《2019-2020學(xué)年高中物理 第1章 電場(chǎng) 習(xí)題課1 電場(chǎng)力的性質(zhì)學(xué)案 粵教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第1章 電場(chǎng) 習(xí)題課1 電場(chǎng)力的性質(zhì)學(xué)案 粵教版選修3-1（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、習(xí)題課1　電場(chǎng)力的性質(zhì) [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.會(huì)分析兩等量同種電荷和兩等量異種電荷的電場(chǎng)分布．　2.會(huì)由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分析帶電粒子的受力方向和所在處的電場(chǎng)方向．　3.會(huì)解答庫(kù)侖力作用下帶電體的平衡問(wèn)題和加速問(wèn)題． 等量點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線比較 等量異種點(diǎn)電荷 等量同種(正)點(diǎn)電荷 電場(chǎng)線圖樣 連線上中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度 最小，指向負(fù)電荷一方 為零 連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 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)向外電場(chǎng)強(qiáng)度大小 O點(diǎn)最大，向外逐漸減小 O點(diǎn)最小，向外先變大后變小 關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A與A′、B與B′的電場(chǎng)強(qiáng)度特點(diǎn) 等大

2、同向 等大反向 【例1】　如圖所示，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(　　) 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)c＝0 D．Fd、Fc、Fe的大小都相等 思路點(diǎn)撥：(1)等量異種電荷在兩電荷連線上的電場(chǎng)方向沿連線且由正電荷指向負(fù)電荷． (2)等量異種電荷在兩電荷連線的中垂線上各處電場(chǎng)方向均與中垂線垂直，方向指向負(fù)電

3、荷一側(cè)． (3)正電荷在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力與該處電場(chǎng)方向相同． A　[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，可得到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Fd>Fc>Fe，故D錯(cuò)誤．] 1.(多選)如圖所示，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連線的中垂線上的兩點(diǎn)，且PO＝ON.現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C(可視

4、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 AD　[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)榱悖收姾墒茈妶?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．] 電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的綜合分析 帶電粒子只在靜電力作

5、用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若已知粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，可先根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡形狀與合力方向的關(guān)系，確定靜電力的方向，然后可進(jìn)一步： (1)判斷電場(chǎng)方向或粒子帶電性質(zhì)：若粒子帶正電，粒子所受靜電力方向與電場(chǎng)方向相同；若粒子帶負(fù)電，粒子所受靜電力方向與電場(chǎng)方向相反． (2)判斷靜電力做功情況：靜電力方向與運(yùn)動(dòng)方向成銳角時(shí)，靜電力做正功；靜電力方向與運(yùn)動(dòng)方向成鈍角時(shí)，靜電力做負(fù)功． (3)判斷粒子動(dòng)能變化情況：若靜電力做正功，則粒子動(dòng)能增加；若靜電力做負(fù)功，則粒子動(dòng)能減?。? 【例2】　如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線(方向未畫出)，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

6、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 C　[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.] (1)合力方向與速度方向：

7、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(chǎng)線確定電場(chǎng)力的方向；由電場(chǎng)力和電場(chǎng)線的方向可判斷電荷的正負(fù)；由電場(chǎng)線的疏密程度可確定電場(chǎng)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?。? 2.如圖所示，平行的實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示一個(gè)離子穿越電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列判斷正確的是(　　) A．場(chǎng)強(qiáng)方向一定是向右 B．該離子一定是負(fù)離子 C．該離子一定是由a向b運(yùn)動(dòng) D．場(chǎng)強(qiáng)方向、離子的運(yùn)動(dòng)方向以及是正離子還是負(fù)離子都不能確定，但是離子在a點(diǎn)的動(dòng)能一定小于在b點(diǎn)的動(dòng)能 D　[因?yàn)椴恢x子是向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的，可以假設(shè)其由b向a

8、運(yùn)動(dòng)，由離子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判定出，離子只能受到向左的電場(chǎng)力，所以由b向a一定是減速運(yùn)動(dòng)的(同理，也可假設(shè)離子由a向b運(yùn)動(dòng)，此時(shí)根據(jù)軌跡可判定出電場(chǎng)力同樣向左，離子加速運(yùn)動(dòng))，所以該離子在a點(diǎn)的動(dòng)能一定小于在b點(diǎn)的動(dòng)能；由于電場(chǎng)線方向、離子的電性都是未知的，所以A、B、C均不正確．] 電場(chǎng)力與牛頓第二定律的綜合 【例3】　如圖所示，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?yōu)樵瓉?lái)的，(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)求： (1)原

9、來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度； (2)小物塊運(yùn)動(dòng)的加速度； (3)小物塊2 s末的速度和2 s內(nèi)的位移． [解析]　(1)對(duì)小物塊受力分析如圖所示，小物塊靜止于斜面上，則mgsin 37°＝qEcos 37°，E＝＝. (2)當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，小物塊受到的合外力F合＝mgsin 37°－qEcos 37°＝0.3 mg，又F合＝ma，所以a＝3 m/s2，方向沿斜面向下． (3)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v＝at＝3×2 m/s＝6 m/s， x＝at2＝×3×22m＝6 m. [答案]　(1)　(2)3 m/s2，方向沿斜面向下 (3)6 m/s　6 m 解決電場(chǎng)強(qiáng)度與力學(xué)知識(shí)的綜合問(wèn)題的一般

10、思路 (1)明確研究對(duì)象．(多為一個(gè)帶電體，也可取幾個(gè)帶電體組成的系統(tǒng)) (2)分析研究對(duì)象所受的全部外力，包括電場(chǎng)力． (3)由平衡條件或牛頓第二定律列方程求解即可，對(duì)于涉及能量的問(wèn)題，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解． 3．如圖所示，光滑絕緣的水平面上固定著A、B、C三個(gè)帶電小球，它們的質(zhì)量都為m，彼此間距離均為r，A、B帶正電，電荷量均為q.現(xiàn)對(duì)C施加一個(gè)水平力F時(shí)放開(kāi)三個(gè)小球．三個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持間距r不變(三個(gè)小球均可視為點(diǎn)電荷)，求： (1)C球的電性和電荷量大?。? (2)水平力F的大小． [解析]　(1)A球受到B球沿BA方向的庫(kù)侖斥力和C球的庫(kù)侖

11、力作用后，產(chǎn)生水平向右的加速度，所以C球?qū)球的庫(kù)侖力為引力，C球帶負(fù)電，設(shè)為Q.對(duì)A球，它在AB方向上合力為零，即： k＝k·sin 30°，所以Q＝2q. (2)對(duì)A球，根據(jù)牛頓第二定律，k·cos 30°＝ma，F(xiàn)＝3ma，故F＝. [答案]　(1)負(fù)電　2q　(2) 1.(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 BCD　[由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)EA

12、>EB，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．] 2．(多選)在如圖所示的四種電場(chǎng)中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等的是(　　) 甲　　　　　　乙 丙　　　　　　丁 A．甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn) B．乙圖中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn) C．丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn) D．丁圖中非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn) ABC　[甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，選項(xiàng)A正確；對(duì)乙圖，根據(jù)電場(chǎng)線的疏

13、密及對(duì)稱性可判斷，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，選項(xiàng)B正確；丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，選項(xiàng)C正確；對(duì)丁圖，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可判斷，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 3．如圖所示，一帶電荷量為q＝－5×10－3 C，質(zhì)量為m＝0.1 kg的小物塊處于一傾角為θ＝37°的光滑絕緣斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置處于一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，小物塊恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．(g取10 m/s2)求： (1)電場(chǎng)強(qiáng)度多大？ (2)若從某時(shí)刻開(kāi)始，電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的，物塊下滑距離L＝1.5 m時(shí)的速度大小為多少？ [解析]　(1)小物塊受力如圖，由受力平衡得： qE－FNsin θ＝0 ① mg－FNcos θ＝0 ② 由①②得E＝，代入數(shù)據(jù)得E＝150 N/C. (2)由牛頓第二定律得： mgsin θ－cos θ＝ma ③ v2＝2aL④ 由③④得v＝ 代入數(shù)據(jù)得速度大小為v＝3 m/s. [答案]　(1)150 N/C　(2)3 m/s - 7 -