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人教版高中物理选修3-1《习题课:电场力的性质》配套课件

1、第一章 静电场,第4讲 习题课:电场力的性质,1.会处理电场中的平衡问题. 2.会处理电场力与牛顿第二定律结合的综合问题.,目标定位,二、两等量电荷电场线的特点,三、电场线与运动轨迹,四、电场力与牛顿第二定律的结合,栏目索引,一、电场力作用下的平衡,对点检测    自查自纠,一、电场力作用下的平衡,知识梳理,1.共点力的平衡条件:物体不受力或所受                      为零. 2.处理平衡问题常用的数学知识和方法有直角三角形、相似三角形和法.选取

2、研究对象时,要注意        法和隔离法的灵活运用.,外力的合力,正交分解,整体,答案,典例精析,例1 如图1所示,光滑水平面上相距为L的A、B两个带正电小球,电荷量分别为4Q和Q.要在它们之间引入第三个带电小球C,使三个小球都只在电场力相互作用下而处于平衡,求:,图1,(1)小球C带何种电荷?,解析 要使三个小球都只在电场力相互作用下而处于平衡,且A、B为两个带正电小球,故小球C带负电荷.,答案 小球C带负电荷,解析答案,(2)C与A之间的距离x为多大?,解析 对C,设C与A之间的距离为x,,(3)C球的电荷量q为多大?,解析答案,总结提升,总结提

3、升,同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时,电荷间的关系为:“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”.,例2 如图2所示,真空中两个相同的小球带有等量同种电荷,质量均为m,分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板上同一点,平衡时,B球偏离竖直方向角,A球竖直且与墙壁接触,此时A、B两球位于同一高度且相距L.求:,图2,(1)每个小球带的电荷量q;,解析 对B球受力分析如图所示:B球受三个力且处于平衡状态,其中重力与库仑力的合力大小等于绳子拉力的大小,方向与绳子拉力方向相反,由图可知:F库mgtan     ,,解析答案,(2)B球所受绳的拉力FT.,(3)墙壁对A球的弹力FN.,

4、结合得FNmgtan .,答案 mgtan ,返回,解析答案,知识梳理,二、两等量电荷电场线的特点,等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较,典例精析,例3 如图3所示,a、b两点处分别固定有等量异种点电荷Q和Q,c是线段ab的中心,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法中正确的是(  ),图3,A.Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右 B.Fd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上 C.Fd、Fe的方向水平向右,Fc0 D.Fd、Fc、Fe的大小都相等,返回,解析答案,返回,解析 根据场

5、强叠加原理,等量异种点电荷连线及中垂线上的电场线分布如图所示,d、c、e三点场强方向都是水平向右,正点电荷在各点所受电场力方向与场强方向可得到A正确,B、C错误;,连线上场强由a到b先减小后增大,中垂线上由O到无穷 远处逐渐减小,因此O点场强是连线上最小的(但不为0), 是中垂线上最大的,故FdFcFe,故D错误.,答案 A,三、电场线与运动轨迹,知识梳理,1.物体做曲线运动的条件:合力在轨迹曲线的    侧,速度方向沿轨迹的         方向. 2.由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的      

6、 ;由电场力和电场线的方向可判断电荷的       ;由电场线的疏密程度可确定电场力的        ,再根据牛顿第二定律Fma可判断运动电荷加速度的大小.,内,切线,方向,正负,大小,答案,典例精析,例4 如图4所示,实线为电场线(方向未画出),虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下,由a到b的运动轨迹,轨迹为一条抛物线.下列判断正确的是(  ) A.电场线MN的方向一定是由N指向M B.带电粒子由a运动到b的过程中速度一定逐渐减小 C.带电粒子在a点的速度一定小于在b点的速度 D.带电粒子在a点的加速度一定大于在

7、b点的加速度,图4,解析答案,总结提升,解析 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,但是由于粒子的电荷性质不清楚,所以电场线的方向无法确定,故A错误; 粒子从a运动到b的过程中,电场力与速度成锐角,粒子做加速运动,速度增大,故B错误,C正确; 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,故D错误,故选C. 答案 C,总结提升,电场线决定力(或加速度)的方向,轨迹显示速度的方向,注意电场力的方向指向轨迹内侧.,针对训练 一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点

8、电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)(  ),解析 负电荷所受的电场力与电场强度方向相反,曲线运动中质点所受的合力(本题是电场力)方向指向轨迹的凹侧.所以正确选项是D.,D,返回,解析答案,四、电场力与牛顿第二定律的结合,典例精析,例5 如图5所示,光滑斜面倾角为37,一带正电的小物块 质量为m,电荷量为q,置于斜面上,当沿水平方向加如图所 示的匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上,从某时刻 开始,电场强度变化为原来的  ,(sin 370.6,cos 370.8,g 10 m/s2)求:,图5,(1)原来的电场强度;,解析 对小物块受力分析

9、如图所示,小物块静止于斜面上, 则mgsin 37qEcos 37,,解析答案,(2)小物块运动的加速度;,解析 当场强变为原来的   时,小物块受到的合外力F合mgsin 37qEcos 370.3mg,又F合ma,所以a3 m/s2,方向沿斜面向下.,答案 3 m/s2,方向沿斜面向下,(3)小物块2 s末的速度和2 s内的位移.,解析 由运动学公式vat32 m/s6 m/s,答案 6 m/s 6 m,返回,解析答案,对点检测    自查自纠,1,2,3,4,1.(电场力作用下的平衡)(多选)两个通电小球带电后相互排斥,如图6所示.两悬线跟竖直方向各有一个夹

10、角、,且两球在同一水平面上.两球质量用m和M表示,所带电荷量用q和Q表示.若已知,则一定有关系(  ) A.两球一定带同种电荷 B.m一定小于M C.q一定大于Q D.m受到的电场力一定大于M所受的电场力,图6,AB,答案,5,2(电场力作用下的平衡)如图7所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA点固定两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m已测得每个小球质量是8.0104 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g10 m/s2,静电力常量k9.0109 Nm2/C2,则( &nbs

11、p;) A两球所带电荷量相等 BA球所受的静电力为1.0102 N CB球所带的电荷量为         108 C DA、B两球连线中点处的电场强度为0,图7,解析答案,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,答案 ACD,3.(两等量电荷电场的特点)(多选)如图8所示,两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑的绝缘水平面上,P、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点,且POON.现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)由P点静止释放,在小球C向N点运动的过程中,下列关于小球C的说法可能正确的是(  ) A.速度先增

12、大,再减小 B.速度一直增大 C.加速度先增大再减小,过O点后,加速度先减小再增大 D.加速度先减小,再增大,图8,解析答案,1,2,3,4,5,解析 在AB的中垂线上,从无穷远处到O点,电场强度先变大后变小,到O点变为零,故正电荷受电场力沿连线的中垂线运动时,电荷的加速度先变大后变小,速度不断增大,在O点加速度变为零,速度达到最大;由O点到无穷远处时,速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性.如果P、N相距很近,加速度则先减小,再增大. 答案 AD,1,2,3,4,5,4.(电场线与运动轨迹)(多选)一带电粒子从电场中的A点运动到B点,轨迹如图9中虚线所示.不计粒子所受重力,则( &nb

13、sp;) 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,图9,解析答案,1,2,3,4,5,解析 带电粒子所受合外力(即电场力)指向轨迹内侧,知电场力方向向左,粒子带负电荷,故A项错误. 根据EAEB,知B项正确. 粒子从A到B受到的电场力为阻力,C项正确. 由图可知,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,1,2,3,4,5,5.(电场力与牛顿第二定律的结合)如图10所示,用一条绝 缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为1.0102 kg,所 带电荷量为2.0108 C.现加一水平方向的匀强电场, 平衡时绝缘绳与竖直方向成30角,绳长L0.2 m,取 g10 m/s2,求:,图10,(1)这个匀强电场的电场强度大小.,解析 根据共点力平衡得,qEmgtan 30,解析答案,1,2,3,4,5,(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 突然剪断轻绳,小球受重力和电场力作用,做初速度为零的匀加速直线运动.,加速度方向与绳子拉力方向相反.,返回,解析答案,1,2,3,4,5,本课结束,