2019學(xué)年高二物理精編學(xué)案(教科版)：第1章靜電場4習(xí)題課：庫侖定律電場強度(含經(jīng)典例、習(xí)題)

1、學(xué)案4習(xí)題課：庫侖定律 電場強度知識儲備區(qū)1. 共點力的平衡條件：物體不受力或所受外力的合力為零.2.在力作用下幾個物體運動的加速度相同時，常用整體法求加速度， 用隔離法求相互作用力.3. 庫侖定律內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力的大小，跟它們的電荷量的乘積成正比， _跟它們的距離的二次方成反比用力的方向在它們的連線上_公式：F =kQ1Q2,適用條件：真空中；點電荷.4. 電場強度定義式：E=F，適用于任何電場，是矢量，單位:N/C 或 V/m.q(2)點電荷的場強：E =學(xué),適用于計算真空中的點電荷產(chǎn)生的電場.(3)規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點的電場強度方向.電場

2、中某一點的電場 強度 E與試探電荷 q 無關(guān)，由場源電荷(原電場)和該點在電場中的位置決定.5.場強疊加原理和應(yīng)用當(dāng)空間有幾個點電荷同時存在時，它們的電場就互相疊加，形成合電場，這時某點的場強 就是各個點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和.(2)場強是矢量，遵守矢量合成的平行四邊形定則.學(xué)習(xí)探究區(qū)一、場強公式 E =丘與 E =占的比較q r電場強度是由電場本身決定的，E=F是利用比值定義的電場強度的定義式，q 是試探電荷，Eq的大小與 q 無關(guān).E= k 胃是點電荷電場強度的決定式，Q 為場源電荷的電荷量，E 的大小與 Q有關(guān).【例 1】關(guān)于電場強度 E,下列說法正確的是()A .由 E

3、 =F知，若 q 減半，則該處電場強度為原來的2 倍qB .由 E = k 胃知，E 與 Q 成正比，而與 r2成反比C .由 E =傘知，在以 Q 為球心，以 r 為半徑的球面上，各處場強均相同D .電場中某點的場強方向就是正電荷在該點受到的靜電力的方向解析 E= q 為場強定義式，電場中某點的場強 E 只由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，A 錯誤；Q2E= 是點電荷 Q 產(chǎn)生的電場的場強決定式，故可見E 與 Q 成正比，與 r 成反比，B 正確；因場強為矢量，E 相同，意味著大小、方向都相同，而在以場源點電荷為球心的球面上各處E的方向都不同，故 C 錯誤；電場中某點的場強方向與正電荷在該點所

4、受靜電力的方向相同, 故 D 正確.答案 BD二、兩個等量點電荷周圍的電場 解決這類題目的關(guān)鍵是熟記等量異種點電荷、等量同種點電荷周圍電場線的分布情況，依據(jù) 電場線的分布分析電場強度的變化，再結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式分析加速度和速度的 變化.蟲故追本海曲推陣方可知新呈礎(chǔ)自學(xué)簷實 重點互動探究【例2如圖 1 所示，兩個帶等量正電荷的點電荷，0 點為兩電荷連線的中點，a 點在連線的中垂線上，若在 a 點由靜止釋放一個電子，關(guān)于電子的運動，下列說法正確的是()A .電子在從 a 向 0 運動的過程中，加速度越來越大，速度越來越大B .電子在從 a 向 0 運動的過程中，加速度越來越小，速度越來越

5、大，；.C .電子運動到 0 時，加速度為零，速度最大圖 1r，D .電子通過 0 后，速度越來越小，加速度越來越大，一直到速度為零解析 帶等量正電荷的兩點電荷連線的中垂線上，中點0 處的場強為零，向中垂線的兩邊先變大，達到一個最大值后，再逐漸減小但a 點與最大場強點的位置關(guān)系不能確定，當(dāng)a 點在最大場強點的上方時，電子在從a 點向 0 點運動的過程中，加速度先增大后減?。划?dāng) a 點在最大場強點的下方時，電子的加速度則一直減小，故A、B 錯誤；但不論 a 點的位置如何，電子在向 0 點運動的過程中，都在做加速運動，所以電子的速度一直增大，當(dāng)達到0 點時，加速度為零，速度達到最大值，C 正確；通

6、過 0 點后，電子的運動方向與場強的方向相同，與所受電場力方向與速度相反，故電子做減速運動，由能量守恒定律得，當(dāng)電子運動到a 點關(guān)于 0 點對稱的 b 點時，電子的速度為零同樣因b 點與最大場強的位置關(guān)系不能確定，故加速度大小的變化不能確定，D 錯誤.答案 C三、電場線與帶電粒子運動軌跡的綜合分析解決這類題目的關(guān)鍵是根據(jù)帶電粒子運動軌跡的彎曲情況，確定帶電粒子的受力，由受力情 況確定電場線的方向；根據(jù)電場線的疏密程度分析帶電粒子的受力大小，由牛頓第二定律 a=F確定加速度 a 的大小變化情況.m【例 3 如圖 2 所示，直線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場的電場線，曲線是某一帶電 粒子通過

7、電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b 是軌跡上兩點.若帶電粒子運動過程中只受靜電力作用，根據(jù)此圖可以判斷出的是()A .帶電粒子所帶電荷的符號 B .帶電粒子在 a、b兩點的受力方向 C .帶電粒子在 a、b 兩點的加速度何處大 D .帶電粒子在 a、b 兩點的加速度方向圖 2解析 根據(jù)合外力指向帶電粒子運動軌跡的凹面，可以確定帶電粒子受電場力的方向，可以；電場線越密集的地方電場強度越大，帶電粒子受到的電場力越大，加速度越大，C 可以；由于不知道電場線的方向，只知道帶電粒子受力方向，沒法判斷帶電粒子的電性，A 不可以.答案 BCD-四、電場中的動力學(xué)問題-電場中的動力學(xué)問題主要有兩類：1三電荷系統(tǒng)的平

8、衡問題圖 3同一直線上的三個自由點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”.帶電粒子在電場中的加速和減速問題與力學(xué)問題分析方法完全相同，帶電體的受力仍然滿足牛頓第二定律，在進行受力分析時不 要漏掉電場力(靜電力).【例 4 如圖 3 所示，帶電荷量分別為+ q 和+ 4q 的兩點電荷 A、B，相距 L,問：(1) 若 A、B 固定，在何處放置點電荷 C,才能使 C 處于平衡狀態(tài)？(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？(3) 若 A、B 不固定，在何處放一個什么性質(zhì)的、電荷量為多大

9、的點電荷，才可以使三個點電荷 都處于平衡狀態(tài)？解析(1)由平衡條件，對 C 進行受力分析，C 應(yīng)在 AB 的連線上且在 A 的右邊，設(shè)與 A 相距 r,答案 A解析 從題圖可以直接看出，粒子的速度隨時間逐漸減小；圖線的斜率逐漸增大，說明粒子的加速度逐漸變大，電場強度逐漸變大，從A 到 B 電場線逐漸變密綜合分析知，微粒是順著電場線運動，由電場線疏處到達密處，正確選項是A.3.（三個自由電荷的平衡）兩個點電荷分別固定在左、右兩側(cè)，左側(cè)電荷帶電荷量為+ 側(cè)電荷帶電荷量為一 Q2，且 Q1= 4Q2，另取一個可自由移動的點電荷連線上，欲使 q 平衡，則 q 的帶電性質(zhì)及所處位置可能為（A 負(fù)電，放在

10、 Qi的左方 B 負(fù)電，放在 Q2的右方 C .正電，放在 Qi的左方 D 正電，放在 Q2的右方 答案 BD4. （電場中的動力學(xué)問題）一根長為 I 的絕緣絲線吊著一質(zhì)量為電荷量為 q 的小球靜止在水平向右的勻強電場中，如圖6 所示，則 0叱 0!卑解得：=3rL - r23C 的電荷量的大小和電性對平衡無影響，距離A 為扌處，A、B 合場強為 0.設(shè)放置的點電荷的電荷量為 Q，分別對 A、B 受力分析，根據(jù)平衡條件對電荷 A:竿 f 對電荷 B:k=空単聯(lián)立可得：r = 3, Q= 9q（負(fù)電荷）L（L- r）39即應(yīng)在 AB 連線上且在 A 的右邊，距 A 點電荷舟處放置一個電荷量為 令

11、 的負(fù)電荷. 答案見解析自我檢測學(xué)習(xí)效果 體驗感功快樂1.（兩個等量點電荷周圍的電場）如圖 4 所示，一帶負(fù)電粒子沿等量異種點電荷的中垂線由ATOfB 勻速飛過，重力不計，則帶電粒子所受另一個力的大小和方向變化情況是（）A .先變大后變小，方向水平向左 B .先變大后變小，方向水平向右 C .先變小后變大，方向水平向左 D .先變小后變大，方向水平向右 答案 B解析 根據(jù)等量異種點電荷電場的電場線分布+2-Q圖（如圖），從 A 到 O，電場線由疏變密，從 O 到 B，電場線由密變疏，所以從 A 到 O 到B， 場強先變大再變小，電場方向沿電場線切線方二;廠洋向水平向右，如圖所示.所以帶負(fù)電粒子所受 電場力先變大后變小，方向水平向左，故帶負(fù)電粒子受的另一個力方向應(yīng)水平向右，先變大 再變小.-22.（電場線與帶電粒子的運動軌跡）A、B 是一條電場線上的兩個點， 一帶負(fù)電的微粒僅在靜電 力作用下以一定的初速度從 A 點沿