高中物理 第一章 电场章末知识整合 粤教版选修31.doc

【金版学案】2015-2016高中物理 第一章 电场章末知识整合 粤教版选修3-11电场强度三个公式的比较2.等量同种和异种点电荷的电场，两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较：例1如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷a、b，a带电q，b带电9q，现引入第三个点电荷c，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，问：c应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？解析：根据平衡条件判断，c应带负电，放在a的左边且和ab在一条直线上，如图所示，设c带电荷量为q，与a点相距为x，则以a为研究对象，由平衡条件：kk，以c为研究对象，则kk，解得：xr0.2 m，qq.故c应带负电，放在a的左边0.2 m处，带电荷量为q.答案：负a的左边0.2 m处q例2 在一个等边三角形abc顶点b、c处各放一个点电荷时，测得a处的电场强度大小为e，方向与bc边平行沿b指向c如图所示，拿走c处的电荷后，a处电场强度的情况是（）a.大小仍为e，方向由a指向b b.大小仍为e，方向由b指向ac.大小变为，方向未变d.无法确定解析：由点电荷电场强度的性质可知，b、c处点电荷在a点电场强度方向分别沿ba、ac连线方向，又根据矢量的分解与合成知道，b、c处点电荷在a点产生的电场强度的大小均为e，方向分别为b指向a，由a指向c，拿走c处电荷后，只剩下b处点电荷产生的电场，故选项b正确.答案：b例3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项错，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两项错，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项.答案：c1.计算电场力做功常用的方法.（1）wabquab（普遍适用）.（2）wqexcos （适用于匀强电场）.（3）wabep（从能量角度求解）.（4）w电w非电ek（由动能定理求解）.2.电势能增减的判断方法.做功法：无论电荷是正是负，只要电场力做正功，电荷的电势能就减少；电场力做负功，电荷的电势能就增加.3.电势高低的判断.（1）根据电场线的方向：沿电场线方向，电势越来越低.（2）根据电场力做功的方法：根据定义式uab，将wab、q的“”、“”代入，由uab的“”、“”可判断电势高低.4.电场线、场强、电势及等势面之间的关系.（1）电场线与场强的关系：电场线越密的地方场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向.（2）电场线与电势的关系：沿着电场线方向，电势越来越低.（3）等势面与电场线的关系：电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面.电场线越密的地方，等势面也越密.沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功.（4）场强的数值与电势的数值无直接关系；场强大（或小）的地方电势不一定大（或小）.零电势可人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定.5.应用电场线进行下列判断.（1）电场力的方向正电荷的受力方向和电场线方向相同，负电荷的受力方向和电场线方向相反.（2）电场强度的大小（定性）电场线的疏密可定性判断电场强度的大小.（3）电势的高低与电势降低的快慢沿电场线的方向电势逐步降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向.（4）等势面的疏密电场越强的地方，等差等势面越密集；电场越弱的地方，等差等势面越稀疏.（5）电场线与等势面垂直.例4 如图所示，在等量正电荷连线的中垂线上取a、b、c三点，令各点电势分别为a、b、c，则下列说法中正确的是（）a.abc b.abcc.abc d.a0，bc0【审题突破】本题研究两个等量同种电荷连线的中垂线上几个位置的电势的关系，要明白等量正点电荷连线的中垂线上，中点电势最高.解析：等量正点电荷在a点下方合场强沿中垂线向下，在a点上方合场强沿中垂线向上，虽然ea0，但因“沿场强方向电势降低”可判断c项对；其次，若取正点电荷从a移动到b的过程中，电场力做正功，电势能减小，因移动正电荷，故电势也减小，故ab，同理可知bc.答案：c例5 （多选）a、b、c、d为某一电场中的等势线.一带负电的粒子飞入电场后只在电场力作用下沿m点到n点（见图）的实线运动.不计粒子的重力，由图可知（）a.m点处的电场强度大于n点处的电场强度b.带电粒子在n点的速度比在m点处的速度大c.带电粒子在m点处的电势能比在n点处的电势能小d.四个等势线的电势关系为abcd【审题突破】本题是电场的力和能的性质在电场线及等势线中的综合分析，必须根据等势线与电场线的关系画好电场线.解析：先根据电场线与等势线的关系作出如图所示的电场线，由此可知，m点处的电场线比n点处的电场线密，电场强度大，故a项正确.在m点画轨迹的切线为带电粒子的速度方向，由于轨迹要处于电场力与速度所夹的角度内，故电场力必须沿m点上的电场线切线向右，由此可知粒子运动至n电场力做负功，电势能增加，动能减小，速度减小，选项b错，c项对；而因为移动的是负电粒子，则电势将减小，四个等势面电势关系为abcd，选项d错误.答案：ac例6如图所示，水平绝缘光滑轨道ab的b端与处于竖直平面内的四分之一的圆弧形粗糙绝缘轨道bc平滑连接，圆弧的半径r0.40 m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度e1.0104 n/c.现有一质量m0.10 kg的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与b端距离x1.0 m的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的c端时，速度恰好为零，已知带电体所带电荷q8.0105 c，取g10 m/s2，求：（1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到b端时的速度大小；（2）带电体运动到圆弧形轨道的b端时对圆弧轨道的压力大小；（3）带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少？解析：设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有：qema.解得：a8.0 m/s2.设带电体运动到b端时的速度大小为vb，则v2ax，解得：vb4.0 m/s.（2）设带电体运动到圆弧形轨道b端时受轨道的支持力为fn，根据牛顿第二定律有：fnmgm，解得：fnmgm5.0 n.根据牛顿第三定律可知，带电体对圆弧形轨道b端的压力大小fn5.0 n.（3）因电场力做功与路径无关，所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力所做的功w电qer0.32 j.设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为w摩，对此过程根据动能定理有：w电w摩mgr0mv，解得：w摩0.72 j.答案：（1）8.0 m/s24.0 m/s（2）5.0 n（3）0.32 j0.72 j1.平行板电容器的动态分析思路.（1）确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变.（2）用决定式c 分析平行板电容器电容的变化.（3）用定义式c 分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.（4）用e分析电容器极板间场强的变化.2.电容器的两类问题比较.分类充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开不变量uqd变大c变小q变小e变小c变小u变大e不变s变大c变大q变大e不变c变大u变小e变小r变大c变大q变大e不变c变大u变小e变小例7 （多选）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）.设两极板正对面积为s，极板间的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若（）a.保持s不变，增大d，则变大b.保持s不变，增大d，则变小c.保持d不变，增大s，则变小d.保持d不变，增大s，则不变【审题突破】（1）静电计的指针偏角越大，说明板间电势差越大.（2）由电容定义式c可知，在q不变时，u越大，说明c越小.解析：由c、c可得：u，保持s不变，增大d，则u增大，即变大，故a项正确，b项错误；保持d不变，增大s，则u减小，即变小，故c项对，d项错.答案：ac例8（多选）如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板间有一个电荷q处于静止状态，现将两极板的间距变大，则（）a.电荷将向上加速运动b.电荷将向下加速运动c.电流表中将有从a到b的电流d.电流表中将有从b到a的电流解析：充电后电容器的上极板a带正电，不断开电源，增大两板间距，u不变、d增大，由e知两极板间场强减小.场强减小会使电荷q受到的电场力减小，电场力小于重力，合力向下，电荷q向下加速运动.由c知电容c减小，由qcu知极板所带电荷量减小.会有一部分电荷返回电源，形成逆时针方向的电流，电流表中将会有由b到a的电流，选项b、d正确.答案：bd带电体在匀强电场中做直线运动问题的分析方法.例9 （2014湛江模拟）如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止.取重力加速度为g，sin 370.6，cos 370.8.求：（1）水平向右电场的电场强度；（2）若将电场强度减小为原来的，物块的加速度是多大？（3）电场强度变化后物块下滑距离l时的动能.解析：（1）小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力图如图所示，则有：fnsin 37qe，fncos 37mg，由可得：e.（2）若电场强度减小为原来的，即e，由牛顿第二定律得：mgsin 37qecos 37ma，可得：a0.3g.（3）电场强度变化后物块下滑距离l时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得：mglsin 37qelcos 37ek0，可得：ek0.3mgl.答案：（1）（2）0.3g（3）0.3mgl例10 （2013汕头模拟）（多选）将三个质量相等的带电微粒分别以相同的水平速度由p点射入水平放置的平行金属板间，已知上板带正电，下板接地.三个微粒分别落在图中a、b、c三点，不计其重力作用，则（）a.三个微粒在电场中的运动时间相等b.三个微粒的带电量相同c.三个微粒所受电场