相互作用力,隨其距離的________而增大,隨其所帶電荷量的________而增大.此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是_____________(選填“累積法”“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”).答案解析減小增大控制變量法對(duì)B球進(jìn)行受力分析,球受重力、電場(chǎng)力和線的拉力,線與豎直方向間的夾角變大時(shí),說(shuō)明電場(chǎng)力變大.電荷量不變時(shí),兩球距離變小,懸線偏角變大,電場(chǎng)力變大;距離不變時(shí),電荷量變大,線的偏角變大,電場(chǎng)力變大.4.(人教版選修3-1P15第6題)用一條絕緣輕繩懸掛一個(gè)帶電小球,小球質(zhì)量為1.0×10-2kg,所帶電荷量為+2.0×10-8C.現(xiàn)加一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),平衡時(shí)絕緣繩與鉛垂線成30°夾角.求這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度.答案解析2.9×106N/C5.(人教版選修3-1P15第7題)如圖所示,真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=+4.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C,分別固定在x坐標(biāo)軸的x=0和x=6cm的位置上.(1)x坐標(biāo)軸上哪個(gè)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度為零?答案解析x2=12cm處因?yàn)閨Q1|>|Q2|,所以,在Q1左側(cè)的x軸上,Q1產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是大于Q2產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,且方向總是指向x軸負(fù)半軸,在x=0和x=6cm之間,電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向x軸的正方向.所以,只有在Q2右側(cè)的x軸上,才有可能出現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0的點(diǎn).設(shè)該點(diǎn)距離原點(diǎn)的距離為x,則k-k=0,即4(x-6)2-x2=0,解得x1=4cm(不合題意,舍去)和x2=12cm.所以,在x2=12cm處電場(chǎng)強(qiáng)度等于0.(2)x坐標(biāo)軸上哪些地方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向是沿x軸正方向的?答案解析0<x<6cm和x>12cm的地方在x坐標(biāo)軸上0<x<6cm和x>12cm的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是沿x軸正方向的.12命題點(diǎn)一
庫(kù)侖定律的理解及應(yīng)用1.庫(kù)侖定律適用于真空中靜止點(diǎn)電荷間的相互作用.2.對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體,可將其視為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷,r為球心間的距離.3.對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球,要考慮表面電荷的重新分布,如圖所示.(1)同種電荷:F<k;(2)異種電荷:F>k.4.不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地認(rèn)為r→0時(shí),庫(kù)侖力F→∞,因?yàn)楫?dāng)r
→0時(shí),兩個(gè)帶電體已不能看做點(diǎn)電荷了.
(多選)(2016·浙江理綜·19)如圖所示,把A、B兩個(gè)相同的導(dǎo)電小球分別用長(zhǎng)為0.10m的絕緣細(xì)線懸掛于OA和OB兩點(diǎn).用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒與A球接觸,棒移開(kāi)后將懸點(diǎn)OB移到OA點(diǎn)固定.兩球接觸后分開(kāi),平衡時(shí)距離為0.12m.已測(cè)得每個(gè)小球質(zhì)量是8.0×10-4kg,帶電小球可視為點(diǎn)電荷,重力加速度g=10m/s2,靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,則A.兩球所帶電荷量相等B.A球所受的靜電力為1.0×10-2NC.B球所帶的電荷量為4×10-8CD.A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0【例1】√√√答案解析分析
F=mgtan37°=8.0×10-4×10×0.75N=6.0×10-3N,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;A、B兩球帶等量的同種電荷,故在A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0,選項(xiàng)D正確.兩個(gè)完全相同的帶電金屬球接觸時(shí)電荷的分配規(guī)律1.如果接觸前兩金屬球帶同種電荷,電荷量分別為q1和q2,兩球接觸時(shí),總電荷量平均分配,兩球的電荷量都等于.2.如果接觸前兩金屬球帶異種電荷,電荷量分別為q1和q2,且q1>q2,接觸時(shí),先中和再將剩余的電荷量(q1-q2)平均分配,兩球的電荷量都等于.方法感悟題組階梯突破1.(多選)兩個(gè)半徑相同的金屬小球(視為點(diǎn)電荷),帶電荷量之比為1∶7,相距為r,兩者相互接觸后再放回原來(lái)的位置上,則相互作用力可能為原來(lái)的答案解析√√分析
設(shè)兩小球的電荷量分別為q和7q,則原來(lái)相距r時(shí)的相互作用力F=k=k.由于兩球的電性未知,接觸后相互作用力的計(jì)算可分為兩種情況:2.根據(jù)科學(xué)研究表明,地球是一個(gè)巨大的帶電體,而且表面帶有大量的負(fù)電荷.如果在距離地球表面高度為地球半徑一半的位置由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的塵埃,恰好能懸浮在空中,若將其放在距離地球表面高度與地球半徑相等的位置時(shí),則此帶電塵埃將A.向地球表面下落B.遠(yuǎn)離地球向太空運(yùn)動(dòng)C.仍處于懸浮狀態(tài)D.無(wú)法判斷答案解析√
相等,r相消13命題點(diǎn)二
電場(chǎng)強(qiáng)度的理解及疊加1.求解電場(chǎng)強(qiáng)度的常規(guī)方法電場(chǎng)強(qiáng)度是靜電學(xué)中極其重要的概念,也是高考考點(diǎn)分布的重點(diǎn)區(qū)域之一.求電場(chǎng)強(qiáng)度常見(jiàn)的有定義式法、點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式法、勻強(qiáng)電場(chǎng)公式法、矢量疊加法.2.求解電場(chǎng)強(qiáng)度的非常規(guī)思維方法(1)等效法:在保證效果相同的前提下,將復(fù)雜的電場(chǎng)情景變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情景.例如:一個(gè)點(diǎn)電荷+q與一個(gè)無(wú)限大薄金屬板形成的電場(chǎng),等效為兩個(gè)異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),如圖甲、乙所示.(2)對(duì)稱法:利用空間上對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn),使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算問(wèn)題大為簡(jiǎn)化.例如:如圖,均勻帶電的
球殼在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),等效為弧BC產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),弧BC產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向,又等效為弧的中點(diǎn)M在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向.(3)填補(bǔ)法:將有缺口的帶電圓環(huán)補(bǔ)全為圓環(huán),或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面,從而化難為易、事半功倍.(4)微元法:將帶電體分成許多元電荷,每個(gè)元電荷看成點(diǎn)電荷,先根據(jù)庫(kù)侖定律求出每個(gè)元電荷的場(chǎng)強(qiáng),再結(jié)合對(duì)稱性和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出合場(chǎng)強(qiáng).
直角坐標(biāo)系xOy中,M、N兩點(diǎn)位于x軸上,G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖.M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷,一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí),G點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零.靜電力常量用k表示.若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn),則H點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向分別為【例2】答案解析√
如圖所示,xOy平面是無(wú)窮大導(dǎo)體的表面,該導(dǎo)體充滿z<0的空間,z>0的空間為真空.將電荷量為q的點(diǎn)電荷置于z軸上z=h處,則在xOy平面上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷.空間任意一點(diǎn)處的電場(chǎng)皆是由點(diǎn)電荷q和導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電荷共同激發(fā)的.已知靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零,則在z軸上z=
處的場(chǎng)強(qiáng)大小為(k為靜電力常量)【例3】√答案解析分析題眼
電場(chǎng)強(qiáng)度疊加問(wèn)題的求解思路電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,疊加時(shí)應(yīng)遵從平行四邊形定則,分析電場(chǎng)的疊加問(wèn)題的一般步驟是:(1)確定分析計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)的空間位置;(2)分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng),先計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;(3)依次利用平行四邊形定則求出矢量和.方法感悟題組階梯突破3.已知均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同.如圖所示,半徑為R的球體上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在過(guò)球心O的直線上有A、B兩個(gè)點(diǎn),O和B、B和A間的距離均為R.現(xiàn)以O(shè)B為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔,若靜電力常量為k,球的體積公式為V=πr3,則A點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為答案解析√4.如圖所示,一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過(guò)圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn),a和b、b和c、c和d間的距離均為R,在a點(diǎn)有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷.已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)答案解析√
EQ
由于b、d關(guān)于圓盤對(duì)稱
14命題點(diǎn)三
電場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題1.電場(chǎng)力方向正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,負(fù)電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反.2.恰當(dāng)選取研究對(duì)象,用“整體法”或“隔離法”進(jìn)行分析.3.基本思路(1)平衡問(wèn)題利用平衡條件列式求解.(2)非平衡問(wèn)題利用牛頓第二定律求解.4.庫(kù)侖力作用下電荷的平衡問(wèn)題與力學(xué)中物體的平衡問(wèn)題相同,可以將力進(jìn)行合成與分解.5.列平衡方程,注意電荷間的庫(kù)侖力與電荷間的距離有關(guān).
(多選)(2015·浙江理綜·20)如圖所示,用兩根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點(diǎn),A上帶有Q=3.0×10-6C的正電荷.兩線夾角為120°,兩線上的拉力大小分別為F1和F2.A的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球B,B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2kg(重力加速度g取10m/s2;靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,A、B球可視為點(diǎn)電荷),則A.支架對(duì)地面的壓力大小為2.0NB.兩線上的拉力大小F1=F2=1.9NC.將B水平右移,使M、A、B在同一直線上,此
時(shí)兩線上的拉力大小F1=1.225N,F(xiàn)2=1.0ND.將B移到無(wú)窮遠(yuǎn)處,兩線上的拉力大小F1=F2=0.866N【例4】答案解析分析√√
mAg
F庫(kù)FNmBgFN=mg-F庫(kù)=1.1NF1=F2=mAg+F庫(kù)=1.9N
300
F2′=1.0NF1′-F庫(kù)′=1.0N,F(xiàn)1′=1.225N將B移到無(wú)窮遠(yuǎn),則F庫(kù)″=0,可求得F1″=F2″=1NF1′F2′mAgF庫(kù)′600600
如圖所示,光滑絕緣的正方形水平桌面邊長(zhǎng)為d=0.48m,離地高度h=1.25m.桌面上存在一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)(除此之外其余位置均無(wú)電場(chǎng)),電場(chǎng)強(qiáng)度E=1×104N/C.在水平桌面上某一位置P處有一質(zhì)量m=0.01kg,電荷量q=1×10-6C的帶正電小球以初速度v0=1m/s向右運(yùn)動(dòng).空氣阻力忽略不計(jì),重力加速度g=10m/s2.求:(1)小球在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向?【例5】答案解析1.0m/s2方向水平向左qE(2)P處距右端桌面多遠(yuǎn)時(shí),小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最終落地的水平距離最大?并求出該最大水平距離?答案解析題組階梯突破5.如圖,在光滑絕緣水平面上,三個(gè)帶電小球a、b和c分別位于邊長(zhǎng)為l的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上;a、b帶正電,電荷量均為q,c帶負(fù)電.整個(gè)系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.已知靜電力常量為k.若三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),則勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小為答案√6.如圖所示,水平面有方向向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),將質(zhì)量相等的兩個(gè)帶異種電荷小球a、b(可視為點(diǎn)電荷),且電荷量大小分別為qa=3q,qb=q,由靜止釋放,二者之間距為r,位置關(guān)系如圖,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球始終處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài).則下列說(shuō)法正確的是答案解析√a、b一定靠在一起分析對(duì)ab整體有:E(qa-qb)=2ma,即Eq=ma,對(duì)b有
-Eqb=ma,即
-Eq=ma聯(lián)立得:E=
,所以B正確.7.如圖所示,ABCD為豎直放在場(chǎng)強(qiáng)為E=104V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道,其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓環(huán),軌道的水平部分與半圓環(huán)相切,A為水平軌道的一點(diǎn),而且AB=R=0.2m.把一質(zhì)量m=100g、帶電量q=+10-4C的小球,放在水平軌道的A點(diǎn),由靜止開(kāi)始被釋放后,在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).求:(g=10m/s2)(1)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大?答案解析2m/s小球由A→C的過(guò)程中,(2)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大?答案解析3N在C點(diǎn)時(shí),由牛頓第三定律知FNC=FNC′=3N.15盤查拓展點(diǎn)一、整體法與隔離法整體法是指對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究的方法,即從部分與整體的聯(lián)系中揭示整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,使部分與整體辯證地統(tǒng)一起來(lái),從而解決問(wèn)題的科學(xué)思維方法.當(dāng)我們研究整體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部之間的相互作用時(shí),可采用整體法從而使問(wèn)題得到簡(jiǎn)捷巧妙的解答.所謂隔離法是指把所研究的對(duì)象(包括物體或物體的一部分),從系統(tǒng)中隔離開(kāi)來(lái),進(jìn)行分析研究的方法.當(dāng)我們要研究系統(tǒng)中的某個(gè)物體與其他物體(或物體中的某一部分與其他部分)的相互作用,尋求待求量與已知量的關(guān)系時(shí),宜采用隔離法,將此物體(或物體中的某一部分)隔離出來(lái),單獨(dú)進(jìn)行分析研究.
如圖所示,甲、乙兩帶電小球的質(zhì)量均為m,所帶電荷量分別為+q和-q,兩球間用絕緣細(xì)線2連接,甲球用絕緣細(xì)線1懸掛在天花板上,在兩球所在空間有沿水平方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E,且有qE=mg,平衡時(shí)細(xì)線都被拉直.則平衡時(shí)的可能位置是哪個(gè)圖【典例1】答案解析√
二、對(duì)稱法對(duì)稱性普遍存在于各種物理現(xiàn)象和物理過(guò)程之中,用對(duì)稱法構(gòu)建模型,就是在物理問(wèn)題具有對(duì)稱性的特點(diǎn)或經(jīng)過(guò)變換具有對(duì)稱性的特點(diǎn)時(shí),把實(shí)際的、復(fù)雜的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程簡(jiǎn)單化,構(gòu)建出新的模型,從而分析求解的方法. (多選)如圖所示,A、B為兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷,O為其連線的中點(diǎn),MON為其連線的中垂線,在中垂線上靠近O點(diǎn)的O′點(diǎn)放一帶電荷量為+q的小球(可視為點(diǎn)電荷,不計(jì)重力),將此小球由靜止釋放,下列說(shuō)法正確的是A.將小球由O′點(diǎn)從靜止釋放后,向無(wú)窮遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)的過(guò)
程中,加速度一定越來(lái)越大,速度也一定越來(lái)越大B.將小球由O′點(diǎn)從靜止釋放后,向無(wú)窮遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)的
過(guò)程中,加速度先變大后變小,速度越來(lái)越大C.從O′點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處,電勢(shì)逐漸降低D.從O′點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處,小球的電勢(shì)能逐漸減小【典例2】答案解析√√√656課時(shí)作業(yè)1.保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),抵制盜版是我們每個(gè)公民的責(zé)任與義務(wù).盜版書籍影響我們的學(xué)習(xí)效率,甚至給我們的學(xué)習(xí)帶來(lái)隱患.小華有一次不小心購(gòu)買了盜版的物理參考書,做練習(xí)時(shí),他發(fā)現(xiàn)有一個(gè)關(guān)鍵數(shù)字看不清,拿來(lái)問(wèn)老師,如果你是老師,你認(rèn)為可能是下列數(shù)字中的A.6.2×10-19C B.6.4×10-19CC.6.6×10-19C D.6.8×10-19C√12345678910答案解析任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,即是1.6×10-19C的整數(shù)倍,由計(jì)算可知,只有B選項(xiàng)是1.6×10-19C的整數(shù)倍,故選項(xiàng)B正確.2.(多選)如圖所示,A、B為相互接觸的用絕緣支架支撐的金屬導(dǎo)體,起初它們不帶電,在它們的下部貼有金屬箔片,C是帶正電的小球,下列說(shuō)法正確的是A.把C移近導(dǎo)體A時(shí),A、B上的金屬箔片都張開(kāi)B.把C移近導(dǎo)體A,先把A、B分開(kāi),然后移去C,A、B上的金屬箔片仍張開(kāi)C.先把C移走,再把A、B分開(kāi),A、B上的金屬箔片
仍張開(kāi)D.先把A、B分開(kāi),再把C移走,然后重新讓A、B接觸,A上的金屬箔片
張開(kāi),B上的金屬箔片閉合答案解析√√12345678910C移近A時(shí),帶正電的小球C對(duì)A、B內(nèi)的電荷有力的作用,使A、B中的自由電子向左移動(dòng),使得A上積累了負(fù)電荷,B上積累了正電荷,其下部的金屬箔片也分別帶上了與A、B同種性質(zhì)的電荷.由于同種電荷間的斥力作用,所以金屬箔片都張開(kāi),選項(xiàng)A正確.C靠近后保持不動(dòng),把A、B分開(kāi),A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和,因而A、B仍帶等量的異種感應(yīng)電荷,此時(shí)再移走C,因A、B已經(jīng)絕緣,所帶電荷量不會(huì)變,金屬箔片仍張開(kāi),選項(xiàng)B正確.12345678910先移走C,A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上在其相互之間的引力作用下中和,不再帶電,所以金屬箔片都不會(huì)張開(kāi),選項(xiàng)C錯(cuò)誤.先把A、B分開(kāi),移走C,然后重新讓A、B接觸,A、B所帶的異種電荷馬上中和,金屬箔片都不會(huì)張開(kāi),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.123456789103.三個(gè)相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上,各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑.球1的帶電荷量為q,球2的帶電荷量為nq,球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn),此時(shí)球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸,再與球1接觸,然后將球3移至遠(yuǎn)處,此進(jìn)1、2之間作用力的大小仍為F,方向不變.因此可知A.n=3 B.n=4C.n=5 D.n=6答案解析√12345678910123456789104.真空中有兩個(gè)完全相同的金屬小球,A球帶qA=6.4×10-16C的正電荷,B球帶qB=-3.2×10-16C的負(fù)電荷,均可視為點(diǎn)電荷,求:(1)當(dāng)它們相距為0.5m時(shí),A、B間的庫(kù)侖力為多大?答案解析7.37×10-21N12345678910(2)若將兩球接觸后再分別放回原處,A、B間的庫(kù)侖力又為多大?(以上結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)答案解析9.22×10-22N兩球接觸后,它們的帶電情況為:所以分別放回原處后,兩球間的庫(kù)侖力大小為123456789105.(多選)在電場(chǎng)中的某點(diǎn)A放一電荷量為+q的試探電荷,它所受到的電場(chǎng)力大小為F,方向水平向右,則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小EA=
,方向水平向右.下列說(shuō)法正確的是A.在A點(diǎn)放置一個(gè)電荷量為-q的試探電荷,A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向變?yōu)樗较蜃驜.在A點(diǎn)放置一個(gè)電荷量為+2q的試探電荷,則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)?EAC.在A點(diǎn)放置一個(gè)電荷量為-q的試探電荷,它所受的電場(chǎng)力方向水平向左D.在A點(diǎn)放置一個(gè)電荷量+2q的試探電荷,所受電場(chǎng)力為2F答案解析√√12345678910E=
是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向與場(chǎng)源電荷有關(guān),而與放入的試探電荷沒(méi)有任何關(guān)系,故選項(xiàng)A、B錯(cuò);因負(fù)電荷受到電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,故選項(xiàng)C正確;A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)EA一定,放入的試探電荷所受電場(chǎng)力大小為F=qEA,當(dāng)放入電荷量為+2q的試探電荷時(shí),試探電荷所受電場(chǎng)力應(yīng)為2F,故選項(xiàng)D正確.123456789106.帶有等量異種電荷的一對(duì)平行金屬板,如果兩極板間距不是足夠近或者兩極板面積不是足夠大,即使在兩極板之間,它的電場(chǎng)線也不是彼此平行的直線,而是如圖所示的曲線,關(guān)于這種電場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是√A.這種電場(chǎng)的電場(chǎng)線雖然是曲線,但是電場(chǎng)線的分布卻是左右
對(duì)稱的,很有規(guī)律性,它們之間的電場(chǎng),除邊緣部分外,
可以看做勻強(qiáng)電場(chǎng)B.電場(chǎng)內(nèi)部A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電場(chǎng)內(nèi)部A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.若將一正電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放,它將沿著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)
到負(fù)極板答案解析12345678910由于題圖中平行金屬板形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線不是等間距的平行直線,所以不是勻強(qiáng)電場(chǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從電場(chǎng)線分布看,A點(diǎn)的電場(chǎng)線比B點(diǎn)密,所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;A、B兩點(diǎn)所在的電場(chǎng)線為一條直線,電荷受力方向沿著這條直線,所以若將一正電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放,它將沿著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板,選項(xiàng)D正確.123456789107.(多選)一絕緣細(xì)線Oa下端系一質(zhì)量為m的帶正電的小球a,在正下方有一光滑的絕緣水平細(xì)桿,一帶負(fù)電的小球b穿過(guò)桿在其左側(cè)較遠(yuǎn)處,小球a由于受到水平絕緣細(xì)線的拉力而靜止,如圖3所示,現(xiàn)保持懸線與豎直方向的夾角為θ,并在較遠(yuǎn)處由靜止釋放小球b,讓其從遠(yuǎn)處沿桿向右
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