高中物理第一章静电场习题课电场力的性质课件.ppt

,第一章,静电场,习题课：电场力的性质,学习目标,1.,会分析两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场分布,.,2.,会由粒子的运动轨迹分析带电粒子的受力方向和所在处的电场方向,.,3.,会解答库仑力作用下带电体的平衡问题和加速问题,.,内容索引,题型探究,达标检测,1,题型探究,一、,电场力作用下的平衡,1.,共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零,.,2.,处理平衡问题常用的数学知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解法,.,3.,选取研究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用,.,例,1,如图,1,所示，带电荷量分别为,q,和,4,q,的两点电荷,A,、,B,，相距,L,，问：,(1),若,A,、,B,固定，在何处放置点电荷,C,，才,能使,C,处于平衡状态？,答案,解析,见解析,图,1,(2),在,(1),中的情形下，,C,的电荷量和电性对,C,的平衡有影响吗？,答案,解析,见解析,(3),若,A,、,B,不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？,答案,解析,见解析,技巧点拨,1.,同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，每个电荷受到的合力均为零，根据平衡方程可得，电荷间的关系为：,“,两同夹异,”,、,“,两大夹小,”,、,“,近小远大,”,.,2.,对于三个自由电荷的平衡问题，只需对其中两个电荷列平衡方程，不必对第三个电荷列平衡方程,.,例,2,如图,2,所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为,m,，分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板上同一点，平衡时，,B,球偏离竖直方向,角，,A,球竖直且与墙壁接触，此时,A,、,B,两球位于同一高度且相距,L,.,求：,(1),每个小球带的电荷量,q,；,答案,解析,图,2,(2),B,球所受绳的拉力,F,T,；,答案,解析,图,2,(3),墙壁对,A,球的弹力,F,N,.,答案,解析,mg,tan,二、,两等量点电荷周围的电场,1.,等量同号点电荷的电场,(,电场线分布如图,3),：,(1),两点电荷连线上，中点,O,处场强为零，向两侧场强逐渐增大,.,(2),两点电荷连线中垂线上由中点,O,到无限远，场强先变大后变小,.,图,3,2.,等量异号点电荷的电场,(,电场线分布如图,4),：,(1),两点电荷连线上，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小,.,(2),两点电荷连线的中垂线上电场强度方向,都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷,一侧,.,沿中垂线从中点到无限远处，场强一,直减小，中点处场强最大,.,图,4,例,3,两个带等量正电荷的点电荷，,O,点为两电荷连线的中点，,a,点在连线的中垂线上，若在,a,点由静止释放一个电子，如图,5,所示，关于电子的运动，下列说法正确的是,图,5,答案,解析,A.,电子在从,a,点向,O,点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大,B.,电子在从,a,点向,O,点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大,C.,电子运动到,O,点时，加速度为零，速度最大,D.,电子通过,O,点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零,带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上，中点,O,处的场强为零，向中垂线的两边先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小到零,.,但,a,点与最大场强点的位置关系不能确定，当,a,点在最大场强点的上方时，电子在从,a,点向,O,点运动的过程中，加速度先增大后减小；当,a,点在最大场强点的下方时，电子的加速度则一直减小，故,A,、,B,错误；,但不论,a,点的位置如何，电子在向,O,点运动的过程中，都在做加速运动，所以电子的速度一直增加，当达到,O,点时，加速度为零，速度达到最大值，,C,正确；,通过,O,点后，电子的运动方向与场强的方向相同，与所受电场力方向相反，故电子做减速运动，由能量守恒定律得，当电子运动到,a,点关于,O,点对称的,b,点时，电子的速度为零,.,同样因,b,点与最大场强的位置关系不能确定，故加速度大小的变化不能确定，,D,错误,.,针对训练,如图,6,所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为,d,，电荷量分别为,Q,和,Q,.,在它们的水平中垂线上固定一根长为,L,、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为,q,的小球以初速度,v,0,从管口射入，则小球,图,6,答案,解析,三、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析,例,4,如图,7,所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中,M,点以相同速度垂直于电场线方向飞出,a,、,b,两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,.,则,A.,a,一定带正电，,b,一定带负电,B.,a,的速度将减小，,b,的速度将增加,C.,a,的加速度将减小，,b,的加速度将增加,D.,两个粒子的动能，一个增加一个减小,图,7,答案,解析,带电粒子做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的内侧，由于电场线的方向未知，所以粒子带电性质不确定，故,A,错误；,从图中轨迹变化来看，速度与力方向的夹角小于,90,，所以电场力都做正功，动能都增大，速度都增大，故,B,、,D,错误,.,电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，所以,a,受力减小，加速度减小，,b,受力增大，加速度增大，故,C,正确,.,总结提升,1.,合力方向与速度方向：合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向,.,2.,分析方法：由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向；由电场力和电场线的方向可判断电荷的正负；由电场线的疏密程度可确定电场力的大小，再根据牛顿第二定律,F,ma,可判断电荷加速度的大小,.,四、电场中的动力学问题,例,5,如图,8,所示，光滑斜面,(,足够长,),倾角为,37,，一带正电的小物块质量为,m,，电荷量为,q,，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的,，,(sin 37,0.6,，,cos,37,0.8,，,g,10 m/s,2,),求：,(1),原来的电场强度；,答案,解析,图,8,(2),小物块运动的加速度；,答案,解析,3 m,/s,2,，方向沿斜面向下,(3),小物块,2 s,末的速度和,2 s,内的位移,.,答案,解析,6,m/,s,6 m,达标检测,2,1.(,多选,),如图,9,所示，质量分别为,m,1,、,m,2,，电荷量分别为,q,1,、,q,2,的两小球，分别用绝缘轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别为,和,(,),，两小球恰在同一水平线上，那么,A.,两球一定带异种电荷,B.,q,1,一定大于,q,2,C.,m,1,一定小于,m,2,D.,m,1,所受的库仑力一定大于,m,2,所受的库仑力,答案,解析,1,2,3,图,9,由于两带电小球相互吸引，所以一定带异种电荷，选项,A,正确,.,设轻丝线与竖直方向的夹角为,，根据平衡条件可得两球之间的库仑力,F,mg,tan,，因此,m,1,g,m,2,g,，即,m,1,m,2,，选项,C,正确,.,1,2,3,2.,如图,10,所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球,A,、,B,、,C,(,可视为点电荷,),，三小球在一条直线上均处于静止状态，则以下判断正确的是,A.,A,对,B,的电场力一定是引力,B.,A,对,B,的电场力可能是斥力,C.,A,的电荷量可能比,B,少,D.,C,的电荷量一定比,B,少,1,2,3,答案,解析,图,10,三小球在一条直线上处于静止状态，则,A,、,C,一定是同种电荷，,A,、,B,一定是异种电荷，即,“,两同夹异,”,，另外，,A,和,C,的电荷量一定大于,B,的电荷量，即,“,两大夹小,”,，选项,A,正确,.,3.(,多选,),如图,11,所示，带箭头的线表示某一电,场中的电场线的分布情况,.,一带电粒子在电场,中运动的轨迹如图中虚线所示,.,若不考虑其他,力，则下列判断中正确的是,A.,若粒子是从,A,运动到,B,，则粒子带正电；若粒子是从,B,运动到,A,，则粒,子带负电,B.,不论粒子是从,A,运动到,B,，还是从,B,运动到,A,，粒子必带负电,C.,若粒子是从,B,运动到,A,，则其加速度减小,D.,若粒子是从,B,运动到,A,，则其速度减小,1,2,3,图,11,答案,解析,1,2,3,根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受电场力与电场线的方向相反，所以不论粒子是从,A,运动到,B,，还是从,B,运动到,A,，粒子必带负电，故,A,错误，,B,正确；,电场线密的地方电场强度大，所以粒子在,B,点受到的电场力大，在,B,点时的加速度较大,.,若粒子是从,B,运动到,A,，则其加速度减小，故,C,正确；,从,B,到,A,过程中电场力与速度方向成锐角，即做正功，动能增大，速度增大，故,D,错误,.,故选,B,、,C.,本课结束,