河北地区高中物理第一章静电场1.10静电场学案无解答新人教选修.docx

1.10 静电场【学习目标】1.以电场线为主线展开复习,理解静电力、电场强度、电势能、电势、电势差等概念。2.熟练掌握判断静电力性质、电场强度的大小和方向、电势高低、电势能大小的方法,并会运用这些概念和规律解决相关的物理问题。3.掌握带电粒子在电场中运动问题的分析方法和思维过程,提高解决综合问题的能力。 4.培养整理和应用知识的能力。在深化知识的同时,注重归纳科学研究的思想方法,提高自身的思维能力和创造能力。【知识导学】【三“点”探究】 主题1:关于电场强度的公式问题:(1)本章有关电场强度的三个公式,分别是E=F/q、E=Kq/r2以及E=U/d,请说说三个公式中各字母表示的意义。(2)从公式的适用条件谈谈你对三个公式的理解。(3)三个公式都只能计算电场强度的大小,那么三种情形下电场强度的方向分别用什么方法来确定呢? 主题2:电势与电势能情景:如图甲所示,为了描述地理位置的高低变化,人们设计出了“等高线”,通常在同一幅图中两条相邻的等高线之间的高度差是相等的,从图中可以看出等高线越密集的地方,表示高度下降得越快,也就是“坡度”越大。问题:(1)我们常把电场中各点的电势与重力场中的高度类比,把等势面与等高线类比,参照图乙,你认为可把电场强度与什么量类比呢?等势面越密集的地方电场强度越大吗?从这个角度来讲,电场强度反映了什么意义?电场强度的大小跟电势的高低有联系吗?(2)质点在地势越高的位置重力势能越大,电荷也是在电势越高的位置电势能越大吗?(3)重力做正功和负功过程中,物体的重力势能分别如何变化?静电力做正功和负功过程中,电荷的电势能分别如何变化? 主题3:电容器与带电粒子在电场中的运动问题:(1)电容器的电容跟哪些因素有关?如何保持电容器所带电荷不变?如何使电容器极板间电势差保持不变?(2)什么情形下带电粒子在电场中的运动轨迹才能沿着电场线?(3)处理带电粒子在匀强电场中的偏转运动的方法与处理平抛运动方法类似,但这两者又有哪些重要的不同之处呢?【拓展提升】拓展一、库仑定律与力学的综合应用1.如图所示,真空中 A、B 两个点电荷的电荷量分别为+Q 和+q,放在光滑绝缘水平面上,A、B 之间用绝缘的轻弹簧连接。当系统平衡时,弹簧的伸长量为 x0。若弹簧发生的均是弹性形变,则( )。A.保持Q不变,将q变为2q,平衡时弹簧的伸长量等于2x0B.保持q不变,将Q变为2Q,平衡时弹簧的伸长量小于2x0C.保持Q不变,将q变为-q,平衡时弹簧的缩短量等于x0D.保持q不变,将Q变为-Q,平衡时弹簧的缩短量小于x0 拓展二、对有关轨迹类问题的分析2.图中虚线为匀强电场中与电场强度方向垂直的等间距平行直线。两粒子M、N的质量相等,所带电荷量的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点。已知O点电势高于c点。若不计重力,则( )。A.M带负电荷,N带正电荷B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C.N在从O点运动至a点的过程中克服静电力做功D.M在从O点运动至b点的过程中,静电力对它做的功等于零 拓展三、带电粒子在电场中的直线运动3.如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压。t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点放一个电子,速度为零,电子在静电力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化。假设电子始终未与两板相碰。在0t810-10 s的时间内,这个电子处于M点的右侧,则速度方向向左且大小逐渐减小的时间段是( )。A.0t210-10 s B.210-10 st410-10 sC.410-10 st610-10 s D.610-10 st810-10 s 拓展四、利用运动的分解与合成的观点处理复合场中的问题4.一个带负电的小球,质量为m,带电荷量为q,在一个如图所示的平行板电容器的右侧板边被竖直上抛,最后落在电容器左边缘同一高度处。已知电容器极板是竖直放置的,两板间距为d,板间电压为U。求小球能到达的最大高度h及抛出时的初速度v0。 拓展五、示波管原理5.图示是示波管的原理示意图。电子从灯丝发射出来经电压为U1的电场加速后,通过加速极板A上的小孔O1射出,沿中心线O1O2进入MN间的偏转电场。O1O2与偏转电场方向垂直,偏转电场的电压为U2,电子经过偏转电场的右端P1点离开偏转电场,然后打在垂直O1O2放置的荧光屏上的P2点。已知平行金属极板MN间的距离为d,极板长度为L,极板的右端与荧光屏之间的距离为L。不计电子之间的相互作用力及其所受的重力,且电子离开灯丝的初速度可忽略不计。(电子的质量为m,电荷量为e)(1)求电子通过小孔O1时的速度大小 v0。(2)求电子在偏转电场中的加速度大小a。(3)求电子通过P1点时偏离中心线O1O2的距离y。(4)求