2019_2020学年高考物理主题1静电场微型专题2电场力的性质课件必修3.pdf
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1、主题1 静电场 微型专题2 电场力的性质 学科素养与目标要求 物理观念: 1.进一步熟练掌握库仑定律、电场强度公式. 2.熟练掌握两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场线分布特点. 科学思维: 1.建立形象化的思维模型,体会用电场线解决问题的方便性. 2.掌握解决带电体动力学问题的思路和方法,进一步建立解决电场中平衡问题和动力 学问题的思维模型. NEIRONGSUOYIN 内容索引 达标检测 检测评价 达标过关 微型专题练 克难解疑 精准高效 重点探究 启迪思维 探究重点 重点探究 一、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1): (1)两点电荷连线上,中点O处场强为
2、零,向两侧场强逐渐增大. (2)两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远,场强先变大后变小. (3)关于中心点O点的对称点,场强等大反向. 图图1 2.等量异号点电荷的电场(电场线分布如图2): (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. (3)关于中心点对称的点,场强等大同向. 图图2 例1 如图3所示,a、b两点处分别固定有等量异种点电荷Q和Q,c是线段 ab的中点,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷
3、先后 放在d、c、e点,它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法中正确的是 A.Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右 B.Fd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上 C.Fd、Fe的方向水平向右,Fc0 D.Fd、Fc、Fe的大小都相等 图图3 解析 根据场强叠加原理,d、c、e三点场强方向都是水平向右,正点电荷在 各点所受电场力方向与场强方向相同,故A正确,B、C错误; 两点电荷连线上场强由a到b先减小后增大,中垂线上由c到无穷远处逐渐减小, 因此c点场强是两点电荷连线上最小的(但不为0),是中垂线上最大的,故 FdFcFe,故D错误. 针对训练1 两个带等量正电荷的点电荷如图4所示
4、,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,关于电子的运动,下列 说法正确的是 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 图图4 解析 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,沿中 垂线从O点向无穷远处场强先变大,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,电子在从a点向O点运动的过程中,当a点 在最大场强点的上
5、方时,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,当到达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,当电子运动到与a点关于O点对称的b点 时,电子的速度为零.同样因b点与最大场强点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. 二、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析 1.带电粒子做曲线运动时,合力指向轨迹曲线的内侧,速度方向沿轨迹的切 线方向.
6、 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带电粒子所带电荷的正负;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Fma可判断带电粒子加速度的大小. 例2 如图5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的速度将增大 C.a的加速度将减小,b的加速度将增大 D.两个粒子的动能,一个增大一个减小 图图5 解析 带电粒子做曲线运动,所受电场力的方向指向轨迹的内侧,由于电场 线的方向未知
7、,所以粒子带电性质不确定,故A错误; 从题图轨迹变化来看,速度与力方向的夹角都小于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. 针对训练2 (2017南京市高一期末调研)如图所示,实线表示电场线,虚线表示 带电粒子运动的轨迹,带电粒子只受电场力作用,运动过程中速度逐渐减小, 下列各图是对它在b处时的运动方向与受力方向的分析,正确的是 解析 带电粒子运动速度沿轨迹切线方向,受力方向与电场线在同一直线上, 电场力指向轨迹弯曲的内侧,B、C错误. 由于运动过程中
8、速度逐渐减小,则电场力做负功,A正确,D错误. 例3 如图6所示,光滑固定斜面(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 370.8,g10 m/s2)求: (1)原来的电场强度大小; 图图6 三、电场中的动力学问题 解析 对小物块受力分析如图所示,小物块静止于斜面上, (2)小物块运动的加速度; 答案 3 m/s2,方向沿斜面向下 由牛顿第二定律有F合ma,所以a3 m/s2,方向沿斜面向下. (3)小物块2 s末的速度大小和2
9、 s内的位移大小. 答案 6 m/s 6 m 解析 由运动学公式,知vat32 m/s6 m/s 学科素养 此题通过带电体在电场中的受力分析及运动分析使学生能运用动 力学的观点分析电场中带电体的运动,较好的锻炼了学生的思维,提高了学生 的综合分析能力,体现了“科学思维”的学科素养. 达标检测 1.(两等量电荷的电场)(多选)如图7所示,在等量异号点电荷连线的中垂线上取 A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,则关于各点场强的关系,下列说 法中正确的是 A.EAEB,EBED B.EAEN B.粒子在M、N点的加速度aMaN C.粒子在M、N点的速度vMvN D.粒子带正电 123 图图8
10、解析 电场线的疏密程度表示电场强度的大小,可知EMEN,故A错误; 123 电场力FqE,根据牛顿第二定律, 作出粒子的速度方向和所受电场力的方向,电场力与速度方向之间的夹角为锐 角,说明电场力对粒子做正功,动能增大,速度增大,vMvN,故C错误; 粒子在各点所受电场力的方向与该点电场方向相同,说明粒子带正电,故D正确. 3.(电场中的动力学问题)如图9所示,一质量为m1.0102 kg、带电荷量大小为 q1.0106 C的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足 够大,静止时悬线向左与竖直方向夹角为37.小球在运动过程中电荷量保持 不变,重力加速度g取10 m/s2.求:(si
11、n 370.6,cos 370.8) (1)电场强度E的大小; 123 图图9 答案 7.5104 N/C 解析 由平衡条件得小球所受电场力 Fmgtan 所以小球所在处的电场强度的大小: 123 (2)若在某时刻将细线突然剪断,求经过1 s时小球的速度大小v及方向. 所以1 s时小球的速度大小vat12.5 m/s,速度方向沿原细线方向向下,即方 向与竖直方向夹角为37斜向左下. 答案 12.5 m/s 方向与竖直方向夹角为37斜向左下 123 微型专题练 一、选择题 考点一 电场线与运动轨迹 1.一带负电荷的质点,只在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率 是递减的.关于b点
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