202X_202X学年高中物理第一章静电场专题突破与题型专练电场力的性质课件新人教版选修3_1

1、专题突破与题型专练电场力的性质专题突破与题型专练电场力的性质题型核心题型核心 探究探究题型一题型一: :等量点电荷周围的电场等量点电荷周围的电场(1)(1)两点电荷连线上各点处两点电荷连线上各点处, ,电场线电场线方向从正电荷指向负电荷方向从正电荷指向负电荷, ,中点电中点电场强度最小场强度最小, ,越靠近点电荷电场强越靠近点电荷电场强度越强度越强(2)(2)两点电荷连线的中垂面两点电荷连线的中垂面( (中垂线中垂线) )上上, ,电场线的方向均相同电场线的方向均相同, ,即电场即电场强度方向均相同强度方向均相同, ,且总与中垂面且总与中垂面( (线线) )垂直垂直(3)(3)沿中垂线从沿中垂

2、线从O O点到无穷远点到无穷远, ,电场电场强度逐渐减弱强度逐渐减弱(1)(1)两点电荷连线的中点两点电荷连线的中点O O处电场强处电场强度为零度为零, ,此处无电场线此处无电场线, ,中点中点O O处附处附近的电场线非常稀疏近的电场线非常稀疏, ,但电场强度但电场强度并不为零并不为零(2)(2)两点电荷连线的中垂面两点电荷连线的中垂面( (中垂线中垂线) )上上, ,电场强度方向总沿面电场强度方向总沿面( (线线) )远离远离O(O(等量正电荷等量正电荷) )或指向或指向O(O(等量负电等量负电荷荷) )(3)(3)在中垂面在中垂面( (线线) )上从上从O O点到无穷点到无穷远处远处, ,

3、电场强度先变强后变弱电场强度先变强后变弱【例【例1 1】 (2021 (2021广东博罗中学高二月考广东博罗中学高二月考) )两个带等量正电的点电荷两个带等量正电的点电荷,O,O点为两点为两电荷连线的中点电荷连线的中点,a,a点在连线的中垂线上点在连线的中垂线上, ,假设在假设在a a点由静止释放一个电子点由静止释放一个电子, ,如如下图下图, ,关于电子的运动关于电子的运动, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( () )A.A.电子在从电子在从a a向向O O运动的过程中运动的过程中, ,加速度越来越大加速度越来越大, ,速度越来越大速度越来越大B.B.电子在从电子在从a a向向O

4、 O运动的过程中运动的过程中, ,加速度越来越小加速度越来越小, ,速度越来越大速度越来越大C.C.电子运动到电子运动到O O时时, ,加速度为零加速度为零, ,速度最大速度最大D.D.电子通过电子通过O O后后, ,速度越来越小速度越来越小, ,加速度越来越大加速度越来越大, ,一直到速度为零一直到速度为零思路探究思路探究 (1) (1)两个等量正电荷的电场中两个等量正电荷的电场中, ,在中垂面在中垂面( (线线) )上从无穷远处到上从无穷远处到O O点点, ,电场强度电场强度大小如何变化大小如何变化? ?(2)(2)电子仅受静电力作用电子仅受静电力作用, ,电子的加速度大小与电场强度的大小

5、有什么关系电子的加速度大小与电场强度的大小有什么关系? ?答案答案:(1):(1)电场强度由零增加到某一最大值电场强度由零增加到某一最大值, ,然后减小到零然后减小到零. .(2)(2)电子加速度大小与电场强度的大小成正比电子加速度大小与电场强度的大小成正比. .解析解析: :带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上, ,中点中点O O处的电场强度为零处的电场强度为零, ,向中垂线的两向中垂线的两边先变大边先变大, ,到达最大值后到达最大值后, ,再逐渐减小到零再逐渐减小到零. .但但a a点与最大电场强度点的位置关系不能确定点与最大电场强度点的位置关系不能确定

6、, ,当当a a点在最大电场强度点的上方时点在最大电场强度点的上方时, ,电子在从电子在从a a点向点向O O点运动的过程中点运动的过程中, ,加速度先增大后减小加速度先增大后减小; ;当当a a点在最大电场强度点的下方时点在最大电场强度点的下方时, ,电子的加速度那么一直减小电子的加速度那么一直减小, ,故故A,BA,B错误错误; ;但不管但不管a a点的点的位置如何位置如何, ,电子在向电子在向O O点运动的过程中点运动的过程中, ,都在做加速运动都在做加速运动, ,所以电子的速度一直增加所以电子的速度一直增加, ,当到达当到达O O点时点时, ,加速度为零加速度为零, ,速度到达最大值速

7、度到达最大值,C,C正确正确; ;通过通过O O点后点后, ,电子的运动方向与电场强度的方电子的运动方向与电场强度的方向一样向一样, ,与所受静电力方向相反与所受静电力方向相反, ,故电子做减速运动故电子做减速运动, ,由能量守恒定律得由能量守恒定律得, ,当电子运动到当电子运动到a a点点关于关于O O点对称的点对称的b b点时点时, ,电子的速度为零电子的速度为零. .同样因同样因b b点与最大电场强度点的位置关系不能确定点与最大电场强度点的位置关系不能确定, ,故加速度大小的变化不能确定故加速度大小的变化不能确定,D,D错误错误. .答案答案:C:C【针对训练【针对训练1 1】 (202

8、1 (2021北京师大附中高二期中北京师大附中高二期中) )两带电荷量分别为两带电荷量分别为q q和和-q-q的点电荷放在的点电荷放在x x轴上轴上, ,相距为相距为L,L,能正确反映两电荷连线上电场强度大小能正确反映两电荷连线上电场强度大小E E与与x x关系的是关系的是( ( ) )A A解析解析: :由等量异种点电荷的电场强度的关系可知由等量异种点电荷的电场强度的关系可知, ,在两电荷连线中点处电在两电荷连线中点处电场强度最小场强度最小, ,但不是零但不是零, ,从两点电荷向中点电场强度逐渐减小从两点电荷向中点电场强度逐渐减小, ,故故A A正确正确. .题型二题型二: :电场线与带电粒

9、子运动轨迹的综合分析电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析1.1.几个矢量的方向几个矢量的方向(1)(1)速度方向速度方向: :沿轨迹的切线方向沿轨迹的切线方向. .(2)(2)合力方向合力方向: :指向轨迹曲线的内侧指向轨迹曲线的内侧. .(3)(3)静电力方向静电力方向: :正电荷的方向沿电场线的切线方向正电荷的方向沿电场线的切线方向. .2.2.分析方法分析方法(1)(1)由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向. .(2)(2)由静电力和电场线的方向可判断电荷的正负由静电力和电场线的方向可判断电荷的正负. .(3)(3)由电场线的疏密程度可确定静

10、电力的大小由电场线的疏密程度可确定静电力的大小, ,再根据牛顿第二定律再根据牛顿第二定律F=maF=ma进而可判断电荷加速度的大小进而可判断电荷加速度的大小. .【例【例2 2】 ( (多项选择多项选择) )如下图如下图, ,为某一点电荷所形成的一簇电场线为某一点电荷所形成的一簇电场线,a,b,c,a,b,c三三条虚线为三个带电粒子以一样的速度从条虚线为三个带电粒子以一样的速度从O O点射入电场的运动轨迹点射入电场的运动轨迹, ,其中其中b b虚虚线为一圆弧线为一圆弧,AB,AB的长度等于的长度等于BCBC的长度的长度, ,且三个粒子的电荷量大小相等且三个粒子的电荷量大小相等, ,不计不计粒子

11、重力粒子重力, ,那么以下说法正确的选项是那么以下说法正确的选项是( () )A.aA.a一定是正粒子的运动轨迹一定是正粒子的运动轨迹,b,b和和c c一定是负粒子的运动轨迹一定是负粒子的运动轨迹B.aB.a粒子的动能增加粒子的动能增加,c,c粒子的动能减少粒子的动能减少,b,b粒子的动能不变粒子的动能不变C.aC.a虚线对应的粒子的加速度越来越小虚线对应的粒子的加速度越来越小,c,c虚线对应的粒子的加速度越来越虚线对应的粒子的加速度越来越大大,b,b虚线对应的粒子的加速度大小不变虚线对应的粒子的加速度大小不变D.bD.b虚线对应的粒子的质量大于虚线对应的粒子的质量大于c c虚线对应的粒子的质

12、量虚线对应的粒子的质量思维导图思维导图 答案答案: :CDCD电场线与运动轨迹问题的分析方法电场线与运动轨迹问题的分析方法(1)(1)由轨迹的弯曲方向判断静电力的大致方向由轨迹的弯曲方向判断静电力的大致方向. .(2)(2)由电场线的疏密判断静电力及加速度大小的变化由电场线的疏密判断静电力及加速度大小的变化. .(3)(3)由静电力与速度之间夹角情况判断速度的变化情况由静电力与速度之间夹角情况判断速度的变化情况. .规律总结规律总结【针对训练【针对训练2 2】 ( (多项选择多项选择) )如下图如下图, ,带箭头的线表示某一电场中的电场线的带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况分布情况.

13、.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示. .假设不考虑其他假设不考虑其他力力, ,那么以下判断中正确的选项是那么以下判断中正确的选项是( ( ) )A.A.假设粒子是从假设粒子是从A A运动到运动到B,B,那么粒子带正电那么粒子带正电; ;假设粒子是从假设粒子是从B B运动到运动到A,A,那么粒那么粒子带负电子带负电B.B.不管粒子是从不管粒子是从A A运动到运动到B,B,还是从还是从B B运动到运动到A,A,粒子必带负电粒子必带负电C.C.假设粒子是从假设粒子是从B B运动到运动到A,A,那么其加速度减小那么其加速度减小D.D.假设粒子是从假设

14、粒子是从B B运动到运动到A,A,那么其速度减小那么其速度减小BCBC解析解析: :根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受静根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受静电力与电场线的方向相反电力与电场线的方向相反, ,所以不管粒子是从所以不管粒子是从A A运动到运动到B,B,还是从还是从B B运动到运动到A,A,粒子必带负电粒子必带负电, ,应选项应选项A A错误错误,B,B正确正确; ;电场线密的地方电场强度大电场线密的地方电场强度大, ,所所以粒子在以粒子在B B点受到的静电力大点受到的静电力大, ,在在B B点时的加速度较大点时的加速度较大. .假设粒子是从假

15、设粒子是从B B运运动到动到A,A,那么其加速度减小那么其加速度减小, ,应选项应选项C C正确正确; ;从从B B到到A A过程中静电力与速度方过程中静电力与速度方向成锐角向成锐角, ,即做正功即做正功, ,动能增大动能增大, ,速度增大速度增大, ,应选项应选项D D错误错误. .题型三题型三: :静电力与力学规律的综合应用静电力与力学规律的综合应用1.1.同一直线上三个自由点电荷的平衡问题同一直线上三个自由点电荷的平衡问题(1)(1)同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时, ,每个电荷受到的合力均每个电荷受到的合力均为零为零. .(2)(2)

16、根据平衡方程可得点电荷间的关系为根据平衡方程可得点电荷间的关系为:“:“两同夹异两同夹异“两大夹小两大夹小“近小近小远大远大. .2.2.不共线力作用下的平衡问题不共线力作用下的平衡问题(1)(1)带电体在多个力作用下处于平衡状态带电体在多个力作用下处于平衡状态, ,物体所受合外力为零物体所受合外力为零. .选取研究对象选取研究对象时时, ,要注意整体法和隔离法的灵活运用要注意整体法和隔离法的灵活运用. .(2)(2)处理平衡问题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处理平衡问题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解法. .3.3.带电粒子在电场中的加速问题带

17、电粒子在电场中的加速问题与力学问题分析方法完全一样与力学问题分析方法完全一样, ,带电体的受力仍然满足牛顿第二定律带电体的受力仍然满足牛顿第二定律, ,在进展在进展受力分析时不要漏掉静电力受力分析时不要漏掉静电力. .【例【例3 3】 (2021 (2021四川成都市高三测试四川成都市高三测试) )如下图如下图, ,光滑斜面光滑斜面( (足够长足够长) )倾角为倾角为3737, ,一带正电的小物块质量为一带正电的小物块质量为m,m,电荷量为电荷量为q,q,置于斜面上置于斜面上, ,当沿水平方向加如当沿水平方向加如下图的匀强电场时下图的匀强电场时, ,带电小物块恰好静止在斜面上带电小物块恰好静止

18、在斜面上, ,从某时刻开场从某时刻开场, ,电场强度电场强度变化为原来的变化为原来的 ,(sin 37 ,(sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2)=0.8,g=10 m/s2)求求: :(1)(1)原来的电场强度的大小原来的电场强度的大小; ;(2)(2)小物块运动的加速度小物块运动的加速度; ;(3)(3)小物块小物块2 s2 s末的速度大小和末的速度大小和2 s2 s内的位移大小内的位移大小. .12思路探究思路探究 (1) (1)在三个力作用下处于平衡状态在三个力作用下处于平衡状态, ,任意两个力的合力与任意两个力的合力与第三个力有什么关系第三个力有什么关系? ?(2)(2)小物块沿斜面向下加速小物块沿斜面向下加速, ,对其所受重力、静电力如何处理才能快捷对其所受重力、静电力如何处理才能快捷求出小物块受到的合外力求出小物块受到的合外力? ?答案答案:(1):(1)等大反向等大反向. .(2)(2)先将重力、静电力在沿斜面方向与垂直斜面方向进展正交分解先将重力、静电力在沿斜面方向与垂直斜面方向进展正交分解, ,然然后在这两个方向上求合力后在这两个方向上求合力. .解决带电体在电场中综合问题的根本思路解决带电体在电场中综合问题的根本思路(1)(1)处于平衡状态的带电体先进展受力分析处于平衡状态的带电体先