物理人教版（浙江版）選修3-1課件第一章靜電場習(xí)題課電場力的性質(zhì)

第一章

靜電場習(xí)題課：電場力的性質(zhì)課時要求

1.理解電場強(qiáng)度的兩個公式，知道它們的區(qū)別.2.會分析兩等量同種電荷和兩等量異種電荷的電場分布.3.會由粒子的運(yùn)動軌跡分析帶電粒子的受力方向和所在處的電場方向.4.會解答庫侖力作用下帶電體的平衡問題和加速問題.內(nèi)容索引題型探究達(dá)標(biāo)檢測1題型探究一、電場力作用下的平衡1.共點(diǎn)力的平衡條件：物體不受力或所受外力的合力為零.2.處理平衡問題常用的數(shù)學(xué)知識和方法有直角三角形和正交分解法.3.選取研究對象時，要注意整體法和隔離法的靈活運(yùn)用.例1如圖1所示，帶電荷量分別為＋q和＋4q的兩點(diǎn)電荷A、B，相距L，問：(1)若A、B固定，在何處放置點(diǎn)電荷C，才能使C處于平衡狀態(tài)？答案解析圖1見解析由平衡條件，對C進(jìn)行受力分析，C應(yīng)在AB的連線上且在A、B之間，設(shè)與A相距r，則(2)在(1)中的情形下，C的電荷量和電性對C的平衡有影響嗎？答案解析見解析電荷量的大小和電性對平衡無影響，距離A為

處，A、B的合場強(qiáng)為0.(3)若A、B不固定，在何處放一個什么性質(zhì)的點(diǎn)電荷，才可以使三個點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)？答案解析見解析若將C放在A、B電荷兩邊，A、B對C同為向右(或向左)的力，C都不能平衡；若將C放在A、B之間，C為正電荷，則A、B都不能平衡，所以C為負(fù)電荷.設(shè)放置的點(diǎn)電荷的電荷量為Q，與A相距r1，分別對A、B受力分析，根據(jù)平衡條件對電荷A：有＝技巧點(diǎn)撥1.同一直線上的三個自由點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)時，每個電荷受到的合力均為零，根據(jù)平衡方程可得，電荷間的關(guān)系為：“兩同夾異”、“兩大夾小”、“近小遠(yuǎn)大”.2.對于三個自由電荷的平衡問題，只需對其中兩個電荷列平衡方程，不必對第三個電荷列平衡方程.例2

如圖2所示，真空中兩個相同的小球帶有等量同種電荷，質(zhì)量均為m，分別用絕緣細(xì)線懸掛于絕緣天花板上同一點(diǎn)，平衡時，B球偏離豎直方向θ角，A球豎直且與墻壁接觸，此時A、B兩球位于同一高度且相距L.求：(1)每個小球帶的電荷量q；答案解析圖2對B球受力分析如圖所示：B球受三個力且處于平衡狀態(tài)，其中重力與庫侖力的合力大小等于繩子拉力的大小，方向與繩子拉力方向相反，由圖可知：F庫＝mgtanθ＝

①(2)B球所受繩的拉力FT；答案解析對B球受力分析知，(3)墻壁對A球的彈力FN.答案mgtanθ解析結(jié)合①得FN＝mgtanθ.二、兩等量點(diǎn)電荷周圍的電場1.等量同種點(diǎn)電荷的電場(電場線分布如圖3)：(1)兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)O處場強(qiáng)為零，向兩側(cè)場強(qiáng)逐漸增大.(2)兩點(diǎn)電荷連線中垂線上由中點(diǎn)O到無限遠(yuǎn)，場強(qiáng)先變大后變小.圖32.等量異種點(diǎn)電荷的電場(電場線分布如圖4)：(1)兩點(diǎn)電荷連線上，沿電場線方向場強(qiáng)先變小再變大，中點(diǎn)處場強(qiáng)最小.(2)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上電場強(qiáng)度方向都相同，總與中垂線垂直且指向負(fù)點(diǎn)電荷一側(cè).沿中垂線從中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處，場強(qiáng)一直減小，中點(diǎn)處場強(qiáng)最大.圖4例3兩個帶等量正電荷的點(diǎn)電荷，O點(diǎn)為兩電荷連線的中點(diǎn)，a點(diǎn)在連線的中垂線上，若在a點(diǎn)由靜止釋放一個電子，如圖5所示，關(guān)于電子的運(yùn)動，下列說法正確的是A.電子在從a向O運(yùn)動的過程中，加速度越來越大，速度越來越大B.電子在從a向O運(yùn)動的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C.電子運(yùn)動到O時，加速度為零，速度最大D.電子通過O后，速度越來越小，加速度越來越大，一直到速度為零√答案解析圖5帶等量正電荷的兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，中點(diǎn)O處的場強(qiáng)為零，向中垂線的兩邊先變大，達(dá)到一個最大值后，再逐漸減小到零.但a點(diǎn)與最大場強(qiáng)點(diǎn)的位置關(guān)系不能確定，當(dāng)a點(diǎn)在最大場強(qiáng)點(diǎn)的上方時，電子在從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動的過程中，加速度先增大后減??；當(dāng)a點(diǎn)在最大場強(qiáng)點(diǎn)的下方時，電子的加速度則一直減小，故A、B錯誤；但不論a點(diǎn)的位置如何，電子在向O點(diǎn)運(yùn)動的過程中，都在做加速運(yùn)動，所以電子的速度一直增加，當(dāng)達(dá)到O點(diǎn)時，加速度為零，速度達(dá)到最大值，C正確；通過O點(diǎn)后，電子的運(yùn)動方向與場強(qiáng)的方向相同，與所受電場力方向相反，故電子做減速運(yùn)動，由能量守恒定律得，當(dāng)電子運(yùn)動到a點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對稱的b點(diǎn)時，電子的速度為零.同樣因b點(diǎn)與最大場強(qiáng)的位置關(guān)系不能確定，故加速度大小的變化不能確定，D錯誤.針對訓(xùn)練(2015·浙江選考科目考試9月測試題)如圖6所示為兩個固定在同一水平面上的點(diǎn)電荷，距離為d，電荷量分別為＋Q和－Q.在它們的水平中垂線上固定一根長為L、內(nèi)壁光滑的絕緣細(xì)管，有一電荷量為＋q的小球以初速度v0從管口射入，則小球圖6答案解析√由等量的異種電荷形成的電場特點(diǎn)，根據(jù)小球的受力情況可知在細(xì)管內(nèi)運(yùn)動時，合力為重力，小球速度一直增大，A錯誤；庫侖力水平向右，不做功，B錯誤；三、電場線與帶電粒子運(yùn)動軌跡的綜合分析例4如圖7所示，實(shí)線為不知方向的三條電場線，從電場中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子，僅在電場力作用下的運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示.則A.a一定帶正電，b一定帶負(fù)電B.a的速度將減小，b的速度將增加C.a的加速度將減小，b的加速度將增加D.兩個粒子的動能，一個增加一個減小圖7答案解析√帶電粒子做曲線運(yùn)動，所受力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，由于電場線的方向未知，所以粒子帶電性質(zhì)不確定，故A錯誤；從圖中軌跡變化來看，速度與力方向的夾角小于90°，所以電場力都做正功，動能都增大，速度都增大，故B、D錯誤.電場線密的地方電場強(qiáng)度大，電場線疏的地方電場強(qiáng)度小，所以a受力減小，加速度減小，b受力增大，加速度增大，故C正確.總結(jié)提升1.合力方向與速度方向：合力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，速度方向沿軌跡的切線方向.2.分析方法：由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場線確定電場力的方向；由電場力和電場線的方向可判斷電荷的正負(fù)；由電場線的疏密程度可確定電場力的大小，再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可判斷電荷加速度的大小.四、電場中的動力學(xué)問題例5

電荷量為q＝10－4C的帶正電小物塊置于粗糙的絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E與時間t的關(guān)系及物塊速度v與時間t的關(guān)系分別如圖8甲、乙所示，若重力加速度g取10m/s2，求：圖8答案解析0.5kg(1)物塊的質(zhì)量m；由題圖可知：當(dāng)E1＝3×104N/C時小物塊做勻加速直線運(yùn)動，由牛頓第二定律可得qE1－μmg＝ma.當(dāng)E2＝2×104N/C時，小物塊做勻速運(yùn)動，由平衡條件可得qE2－μmg＝0聯(lián)立以上兩式解得m＝0.5kg，μ＝0.4.答案0.4(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù).達(dá)標(biāo)檢測21.如圖9所示，質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量分別為q1、q2的兩小球，分別用絕緣輕絲線懸掛起來，兩絲線與豎直方向的夾角分別為α和β(α＞β)，兩小球恰在同一水平線上，那么A.q1一定小于q2B.q1一定大于q2C.m1一定小于m2D.m1所受的庫侖力一定大于m2所受的庫侖力123答案解析√圖9設(shè)輕絲線與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)平衡條件可得兩球之間的庫侖力F＝mgtanθ，因此m1g＜m2g，即m1＜m2，選項C正確.42.如圖10所示，光滑絕緣水平面上有三個帶電小球A、B、C(可視為點(diǎn)電荷)，三小球在一條直線上均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則以下判斷正確的是A.A對B的電場力一定是引力B.A對B的電場力可能是斥力C.A的電荷量可能比B少D.C的電荷量一定比B少圖10√三小球在一條直線上處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A、C一定是同種電荷，A、B一定是異種電荷，即“兩同夾異”，另外，A和C的電荷量一定大于B的電荷量，即“兩大夾小”，選項A正確.答案解析12343.如圖11所示，帶箭頭的線表示某一電場中的電場線的分布情況.一帶電粒子在電場中運(yùn)動的軌跡如圖中虛線所示.若不考慮其他力，則下列判斷中正確的是A.若粒子是從A運(yùn)動到B，則粒子帶正電；若粒子是從

B運(yùn)動到A，則粒子帶負(fù)電B.不論粒子是從A運(yùn)動到B，還是從B運(yùn)動到A，粒子必帶負(fù)電C.若粒子是從B運(yùn)動到A，則其加速度增大D.若粒子是從B運(yùn)動到A，則其速度減小答案解析圖11√1234根據(jù)做曲線運(yùn)動的物體所受合外力指向曲線內(nèi)側(cè)可知粒子所受電場力與電場線的方向相反，所以不論粒子是從A運(yùn)動到B，還是從B運(yùn)動到A，粒子必帶負(fù)電，故A錯誤，B正確；電場線密的地方電場強(qiáng)度大，所以粒子在B點(diǎn)受到的電場力大，在B點(diǎn)時的加速度較大.若粒子是從B運(yùn)動到A，則其加速度減小，故C錯誤；從B到A過程中電場力與速度方向成銳角，即做正功，動能增大，速度增大，故D錯誤.故選B.12344.(2015·浙江東陽湖溪中學(xué)月考)法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場，如圖12所示為點(diǎn)電荷a、b所形成電場的電場線分布圖，以下說法中正確的是A.a、b為異種電荷，a的電荷量大于b的電荷量B.a