2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理教科版選修3-1課件：第一章 第4講 習(xí)題課：電場(chǎng)力的性質(zhì)

1、第一章靜電場(chǎng) 1.會(huì)處理電場(chǎng)中的平衡問(wèn)題. 2.會(huì)處理電場(chǎng)力與牛頓第二定律結(jié)合的綜合問(wèn)題. 目標(biāo) 定位 二、兩等量電荷電場(chǎng)線的特點(diǎn) 三、電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡 對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾 欄目 索引 一、電場(chǎng)力作用下的平衡 四、電場(chǎng)力與牛頓第二定律的結(jié)合 1.共點(diǎn)力的平衡條件：物體不受力或所受外力的 . 2.處理平衡問(wèn)題常用的數(shù)學(xué)知識(shí)和方法有直角三角形、相似三角形和 法.選取研究對(duì)象時(shí)，要注意 法和隔離法的靈活運(yùn)用. 答案 一、電場(chǎng)力作用下的平衡 n知識(shí)梳理 合力為零 正 交分解整體 例例1如圖1所示，光滑水平面上相距為L(zhǎng)的A、B 兩個(gè)帶正電小球，電荷量分別為4Q和Q.要在它 們之間引入第三個(gè)帶電小球C，使

2、三個(gè)小球都只 在電場(chǎng)力相互作用下而處于平衡，求： (1)小球C帶何種電荷？ n典例精析 解析答案 圖1 解析解析要使三個(gè)小球都只在電場(chǎng)力相互作用下而處于平衡，且A、B為兩 個(gè)帶正電小球，故小球C帶負(fù)電荷. 答案答案小球C帶負(fù)電荷 (2)C與A之間的距離x為多大？ 解析答案 圖1 (3)C球的電荷量q為多大？ 解析答案總結(jié)提升 圖1 總結(jié)提升 同一直線上的三個(gè)自由點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)時(shí)，電荷間的關(guān)系為： “兩同夾異”、“兩大夾小”、“近小遠(yuǎn)大”. 例例2如圖2所示，真空中兩個(gè)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(shí)，B球偏離豎直方向角，A球 豎直

3、且與墻壁接觸，此時(shí)A、B兩球位于同一高度且相 距L.求： (1)每個(gè)小球帶的電荷量q； 解析答案 圖2 (2)B球所受繩的拉力T. 解析答案 圖2 (3)墻壁對(duì)A球的彈力N. 解析答案 圖2 答案答案mgtan 返回 等量同種點(diǎn)電荷和等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線的比較 答案 n知識(shí)梳理 二、兩等量電荷電場(chǎng)線的特點(diǎn) 比較項(xiàng)目等量同種點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷 電場(chǎng)線分布圖 連線中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)為 連線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最 ， 指向 電荷一方 零 小 負(fù) 答案 連線上的場(chǎng)強(qiáng)大小(從 左到右) 沿連線先變，再變 沿連線先變，再變 沿中垂線由O點(diǎn)向外場(chǎng) 強(qiáng)大小 O點(diǎn)最小，向外先變大 后變小 O點(diǎn)最大，向外逐漸減 小 關(guān)于O

4、點(diǎn)對(duì)稱的A與A、 B與B的場(chǎng)強(qiáng) 等大 向等大向 小 大 小 大 反同 例例3如圖3所示，a、b兩點(diǎn)處分別固定有等量異種點(diǎn)電荷Q和Q，c 是線段ab的中心，d是ac的中點(diǎn)，e是ab的垂直平分線上的一點(diǎn)，將一個(gè) 正點(diǎn)電荷先后放在d、c、e點(diǎn)，它所受的電場(chǎng)力分別為Fd、Fc、Fe，則下 列說(shuō)法中正確的是() n典例精析 解析答案 圖3 A.Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右 B.Fd、Fc的方向水平向右，F(xiàn)e的方向豎直向上 C.Fd、Fe的方向水平向右，F(xiàn)c0 D.Fd、Fc、Fe的大小都相等 返回 解析解析根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，等量異種點(diǎn)電荷連線及中垂線 上的電場(chǎng)線分布如圖所示，d、c、e三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向

5、都是水 平向右，正點(diǎn)電荷在各點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同 可得A正確，B、C錯(cuò)誤； 連線上場(chǎng)強(qiáng)由a到b先減小后增大，中垂線上由O到無(wú)窮遠(yuǎn) 處逐漸減小，因此O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)是連線上最小的(但不為0)，是 中垂線上最大的，故FdFcFe，故D錯(cuò)誤. 答案答案A 返回 1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：合力在軌跡曲線的側(cè)，速度方向沿軌跡 的方向. 2.由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場(chǎng)線確定電場(chǎng)力的；由電場(chǎng)力和電場(chǎng) 線的方向可判斷電荷的 ；由電場(chǎng)線的疏密程度可確定電場(chǎng)力的 ，再根據(jù)牛頓第二定律Fma可判斷運(yùn)動(dòng)電荷加速度的大小. 答案 三、電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡 n知識(shí)梳理 內(nèi) 切線 方向 正負(fù) 大小 例例4如圖4所示，實(shí)線為電場(chǎng)

6、線(方向未畫(huà)出)，虛線 是一帶電的粒子只在電場(chǎng)力的作用下，由a到b的運(yùn)動(dòng) 軌跡，軌跡為一條拋物線.下列判斷正確的是() A.電場(chǎng)線MN的方向一定是由N指向M B.帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中速度一定逐漸減小 C.帶電粒子在a點(diǎn)的速度一定小于在b點(diǎn)的速度 D.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度 n典例精析 解析答案 圖4 總結(jié)提升 總結(jié)提升 解析解析由于該粒子只受電場(chǎng)力作用且做曲線運(yùn)動(dòng)，物體所受外力指向軌 跡內(nèi)側(cè)，所以粒子所受電場(chǎng)力一定是由M指向N，但是由于粒子的電荷 性質(zhì)不清楚，所以電場(chǎng)線的方向無(wú)法確定，故A錯(cuò)誤； 粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，電場(chǎng)力與速度成銳角，粒子做加速運(yùn)動(dòng)，速 度

7、增大，故B錯(cuò)誤，C正確； b點(diǎn)的電場(chǎng)線比a點(diǎn)的密，所以帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速 度，故D錯(cuò)誤，故選C. 答案答案C 總結(jié)提升 電場(chǎng)線決定力(或加速度)的方向，軌跡顯示速度的方向，注意電場(chǎng)力的 方向指向軌跡內(nèi)側(cè). 針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場(chǎng)力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c， 已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的.關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能 正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)() 返回 解析解析負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)所受 的合力(本題是電場(chǎng)力)方向指向軌跡的凹側(cè).所以正確選項(xiàng)是D. D 解析答案 四、電場(chǎng)力與牛頓第二定律的結(jié)合 例例5如圖5

8、所示，光滑斜面傾角為37，一帶正電的 小物塊質(zhì)量為m，電荷量為q，置于斜面上，當(dāng)沿水 平方向加如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，帶電小物塊恰好靜 止在斜面上，從某時(shí)刻開(kāi)始，電場(chǎng)強(qiáng)度變化為原來(lái)的 ，(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)求： n典例精析 解析答案 圖5 (1)原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度； (2)小物塊運(yùn)動(dòng)的加速度； 解析答案 圖5 答案答案3 m/s2，方向沿斜面向下 (3)小物塊2 s末的速度和2 s內(nèi)的位移. 解析答案總結(jié)提升返回 答案答案6 m/s6 m 圖5 總結(jié)提升 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解帶電體在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，與在力學(xué)中的 應(yīng)用完全一致：做好受力情況分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分

9、析；列牛頓運(yùn)動(dòng)定律方 程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，只是多分析了一個(gè)電場(chǎng)力. 返回 1.(電場(chǎng)力作用下的平衡)(多選)兩個(gè)通電小球帶電后相 互排斥，如圖6所示.兩懸線跟豎直方向各有一個(gè)夾角、 ，且兩球在同一水平面上.兩球質(zhì)量用m和M表示，所 帶電荷量用q和Q表示.若已知，則一定有關(guān)系() A.兩球一定帶同種電荷 B.m一定小于M C.q一定大于Q D.m受到的電場(chǎng)力一定大于M所受的電場(chǎng)力 答案 對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 圖6 AB 解析答案 2.(電場(chǎng)力作用下的平衡)如圖7所示，光滑絕緣水平面上有三個(gè)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(duì)B的電場(chǎng)力一定是引

10、力 B.A對(duì)B的電場(chǎng)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7 解析解析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(xiàng)A正確. A 3.(兩等量電荷電場(chǎng)的特點(diǎn))(多選)如圖8所示，兩個(gè)帶等量負(fù) 電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)，被固定在光滑的絕緣水 平面上，P、N是小球A、B連線的水平中垂線上的兩點(diǎn)，且 POON.現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C(可視為質(zhì) 點(diǎn))由P點(diǎn)靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列關(guān) 于小球C的說(shuō)法可能正確的是() A.速度先

11、增大，再減小 B.速度一直增大 C.加速度先增大再減小，過(guò)O點(diǎn)后，加速度先減小再增大 D.加速度先減小，再增大 解析答案 圖8 解析解析在AB的中垂線上，從無(wú)窮遠(yuǎn)處到O點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小， 到O點(diǎn)變?yōu)榱?，故正電荷受電?chǎng)力沿連線的中垂線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電荷的加速 度先變大后變小，速度不斷增大，在O點(diǎn)加速度變?yōu)榱?，速度達(dá)到最大； 由O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對(duì)稱 性.如果P、N相距很近，加速度則先減小，再增大. 答案答案AD 4.(電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡)(多選)一帶電粒子從電場(chǎng)中的A點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，軌跡如圖9中虛線所示.不計(jì)粒子所受重力， 則() A.粒子帶正電荷 B.粒子加速度逐漸減小 C.A點(diǎn)的速度大于B點(diǎn)的速度 D.粒子的初速度不為零 解析答案 圖9 解析解析帶電粒子所受合外力(即電場(chǎng)力)指向軌跡內(nèi)側(cè)，知電場(chǎng)力方向向 左，粒子帶負(fù)電荷，故A項(xiàng)錯(cuò)誤. 根據(jù)EAEB，知B項(xiàng)正確.粒子從A到B受到的電場(chǎng)力為阻力，C項(xiàng)正確. 由圖可知，粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度逐漸減小，故粒子在A點(diǎn)速度不 為零，D正確. 答案答案BCD 5.(電場(chǎng)力與牛頓第二