第一章静电场课件-高二上学期物理教科版

复习任务群一第一章静电场任务内容任务一求解电场强度的特殊方法任务二电场力与力学知识的综合应用任务三电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析资料2：电场力的应用广泛，常被应用到粒子加速器、航天事业中的导航修正、对新物质的加工、改变物质内部粒子的排列等方面，在未来甚至可能成为工程与技术发展的主要动力之一。那么我们就从研究带电粒子在电场中的运动开始了解电场。其实静电场问题和力学问题联系紧密，可以说电场问题本质就是力学问题，我们在力学中经常用到的整体法、隔离法、正交分解法、矢量合成、平衡条件、牛顿第二定律等在学习静电场相关知识时都会经常用到。任务1求解电场强度的特殊方法活动3若已知O1点的电场强度大小为E0，则O2点的电场强度大小为多大？未加外电场时，电荷量为－q、质量为m的滑块(可视为质点)能静止在绝缘斜面上，如图甲所示。现加一竖直向上的匀强电场，如图乙所示。任务2电场力与力学知识的综合应用活动1

图甲是我们在学习物体平衡时，常遇到的情境，如何求滑块所受支持力和摩擦力？还可以得到什么隐含条件？提示：对滑块受力分析，根据平衡条件可以求出N＝mgcosθ，f＝mgsinθ。由于滑块静止在斜面上，故还有隐含条件mgsinθ≤fm＝μmgcosθ。活动2

对于图乙所示情境，如何判断此时滑块的运动状态？提示：对滑块进行受力分析，垂直斜面方向有N′＝(mg＋qE)cosθ，由活动1知沿斜面方向仍满足(mg＋qE)sinθ≤f′m＝μ(mg＋qE)cosθ，可知加电场后，滑块仍然静止。图中实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一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。任务3电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析活动1

若只受电场力，满足什么条件下带电粒子运动轨迹与电场线重合？提示：若电场线为直线，带电粒子初速度为零或者初速度方向与电场线方向在同一直线上时，运动轨迹与电场线重合。若电场线为曲线，运动轨迹不可能与电场线重合，因为粒子做曲线运动时静电力指向轨迹内侧，而静电力与电场线相切。活动2

如何确定带电粒子的速度方向和所受合力的方向？提示：轨迹上某点切线的方向即为带电粒子在该点的速度方向，若运动轨迹的方向未知，则速度方向有相反的两种可能。合力方向指向轨迹曲线弯曲的内侧。活动3

如何确定电荷的正负？怎样判断带电粒子做加速运动还是减速运动？提示：根据静电力和电场线的方向关系可判断电荷的正负。根据力与速度间的夹角判断带电粒子做加速运动还是减速运动，若二者夹角为锐角，则带电粒子做加速运动，若二者夹角为钝角，则带电粒子做减速运动。(1)等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境进行分析求解。(2)对称法：利用电荷形成的电场在空间上具有对称性的特点，将复杂的电场叠加问题简化处理。(3)补偿法：若由题中所给条件建立的模型不是一个完整的模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，组成一个完整的新模型。这样，求解原模型的问题就变为求解新模型与补充条件的差值问题。如采用补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而将问题化难为易。(4)极值法：把某个物理量推向极端，如极大或极小、极左或极右，并依此作出科学的推理分析，从而给出判断或推导出结论。(5)微元法：当一个带电体的体积较大，不能视为点电荷时，求这个带电体产生的电场在某处的电场强度时，可用微元法的思想把带电体分成很多小块，只要每块足够小，就可以看成点电荷，再利用点电荷电场可矢量叠加的方法计算整体的电场强度。2．静电场中的平衡问题(1)带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学问题，其中仅多了一个电场力。(2)求解平衡类问题时，需应用有关力的平衡的知识，在正确进行受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系等方法，根据共点力作用下物体的平衡条件列方程组求解。解题时常用隔离法、整体法，也可两种方法结合使用。3．电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析(1)几个矢量的方向①合力方向：做曲线运动的带电粒子所受合力方向指向运动轨迹的凹侧。②速度方向：速度方向沿运动轨迹的切线方向。③电场力方向：正电荷的受力方向沿电场线的切线方向，负电荷的受力方向则相反。(2)分析方法①根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向，判断出带电粒子所受合力的方向，进而判断出电场力的方向。②把电场线方向、电场力方向与电性相联系来分析问题。③把电场线的疏密和电场力的大小、加速度的大小相联系来分析问题。√√3．某静电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹。下列说法正确的是(

)A.粒子一定带负电B.粒子在M点的加速度小于在N点的加速度C.粒子在M点的动能大于在N点的动能D.粒子一定从M点运动到N点√B

解析：由粒子的运动轨迹可知，粒子的受力方向沿着电场线的方向，所以粒子带正电，故A错误；电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由题图可知，N点的电场强度大于M点的电场强度，故粒子在N点受到的静电力大于在M点受到的静电力，所以粒子在M点的加速度小于在N点的加速度，故B正确；因粒子带正电，假设粒子从M点运动到N点，这个过程中静电力做正功，动能增大，粒子在M点的动能小于在N点的动能，故C错误；根据粒子的运动轨迹可以判断其受力方向，但不能判断出粒子一定是从M点运动到N点，故D错误。4．(2024·新课标卷)

如图所示，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下端分别系有均带正电荷的小球P、Q；小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则(

)A.两绳中的张力大小一定相等B.P的质量一定大于Q的质量C.P的电荷量一定小于Q的电荷量D.P的电荷量一定大于Q的电荷量√5．如图所示，3个点电荷q1、q2、q3在一条直线上，q2和q3间的距离为q1和q2间距离的2倍，每个点电荷所受电场力的合力为零，由此可以判定，3个点电荷的电荷量之比q1∶q2∶q3为(

)A.(－9)∶4∶(－36)B.9∶4∶36C.(－3)∶2∶(－6)D.3∶2∶6√6．如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为过圆心且垂直于圆环平面的直线上的一点，OP＝l。求P点的电场强度大小和方向。7．如图所示，在绝缘粗糙的水平地面上有水平方向的匀强电场，两个质量相同且均可看成点电荷的带电小球B、C分别位于竖直平面内的直角三角形的两个顶点上。小球B、C在地面上，可视为点电荷的带电小球A在小球B的正上方，A、B间距为L，A、C连线与水平方向夹角为30°，三球恰好都可以静止不动。已知小球A、B带正电，电荷量均为Q，小球C带负电，电荷量为－4Q，重力加速度为g，静电力常量为k。(1)判断匀强电场的方向。(2)求匀强电场的电场强度E的大小。(3)求地面对小球C的摩擦力大小和方向。解析：(1)对小球A分析受力，由于其处于平衡状态，故其受力示意图如图所示：根据正电荷在匀强电场中所受静电力方向与电场方向相同，故电场方向水平向右。8．竖直放置的