高中物理必修三-第一章-專題強化2-電場力的性質(zhì)

專題強化2電場力的性質(zhì)探究重點提升素養(yǎng)/專題強化練第一章1.學(xué)會利用幾種特殊方法求解電場強度.2.會分析電場線與帶電粒子運動軌跡相結(jié)合問題.3.學(xué)會分析電場中的動力學(xué)問題.學(xué)習(xí)目標內(nèi)容索引探究重點提升素養(yǎng)Part1專題強化練Part2探究重點提升素養(yǎng)Part

1一、電場強度的計算電場強度的三種特殊計算方法對稱法對稱法實際上就是根據(jù)某些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律、物理過程或幾何圖形的對稱性進行解題的一種方法.在電場中，當電荷的分布具有對稱性時，應(yīng)用對稱性解題可將復(fù)雜問題簡化微元法當一個帶電體的體積較大，已不能視為點電荷時，求這個帶電體產(chǎn)生的電場在某處的電場強度時，可用微元法的思想把帶電體分成很多小塊，每塊都可以看成點電荷，用點電荷電場疊加的方法計算補償法有時由題給條件建立的模型不是一個完整的模型，這時需要給原來的問題補充一些條件，組成一個完整的新模型.這樣，求解原模型的問題就變?yōu)榍蠼庑履Ｐ团c補充條件的差值問題.如采用補償法將有缺口的帶電圓環(huán)補全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a全為球面，從而將問題化難為易

(2021·北京朝陽區(qū)高二上期中)如圖所示，真空中電荷量為－q(q>0)的點電荷與均勻帶電薄板相距2d，點電荷到帶電薄板的垂線BO通過板的幾何中心，A、O、B在同一直線上.若圖中A點的電場強度為0.靜電力常量為k，下列說法中正確的是A.帶電薄板產(chǎn)生的電場在圖中A點的電場強度大小為B.帶電薄板產(chǎn)生的電場在圖中B點的電場強度大小為0C.圖中B點的電場強度大小為D.圖中B點的電場強度方向沿著AB連線指向A例1√

(2022·深圳市高二期末)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場.如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點，OM＝ON＝2R，已知M點的場強大小為E，則N點的場強大小為例2√若將帶電荷量為2q的完整球面放在O處，均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場.故選C.

(2022·佛山市高二期末)如圖所示，均勻帶正電圓環(huán)帶電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，A、B、C為垂直于圓環(huán)平面的中心軸上的三個點，且BC＝2AO＝2OB＝2R，當在C處放置一點電荷時(不影響圓環(huán)的電荷分布情況，整個裝置位于真空中)，B點的電場強度恰好為零，則由此可得A點的電場強度大小為例3√由對稱性可知，各小段帶電環(huán)在B處的場強E的垂直于軸向的分量相互抵消，而E1的軸向分量之和即為帶電環(huán)在B處的場強，EB＝nE1cos45°＝

，方向向右，C點處放置一點電荷時，B點的電場強度恰好為零，說明C處點電荷和圓環(huán)上的電荷在B處產(chǎn)生的場強大小相等，方向相反，設(shè)C處電荷的帶電荷量為q.根據(jù)對稱性可知，圓環(huán)在A處產(chǎn)生的場強大小為：二、電場線與帶電粒子的運動軌跡1.帶電粒子做曲線運動時，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.分析思路：(1)由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場線確定靜電力的方向；(2)由靜電力和電場線的方向可判斷帶電粒子所帶電荷的正負；(3)由電場線的疏密程度可判斷靜電力的大小變化，再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可判斷帶電粒子加速度的大小變化.

(2021·北京西城區(qū)高一下期末)如圖所示，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運動到B，則粒子帶正電；若粒子是從B運動到A，則粒子

帶負電B.不論粒子是從A運動到B，還是從B運動到A，粒子

必帶負電，電場力都做負功C.若粒子是從B運動到A，則其加速度減小D.若粒子是從B運動到A，則其速度減小例4√粒子做曲線運動，則受合力方向指向運動軌跡凹側(cè)，由于只受電場力作用，則合力即為電場力，電場力方向沿電場所在直線，與場強方向相反，故粒子帶負電，與運動方向無關(guān)，若從A運動到B，電場力做負功，若從B運動到A，電場力做正功，故A、B錯誤；若粒子是從B運動到A，電場線變疏，場強減小，則其加速度減小，故C正確；若粒子是從B運動到A，電場力做正功，其速度增大，故D錯誤.(2021·廣東高二期末)如圖所示，實線為不知方向的三條電場線，從電場中M點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動軌跡如圖中虛線所示，則

A.a一定帶正電，b一定帶負電B.a的速度將減小，b的速度將增大C.a、b的加速度都將增大D.兩個粒子的動能都將增大√針對訓(xùn)練1物體做曲線運動，所受力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，所以能判斷a、b一定帶異種電荷，但是不清楚哪一個帶正電荷，哪一個帶負電荷，故A錯誤；粒子做曲線運動，所受力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，從圖中軌跡變化來看電場力都做正功，動能都增大，速度都增大，故B錯誤，D正確；電場線密的地方電場強度大，電場線疏的地方電場強度小，所以a加速度減小，b加速度增大，故C錯誤.三、電場中的動力學(xué)問題1.帶電體在多個力作用下處于平衡狀態(tài)，帶電體所受合外力為零，因此可用共點力平衡的知識分析，常用的方法有正交分解法、合成法等.2.帶電體在電場中的加速問題與力學(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.

(2022·珠海市高二期末)如圖所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊，處于傾角為37°足夠長的光滑絕緣斜面上的A點，A、B相距為5L，當整個裝置置于一水平向右的勻強電場中時.小物塊恰好靜止，設(shè)重力加速度為g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求勻強電場的電場強度大?。焕?小物塊靜止在斜面上，受重力、電場力和斜面支持力FNsin37°＝qEFNcos37°＝mg可得電場強度(2)若將電場強度減小為原來的

，小物塊由靜止沿斜面從A下滑至B點時，求小物塊運動到B點的速度大小.由牛頓第二定律mgsin37°－qE′cos37°＝ma可得加速度a＝0.3g由vB2＝2a·5L(2021·天津市高二上期末)如圖所示，一質(zhì)量為m＝1.0×10－2kg、帶電荷量大小為q＝1.0×10－6C的小球，用絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中，假設(shè)電場范圍足夠大，靜止時懸線向左與豎直方向夾角為θ＝37°.小球在運動過程中電荷量保持不變，重力加速度g取10m/s2.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求小球的電性及電場強度E的大小；針對訓(xùn)練2答案負電7.5×104N/C由于小球靜止時偏向左邊，所受電場力水平向左，所以該小球帶負電，對小球，由平衡條件可得qE＝mgtanθ代入數(shù)據(jù)解得電場強度E的大小為E＝7.5×104N/C(2)若在某時刻將細線突然剪斷，求經(jīng)過1s時小球的速度大小v及方向.答案12.5m/s方向與豎直方向夾角為37°斜向左下剪斷細線后，小球只受重力和電場力，兩力的合力沿著細線的方向，小球做初速度為零的勻加速直線運動，牛頓第二定律F＝ma得a＝12.5m/s2v＝at代入數(shù)據(jù)解得v＝12.5m/s方向與豎直方向成37°角斜向左下返回專題強化練Part

2考點一電場強度的計算1.如圖所示，邊長為L的正六邊形ABCDEF的5條邊上分別放置5根長度也為L的相同絕緣細棒.每根細棒均勻帶上等量的正電荷.現(xiàn)將電荷量為＋Q的點電荷置于BC中點，此時正六邊形幾何中心O點的電場強度為零.若移走＋Q及AB邊上的細棒，則O點電場強度大小為(k為靜電力常量，不考慮絕緣棒及＋Q之間的相互影響)基礎(chǔ)對點練123456789101112√2.如圖所示，正電荷q均勻分布在半球面ACB上，球面半徑為R，CD為通過半球面頂點C和球心O的軸線.P、M為軸線上的兩點，距球心O的距離均為

，在M右側(cè)軸線上O′點固定一帶正電的點電荷Q，O′、M點間的距離為R，已知P點的場強為零，若均勻帶電的封閉球殼場強處處為零，則M點的場強為(靜電力常量為k)123456789101112√123456789101112考點二電場線與帶電粒子的運動軌跡3.一帶負電荷的點電荷，只在靜電力作用下沿曲線abc由a運動到c，已知點電荷的速率是遞減的.關(guān)于b點電場強度E的方向，下列圖中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)√123456789101112根據(jù)從a運動到c，點電荷的速率是遞減的，可知點電荷所受靜電力方向與速度方向成鈍角，又根據(jù)曲線運動條件，可知靜電力指向軌跡彎曲的凹側(cè)，負電荷所受靜電力方向與場強方向相反，故圖D正確.4.(多選)一帶電粒子從電場中的A點運動到B點，軌跡如圖中虛線所示.不計粒子所受重力，則A.粒子帶正電荷B.粒子加速度逐漸減小C.粒子在A點的速度大于在B點的速度D.粒子的初速度不為零123456789101112√√√帶電粒子所受合外力(即靜電力)指向軌跡凹側(cè)，結(jié)合題圖可知帶電粒子所受靜電力方向偏向左，故粒子帶負電荷，A項錯誤；根據(jù)電場線疏密表示場強大小知EA>EB，由a＝

知，B項正確；粒子從A到B受到的靜電力為阻力，粒子速度減小，C項正確；由于電場線為直線，粒子軌跡為曲線，故粒子在A點速度不為零，D項正確.1234567891011125.(2021·南京市高一期末)某電場的電場線分布如圖所示，虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運動軌跡，a、b、c是軌跡上的三個點，則A.粒子一定帶負電B.粒子一定是從a點運動到b點C.粒子在c點的加速度一定大于在b點的加速度D.粒子在電場中c點的速度一定大于在a點的速度123456789101112√123456789101112根據(jù)曲線運動的條件，合力指向運動軌跡的凹側(cè)，由此可知，帶電粒子受到的靜電力的方向為沿著電場線向左，所以粒子帶正電，A錯誤；粒子不一定是從a點沿軌跡運動到b點，也可能是從b點沿軌跡運動到a點，B錯誤；由電場線的分布可知，粒子在c點所受靜電力較大，在c點的加速度一定大于在b點的加速度，C正確；123456789101112若粒子從c運動到a，靜電力方向與速度方向成銳角，所以粒子做加速運動，若粒子從a運動到c，靜電力方向與速度方向成鈍角，所以粒子做減速運動，故粒子在電場中c點的速度一定小于在a點的速度，D錯誤.考點三電場中的動力學(xué)問題6.(多選)下列圖中，絕緣細繩一端固定在天花板，另一端系一質(zhì)量為m的帶正電小球，為了使小球能靜止在圖中所示位置，可加一個與紙面平行的勻強電場，所加電場方向可能是123456789101112√√√123456789101112A圖中，小球帶正電，電場強度方向水平向左，帶電小球所受的電場力水平向左，則小球不可能靜止在圖示位置，故A錯誤；B圖中，小球帶正電，電場強度方向水平向右，帶電小球所受的電場力水平向右，則小球可能靜止在圖示位置，故B正確；123456789101112C圖中小球所受電場力方向斜向右上方，還受向下的重力及向左上方的細繩的拉力，三力可能平衡，選項C正確；D圖中，電場強度方向向上，當qE＝mg，繩子拉力為零時，小球能靜止在圖中位置，故D正確.7.如圖所示，在場強為E的勻強電場中，有一個質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細線上，當小球靜止時，細線與豎直方向成30°角，已知此電場方向恰使小球受到的電場力最小，重力加速度為g，則小球所帶的電荷量應(yīng)為123456789101112√123456789101112電場方向恰使小球受到的電場力最小，即E的方向與細線垂直，對小球進行受力分析可得mgsin30°＝qE，則q＝

，故選D.1234567891011128.(2021·河南重點中學(xué)期中)如圖所示，A、B、C、D、E、F六點把絕緣均勻圓環(huán)平均分成六部分，其中圓弧AF、BC帶正電，圓弧DE帶負電，其余部分不帶電，單位長度圓弧所帶電荷量相等.圓弧AF所帶電荷在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為E1.則圓心O處的合場強大小為A.0 B.E1

C.3E1 D.2E1√能力綜合練123456789101112由題意可知，單位長度圓弧所帶電荷量相等，圓弧AF、DE、BC所帶電荷在圓心O處產(chǎn)生的場強大小相等，其中圓弧AF與BC所帶電荷在O處產(chǎn)生的場強方向的夾角為120°，圓弧DE所帶電荷在O處產(chǎn)生的場強方向在上述兩場強方向的夾角的角平分線上，如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則知，圓心O處的合場強大小為2E1，故D正確，A、B、C錯誤.9.(多選)(2022·廣東高二期末)如圖所示，用兩根等長的輕質(zhì)絕緣細繩，把兩個帶異種電荷的小球a、b懸掛起來，小球a帶正電，小球b帶負電，帶電量大小分別為qa、qb.小球a、b質(zhì)量相同，如果在該區(qū)間加一水平向右的勻強電場，兩繩始終拉緊，最后達到平衡狀態(tài)，則下列判斷正確的是

A.如果qa＝qb，兩球的平衡狀態(tài)為A圖B.如果qa＝3qb，兩球的平衡狀態(tài)

為B圖C.如果qa＝qb，兩球的平衡狀態(tài)為C圖D.如果qa＝3qb，兩球的平衡狀態(tài)為D圖123456789101112√√把兩個小球看作一個整體，如果帶電量相同，則水平方向上的合力為零，則最上面的細繩應(yīng)豎直，A錯誤，C正確；當qa＝3qb時，設(shè)上端繩子的拉力為F1，下端繩子的拉力為F2，場強大小為E，設(shè)上端繩子與豎直方向的夾角為θ，下端繩子與豎直方向的夾角為α，兩個小球質(zhì)量均為m，如圖所示利用平行四邊形定則可得123456789101112對b進行受力分析可得123456789101112則tanα＝tanθ則α＝θ.B錯誤，D正確.10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有兩個點電荷，固定在同一水平直線上相距為

的A、B兩點，其電荷量分別為＋Q、－Q.在AB連線的垂直平分線上固定一光滑豎直絕緣桿，在桿上C點有一個質(zhì)量為m、電荷量為－q的小環(huán)(可視為點電荷)由靜止釋放.已知A、B、C三點連線構(gòu)成正三角形，重力加速度為g.求：(1)釋放小環(huán)瞬間，桿對小環(huán)的作用力大小；123456789101112123456789101112A處正點電荷對C處小環(huán)的靜電力大小(2)小環(huán)滑到D點(AB連線的中點)時的速度大小.12345678910111211.如圖所示，有一水平向左的勻強電場，場強為E＝1.25×104N/C，一根長L＝1.5m、與水平方向的夾角θ＝37°的光滑絕緣細直桿MN固定在電場中，桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q＝＋1.0×10－6C，質(zhì)量m＝1.0×