新教材2024年高中物理第1章静电场的描述素养培优课1电场力的性质教师用书粤教版必修第三册

素养培优课(一)电场力的性质培优目标1．驾驭库仑定律、电场强度公式，并能应用其解决问题。2．驾驭等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线分布特点。3．驾驭解决带电体动力学问题的思路和方法，会建立解决电场中平衡问题和动力学问题的思维模型。考点1电场线与运动轨迹问题1．分析带电粒子在电场中的运动轨迹时应留意两点(1)做曲线运动的带电粒子所受合外力方向指向曲线的凹侧。(2)速度方向沿轨迹的切线方向。2．分析方法(1)依据带电粒子运动轨迹的弯曲方向，推断出带电粒子所受电场力的方向。(2)把电场线方向、电场力方向与电性相联系进行分析。(3)把电场线疏密和电场力大小、加速度大小相联系进行分析。(4)把电场力做功与能量的改变相联系进行分析。【典例1】(多选)如图所示，实线为三条未知方向的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示。a、b仅受电场力作用，则下列说法正确的是()A．a肯定带正电，b肯定带负电B．电场力对a、b做正功C．a的速度将减小，b的速度将增大D．a的加速度将减小，b的加速度将增大思路点拨：(1)依据运动轨迹确定电场力的方向。(2)依据电场线疏密确定加速度大小改变。BD[由于电场线的方向未知，所以无法确定a、b两粒子的电性，选项A错误；依据两粒子的运动轨迹可分析得出电场力对a、b均做正功，两带电粒子的速度都将增大，选项B正确，C错误；a运动过程中，电场线越来越稀疏，所以电场力渐渐减小，加速度渐渐减小；b运动过程中，电场线越来越密集，所以电场力渐渐增大，加速度渐渐增大，选项D正确。]分析运动轨迹类问题的技巧(1)由轨迹的弯曲方向确定粒子所受合外力方向，由电场线的疏密程度确定电场力的大小，进而确定合外力的大小。(2)速度或动能的改变要依据合外力做功状况来推断，当电场力恰为合外力时，电场力做正功，速度或动能增加；电场力做负功，速度或动能削减。[跟进训练]1．(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，带箭头的实线表示电场线。不计粒子所受重力，则()A．粒子带正电B．粒子加速度渐渐减小C．A点的速度大于B点的速度D．粒子的初速度不为零BCD[带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧，可知静电力方向向左，粒子带负电，A错误；依据EA＞EB，知FA＞FB，aA＞aB，B正确；粒子从A到B受到的静电力为阻力，阻力做负功，动能减小，速度减小，C正确；由于粒子做减速曲线运动，所以初速度不为零，D正确。]考点2电场力作用下的动力学问题1．电场中动力学问题与力学问题分析方法完全相同，带电体受力仍旧满意牛顿其次定律。2．处理静电场中力与运动的问题时，依据牛顿运动定律，再结合运动学公式、运动的合成与分解等运动学学问来解决问题。【典例2】如图所示，在水平向右的匀强电场中，有一质量m＝0.2kg、电荷量q＝1×10－6C的带正电小物块恰好静止在倾角θ＝37°的光滑绝缘斜面上，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2。从某时刻起先，电场强度变为原来的eq\f(1,3)，求：(1)原来的电场强度大小E0；(2)小物块运动的加速度a的大小和方向；(3)沿斜面下滑距离x＝0.5m时小物块的速度大小v。思路点拨：(1)由“恰好静止”的条件可求出电场强度E0的大小。(2)“电场强度变为原来的eq\f(1,3)”说明小物块不再平衡，利用牛顿其次定律和运动学方程求解。[解析](1)小物块受到重力、水平向右的电场力qE0、支持力N而保持静止状态，则eq\f(qE0,mg)＝tanθ，得E0＝1.5×106N/C。(2)电场强度变为原来的eq\f(1,3)时，电场力变为qE＝eq\f(1,3)qE0＝eq\f(1,4)mg，依据牛顿其次定律有mgsinθ－qEcosθ＝ma，得a＝4m/s2，方向沿斜面对下。(3)小物块沿斜面对下做初速度为零的匀加速直线运动，有v2＝2ax，得v＝2m/s。[答案](1)1.5×106N/C(2)4m/s2方向沿斜面对下(3)2m/s[跟进训练]2．如图所示，用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0×10－2kg，所带电荷量为＋2.0×10－8C。现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直线成30°角，绳长L＝0.2m(g取10m/s2)。(1)求该匀强电场的电场强度大小；(2)突然剪断轻绳，小球做什么运动？加速度大小和方向如何？[解析](1)依据共点力平衡得qE＝mgtan30°，解得E≈2.9×106N/C。(2)突然剪断轻绳，小球受重力和电场力，初速度为零，做匀加速直线运动。F合＝eq\f(mg,cos30°)＝ma，a＝eq\