高中物理 第一章 静电场 习题课 库仑定律和电场强度课件 新人教版选修31.ppt

习题课 库仑定律和电场强度 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 静电力作用下带电体的平衡和加速问题光滑绝缘水平面如图所示 图甲中放置两个带电小球 图乙中放三个带电小球 请思考 如果没有其他力的作用 甲图中的两个带电小球能静止在光滑水平面上吗 乙图中的三个带电小球能静止在光滑水平面上吗 要点提示 只存在两个带电小球的情况下 对任一个小球来说 水平方向只受到一个库仑力 受的合力不可能为零 不会静止在光滑水平面上 只能做变速运动 若是三个小球 水平方向每个小球受到其他两个小球的两个作用力有可能平衡 小球可能会静止在光滑水平面上 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 两带电体间的库仑力遵循牛顿第三定律 处理过程中选取研究对象时 要注意整体法和隔离法的灵活运用 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等 2 库仑力作用下的平衡和运动问题的处理方法 1 库仑力是与重力 弹力 摩擦力等性质不同的力 受力分析时不能漏掉 2 分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时 与纯粹的力学问题一样 具体思路是 确定研究对象 受力分析 运动分析 列式求解 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题1 如图所示 电荷量分别为 q和 4q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 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 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 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 1 由平衡条件 对c进行受力分析 c应在ab的连线上且在a的右边 设与a相距r 则 答案 见解析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 归纳总结共线的三个点电荷在静电力作用下平衡的特点1 平衡条件 每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 2 平衡规律可概括为 三点共线 三个点电荷分布在同一条直线上 两同夹异 正负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 3 只要其中两个点电荷平衡 第三个点电荷一定平衡 只需根据平衡条件对其中的两个电荷列式即可 且三个点电荷的电荷量满足 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 带电粒子的运动轨迹问题如图所示 实线为电场线 方向未画出 虚线ab是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹 轨迹为一条抛物线 请思考回答下列问题 1 电场线mn的方向可以判断吗 能的话 方向向哪 2 带电粒子在a点的加速度和在b点的加速度哪个大 3 带电粒子在a点的加速度和在b点的速度哪个大 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 要点提示 1 由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动 物体所受外力指向轨迹内侧 所以粒子所受电场力一定是由m指向n 由于粒子带负电 所以电场线mn的方向由n指向m 2 b点的电场线比a点的密 所以带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度 3 若粒子从a运动到b 电场力与速度成锐角 粒子做加速运动 速度增大 带电粒子在b点的速度较大 若粒子从b运动到a 电场力与速度成钝角 粒子做减速运动 速度减小 仍是带电粒子在b点的速度较大 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 带电粒子的运动轨迹问题分析方法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 1 由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向 2 由电场力和电场线的方向可判断电荷的正负 3 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 4 根据力和速度的夹角可以判断速度变大还是变小 从而确定不同位置的速度大小 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题2 多选 如图所示 带箭头的线段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 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 当堂检测 解析 根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知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 答案 bc 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 1 三电荷平衡问题 如图所示 两个点电荷 电荷量分别为q1 4 10 9c和q2 9 10 9c 分别固定于相距20cm的a b两点 有一个点电荷q放在a b所在直线上且静止不动 该点电荷所处的位置是 a 在a点左侧40cm处b 在a点右侧8cm处c 在b点右侧20cm处d 无法确定解析 此电荷电性不确定 根据平衡条件 它应在q1点电荷的左侧 设距q1距离为x 由 将数据代入 解得x 40cm 故a项正确 答案 a 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 2 带电粒子的运动轨迹问题 多选 一带电粒子从电场中的a点运动到b点 轨迹如图中虚线所示 不计粒子所受重力 则 a 粒子带正电荷b 粒子加速度逐渐减小c a点的速度大于b点的速度d 粒子的初速度不为零解析 带电粒子所受合外力 即静电力 指向轨迹内侧 知静电力方向向左 粒子带负电荷 故a项错误 根据ea eb 知b项正确 粒子从a到b受到的静电力为阻力 c项正确 由题图可知 粒子从a点运动到b点 速度逐渐减小 故粒子在a点速度不为零 d正确 答案 bcd 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 3 带电体在电场中的平衡问题 一