江苏省桃州中学高考物理一轮复习 8.2 电场力的性质导学案 新人教版选修31.doc

选修3-12013届桃州中学高三物理导学案第一章 静电场【课 题】1.2电场力的性质【学习目标】1理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算2知道用电场线描述电场的方法理解引入电场线的意义【知识要点】 1电场(1)电场是电荷周围客观存在的_静止的电荷之间就是通过电场传递发生_作用的(2)电场最基本的性质就是对位于电场中的电荷施以_的作用2电场强度e(1)描述电场_的性质(描述电场的强弱以及方向)的物理量(2)重要意义：已知某处场强e，电量为q的电荷在那儿受到电场力便可由f=eq求出3场强的计算(1)e=f/q是定义式，适用于任何电场e与_、_无关，只取决于电场_，e的方向为正电荷在该点所受_的方向(2)ekq/r2，仅适用于_点电荷q形成的电场(3)e=uab/dab，仅适用于_电场，其中dab是沿_方向两点a、b之间的距离(4)当存在几个产生电场的“场源”时，某处的合电场的场强应为各“场源”在此电场强度的矢量和4电场线(1)特点 电场线是为了形象地描述电场而 的、实际不存在的理想化模型电场线始于 (或无穷远)，终于无穷远或 ，是不闭合曲线任意两条 都不相交电场线的疏密表示电场的 ，某点的切线方向表示该点的场强方向匀强电场中的电场线是等间距的平行线表示电势的高低沿电场线方向，电势_(2)需熟记以下几个特殊电场的电场线的形状正、负点电荷电场；等量异种电荷电场；等量同种电荷电场；匀强电场(3)电场线与带电粒子运动轨迹的关系在一般情况下电场线与带电粒子在电场力作用下的运动轨迹不重合，物体的运动由受力和初速度两者共同决定只有在同时满足以下三个条件时带电粒子运动轨迹才与电场线重台；电场线是直线；带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上带电粒子只受电场力作用【典型例题】【例题1】在电场中某点放一检验电荷，其电荷量为q，受到的电场力为f，则该点的电场强度为e，下列说法正确的是()a若移去检验电荷q，则该点场强变为零b若电荷量为2q，则在该点所受电场力为2fc若电荷量为2q，则该点场强大小不变，方向改变d若电荷量为2q.，则该点场强大小不变，方向不变【例题2】(2011高考重庆理综)如图所示，电荷量为q和q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有()a体中心、各面中心和各边中点b体中心和各边中心c各面中心和各边中心d体中心和各面中心【例题3】(2012广州模拟)上图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图可作出的正确判断是()a带电粒子所带电荷的正、负b带电粒子在a、b两点的受力方向c带电粒子在a、b两点的加速度何处较大d带电粒子在a、b两点的速度何处较大【例题4】(2012浙江永嘉三校联考)如图所示，半径为r的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，在环的底端b点固定一个带正电的小珠，环上边套有一个质量为m，带与小珠等量正电荷的小球，现将小球从a点(半径oa水平)由静止释放开始运动，当运动到c点(aoc30)时获得的最大动能为ekm，求：(1)小球在a点刚释放时运动的加速度a；(2)小球从位置a运动到位置c的过程中所受静电力做的功w；(3)小球在位置c时受到圆环对它的作用力【反馈训练】1如右图所示，一根长l1.5 m的光滑绝缘细直杆mn，竖直固定在场强为e1.0105 n/c、与水平方向成30角的倾斜向上的匀强电场中，杆的下端m固定一个带电小球a，电荷量q4.5106c；另一带电小球b穿在杆上可自由滑动，电荷量q1.0106c，质量m1.0102 kg. 现将小球b从杆的上端n静止释放，小球b开始运动(静电力常量k9.0109 nm2/c2，取g10 m/s2)求：(1)小球b开始运动时的加速度为多大？(2)小球b的速度最大时，距m端的高度h1为多大【能力训练】1.如图所示，在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷，电荷量大小都是q1，在b、d两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电荷量大小都是q2，q1q2.已知六边形中心o点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是()ae1 be2 ce3 de42. (2011课标全国理综)一带负电荷的质点，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点电场强度e的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()3.(2012衡水中学)a、b是一条电场线上的两个点，一带负电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从a点沿电场线运动到b点，其速度v和时间t的关系图象如右图所示，则此电场的电场线分布可能是下图中的()4. 两带电荷量分别为q和q的点电荷放在x轴上，相距为l，能正确反映两电荷连线上场强大小e与x关系的是图()5. 如图所示，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，运动轨迹如右图中虚线所示，则()aa一定带正电，b一定带负电ba的速度将减小，b的速度将增加ca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6. (2010海南卷)如图所示，m、n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点，o点为半圆弧的圆心，mop60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于m、n两点，这时o点电场强度的大小为e1；若将n点处的点电荷移至p点，则o点的场强大小变为e2.e1与e2之比为()a12 b21c2 d47在如下图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是()a甲图中与点电荷等距的a、b两点b乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点c丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点d丁图中非匀强电场中的a、b两点8如图所示，把一个带电小球a固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球b.现给b一个沿垂直ab方向的速度v0，下列说法中正确的是()a若a、b为异种电荷，b球一定做圆周运动b若a、b为异种电荷，b球可能做匀变速曲线运动c若a、b为同种电荷，b球一定做远离a的变加速曲线运动d若a、b为同种电荷，b球的动能一定会减小9. (2011衡阳模拟)如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧形绝缘细管的圆心处放一点电荷q，将质量为m，带电荷量为q的小球从圆弧管水平直径的端点a由静止释放，当小球沿细管下滑到最低点时，对细管的上壁的压力恰好与球重相同，求圆心处的电荷在圆弧管内产生的电场的场强大小10.(2012滨州模拟)如图所示，匀强电场方向与水平线间夹角30，方向斜向右上方，电场强度为e，质量为m的小球带负电，以初速度v0开始运动，初速度方向与电场方向一致(1)若小球的带电荷量为q，为使小球能做匀速直线运动，应对小球施加的恒力f1的大小和方向各如何？(2)若小球的带电荷量为q，为使小球能做直线运动，应对小球施加的最小恒力f2的大小和方向各如何？例题答案： 1【答案】bd 【解析】电场中某点的场强由电场本身决定，与放入场中电荷的电量和电性无关，但在该点电荷所受电场力的大小fqe，与电荷的电量成正比，方向与电荷的电性有关b、d正确2【答案】d 【解析】由点电荷的场强公式和叠加规律可知，各面顶点上的4个点电荷在过所在面的中心的垂线上各点的合场强为零，所以，体中心和各面中心的合场强一定为零由点电荷的场强公式和叠加规律可知，各边中心的合场强不为零选项d正确3【答案】bcd 【解析】由带电粒子的弯曲情况可以判断出电荷所受电场力方向均为斜向左，b正确由于电场线方向未定，所以无法判定带电粒子的正负，a错误由a到b电场力做负功，粒子速率减小，d正确a处的电场线密，带电粒子所受电场力大，产生的加速度大，c正确4答案(1)gg(2)ekmmgr(3)mg 解析(1)小球在c点速度最大时有mgcos30kcos30，即mgk，所以，刚释放小球有mgkcos45ma，小球在a点刚释放时运动的加速度agg.(2)小球从a运动到c，由动能定理mgrwekm，静电力对小球做的功wekmmgr.(3)小球在c点，根据圆周运动，有ncksin30mgsin30m解得圆环对小球的作用力ncmg.5答案(1)mgeqsin(2)零eqsin 思路诱导通过分析b球所受合力求解其加速度. 利用当a0时速度最大来求h1.解题样板(1)开始运动时小球b受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得_ma(2分)解得ag，(1分)代入数据解得a3.2 m/s2.(1分)(2)小球b速度最大时合力为_，即_mg，(2分)解得h1，(1分)代入数据解得h10.9 m(1分)能力训练答案 1. 【答案】b 【解析】由ek可知，两个q1电荷在o点产生的场强大小相等，方向分别指向d点和左下方顶点，其合场强e指向右下方顶点；同理两个q2电荷在o点产生的合场强e指向o顶点由于q1q2，故ee，则e与e合场强应为e2，故b正确2. 【答案】d 【解析】曲线运动中，所受合力应指向曲线的凹侧，也就是电场力方向大致指向右下方负电荷受的电场力方向跟场强方向相反，由此可知a、c错误；又速率是减小的，故电场力与速度夹角大于90，排除b选项，d正确3. 【答案】a 解析由v-t图象可知，粒子的速度随时间逐渐减小，粒子的加速度逐渐变大，则电场强度逐渐变大，从a到b电场线逐渐变密综合以上分析可知，带负电的粒子沿电场线方向运动，由电场线疏处到达密处，故选项a正确.4. 答案a 解析根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大，a正确5. 答案c 解析设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带负电若电场线为负点电荷的电场线，则a为负电荷，b为正电荷，a错. 由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，动能增加，b、d错，但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，选c.6. 正确解答本题考查电场强度矢量的叠加设每一个点电荷单独在o点产生的场强为e0；则两点电荷在o点产生的场强矢量和为2e0；若将n点处的点电荷移至p点，假如n为负电荷，m为正电荷，产生的场强如图所示，则合场强为e0.本题正确选项b.7. 答案c 解析甲图中与点电荷等距的a、b两点，场强大小相同，方向不相反，a错；对乙图来说，根据电场线的疏密及对称性可判断，b点和a点场强大小、方向均相同，b错；丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，场强大小相同，方向相反，c对；对丁图来说，根据电场线的疏密可判断，b点的场强大于a点的场强，d错8，答案c解析如果a、b为异种电荷，当a对b的库仑引力恰好提供b做圆周运动所需要的向心力时，b绕a做匀速圆周运动；当a对b的库仑引力大于或者小于b做圆周运动所需要的向心力时，则b将做向心运动或者做离心运动由于库仑力是变力，故不可能做匀变速曲线运动，a、b均错如果a、b为同种电荷，则b受到a的库仑斥力将做远离a的变加速曲线运动，电场力做正功，动能增大，所以选项c正确，d错9. 答案 解析根据点电荷电场强度公式ek可得，圆心处点电荷在圆弧管内产生的电场强度大小相等，方向始终沿半径方向，带电小球沿细管下滑到最低点时，电场力不做功，则由机械能守恒定律得mgrmv2对最低点由牛顿第二定律得：kmgfnm又fnmg得：ek10. 【答案】(1)mg方