高中物理 第1章 靜電場 習(xí)題課一 電場的力的性質(zhì)課件 新人教版選修31

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1、習(xí)題課一電場的力的性質(zhì)習(xí)題課一電場的力的性質(zhì)課堂探究課堂探究達(dá)標(biāo)測評達(dá)標(biāo)測評課堂探究課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)核心導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)探究要點(diǎn)探究D D 思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖方法總結(jié)方法總結(jié) 平衡問題的處理方法平衡問題的處理方法(1)(1)靈活運(yùn)用整體法和隔離法選取研究對象靈活運(yùn)用整體法和隔離法選取研究對象. .(2)(2)多利用直角三角形、相似三角形和正交分解法等常用數(shù)學(xué)知識和方法多利用直角三角形、相似三角形和正交分解法等常用數(shù)學(xué)知識和方法. .(3)(3)應(yīng)用牛頓第三定律分析各帶電體之間的相互作用力應(yīng)用牛頓第三定律分析各帶電體之間的相互作用力. .A A 二、電場線與運(yùn)動軌跡二、電場線與運(yùn)動軌跡【例例2 2】 (

2、 (多選多選) )某靜電場中的電場線如圖所示某靜電場中的電場線如圖所示, ,帶電粒子在電場中僅受靜帶電粒子在電場中僅受靜電力作用電力作用, ,其運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示其運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示, ,由由M M運(yùn)動到運(yùn)動到N,N,以下說法正確的是以下說法正確的是( ( ) )A.A.粒子必定帶正電荷粒子必定帶正電荷B.B.由于由于M M點(diǎn)沒有電場線點(diǎn)沒有電場線, ,粒子在粒子在M M點(diǎn)不受靜電力的作用點(diǎn)不受靜電力的作用C.C.粒子在粒子在M M點(diǎn)的加速度小于它在點(diǎn)的加速度小于它在N N點(diǎn)的加速度點(diǎn)的加速度D.D.粒子在粒子在M M點(diǎn)的動能小于在點(diǎn)的動能小于在N N點(diǎn)的動能點(diǎn)的動能ACDACD思維導(dǎo)

3、圖思維導(dǎo)圖解析解析: :根據(jù)電荷運(yùn)動軌跡彎曲的情況根據(jù)電荷運(yùn)動軌跡彎曲的情況, ,可以確定點(diǎn)電荷受靜電力的方可以確定點(diǎn)電荷受靜電力的方向沿電場線的切線方向向沿電場線的切線方向, ,故此點(diǎn)電荷帶正電故此點(diǎn)電荷帶正電,A,A選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確. .由于電場線由于電場線越密越密, ,電場強(qiáng)度越大電場強(qiáng)度越大, ,點(diǎn)電荷受到的靜電力就越大點(diǎn)電荷受到的靜電力就越大, ,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大可知其加速度也越大, ,故此粒子在故此粒子在N N點(diǎn)加速度大點(diǎn)加速度大, C, C選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確. .粒子從粒子從M M點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到N N點(diǎn)點(diǎn), ,靜電力做正功靜電力做正功, ,根據(jù)動

4、能定理得此粒子在根據(jù)動能定理得此粒子在N N點(diǎn)的動能大點(diǎn)的動能大, ,故故D D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確. .規(guī)律方法規(guī)律方法 電場線與運(yùn)動軌跡問題的分析方法電場線與運(yùn)動軌跡問題的分析方法(1)(1)由軌跡的彎曲方向判斷靜電力的方向由軌跡的彎曲方向判斷靜電力的方向, ,軌跡彎向所受合力方向的一側(cè)軌跡彎向所受合力方向的一側(cè); ;(2)(2)由電場線的疏密判斷加速度的大小由電場線的疏密判斷加速度的大小; ;(3)(3)由靜電力做功的情況判斷速度的變化情況由靜電力做功的情況判斷速度的變化情況. .(4)(4)只有當(dāng)電場線是直線只有當(dāng)電場線是直線, ,且?guī)щ娏Ｗ又皇莒o電力作用且?guī)щ娏Ｗ又皇莒o電力作用( (或受

5、其他力或受其他力, ,但方向沿但方向沿電場線所在直線電場線所在直線),),同時帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場線所在直同時帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場線所在直線時線時, ,運(yùn)動軌跡才和電場線重合運(yùn)動軌跡才和電場線重合. .( (教師備用教師備用) )例例2-1:2-1:如圖所示如圖所示, ,實(shí)線為電場線實(shí)線為電場線( (方向未畫出方向未畫出),),虛線是一帶電粒子只在虛線是一帶電粒子只在靜電力的作用下由靜電力的作用下由a a到到b b的運(yùn)動軌跡的運(yùn)動軌跡, ,軌跡為一條拋物線軌跡為一條拋物線. .下列判斷正確下列判斷正確的是的是( ( ) )A.A.電場線電場線MNMN的方向一

6、定是由的方向一定是由N N指向指向M MB.B.帶電粒子由帶電粒子由a a運(yùn)動到運(yùn)動到b b的過程中速度一定逐漸減小的過程中速度一定逐漸減小C.C.帶電粒子在帶電粒子在a a點(diǎn)的速度一定小于在點(diǎn)的速度一定小于在b b點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度D.D.帶電粒子在帶電粒子在a a點(diǎn)的加速度一定大于在點(diǎn)的加速度一定大于在b b點(diǎn)的加速度點(diǎn)的加速度解析解析: :由于該粒子只受靜電力作用且做曲線運(yùn)動由于該粒子只受靜電力作用且做曲線運(yùn)動, ,粒子所受外力指粒子所受外力指向軌跡內(nèi)側(cè)向軌跡內(nèi)側(cè), ,所以粒子所受靜電力一定是由所以粒子所受靜電力一定是由M M指向指向N,N,但是由于粒子但是由于粒子的電荷性質(zhì)不清楚的電荷性

7、質(zhì)不清楚, ,所以電場線的方向無法確定所以電場線的方向無法確定, ,故故A A錯誤錯誤; ;粒子從粒子從a a運(yùn)動到運(yùn)動到b b的過程中的過程中, ,靜電力與速度成銳角靜電力與速度成銳角, ,粒子做加速運(yùn)動粒子做加速運(yùn)動, ,速度速度增大增大, ,故故B B錯誤錯誤,C,C正確正確;b;b點(diǎn)的電場線比點(diǎn)的電場線比a a點(diǎn)的密點(diǎn)的密, ,所以帶電粒子在所以帶電粒子在a a點(diǎn)的加速度小于在點(diǎn)的加速度小于在b b點(diǎn)的加速度點(diǎn)的加速度, ,故故D D錯誤錯誤. .C C三、靜電力與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用三、靜電力與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用【例例3 3】 如圖所示如圖所示, ,用用30 cm30 cm的細(xì)線將質(zhì)量

8、為的細(xì)線將質(zhì)量為4 41010-3 -3 kgkg的帶電小球的帶電小球P P懸掛懸掛在在O O點(diǎn)下點(diǎn)下, ,當(dāng)空中有方向?yàn)樗较蛴?、大小為?dāng)空中有方向?yàn)樗较蛴?、大小? 110104 4 N/C N/C的勻強(qiáng)電場時的勻強(qiáng)電場時, ,小小球偏轉(zhuǎn)球偏轉(zhuǎn)3737后處在靜止?fàn)顟B(tài)后處在靜止?fàn)顟B(tài).(sin 37.(sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8,g=0.8,g取取10 m/s10 m/s2 2) )(1)(1)分析小球的帶電性質(zhì)分析小球的帶電性質(zhì); ;(2)(2)求小球的帶電荷量求小球的帶電荷量; ;(3)(3)若將細(xì)線剪斷若將細(xì)線剪斷, ,小球?qū)⒆鍪裁催\(yùn)動小球?qū)⒆鍪裁?/p>

9、運(yùn)動? ?加速度大小和方向如何加速度大小和方向如何? ?思路探究思路探究 (1)(1)知道靜電力方向知道靜電力方向, ,如何確定帶電體的電性如何確定帶電體的電性? ?答案答案: :靜電力方向與電場方向相同的帶電體帶正電靜電力方向與電場方向相同的帶電體帶正電, ,靜電力方向與電靜電力方向與電場方向相反的帶電體帶負(fù)電場方向相反的帶電體帶負(fù)電. .(2)(2)質(zhì)點(diǎn)受三個力處于平衡狀態(tài)質(zhì)點(diǎn)受三個力處于平衡狀態(tài), ,若去掉其中一個力若去掉其中一個力, ,則質(zhì)點(diǎn)的合力則質(zhì)點(diǎn)的合力大小和方向如何大小和方向如何? ?答案答案: :質(zhì)點(diǎn)的合力與去掉的那個力大小相等質(zhì)點(diǎn)的合力與去掉的那個力大小相等, ,方向相反方

10、向相反. .解析解析: : (1) (1)對小球受力分析如圖對小球受力分析如圖. .所受靜電力所受靜電力F F與電場強(qiáng)度方向相同與電場強(qiáng)度方向相同, ,所以小球帶正電所以小球帶正電. .(2)(2)由平衡條件知由平衡條件知EqEq= =mgtanmgtan 37 37, ,代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得q=3q=31010-6-6 C. C.答案答案: : (1) (1)正電正電(2)3(2)31010-6-6 C C(3)(3)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動初速度為零的勻加速直線運(yùn)動12.5 m/s12.5 m/s2 2方向與細(xì)線拉力的方向相反方向與細(xì)線拉力的方向相反方法總結(jié)方法總結(jié) 對處于平衡狀態(tài)的

11、帶電體先進(jìn)行受力分析對處于平衡狀態(tài)的帶電體先進(jìn)行受力分析, ,畫出受力圖畫出受力圖. .然然后用力的合成或分解的方法處理這些力后用力的合成或分解的方法處理這些力, ,若是三力平衡若是三力平衡, ,宜用合成方法宜用合成方法; ;若若是三力以上的平衡宜用正交分解是三力以上的平衡宜用正交分解. .第三步是寫平衡方程求解第三步是寫平衡方程求解. .靜電力作用靜電力作用下的非平衡問題下的非平衡問題, ,方法與力學(xué)中相同方法與力學(xué)中相同, ,首先分析帶電體的受力首先分析帶電體的受力, ,再依據(jù)牛頓再依據(jù)牛頓第二定律第二定律F F合合=ma=ma進(jìn)行求解進(jìn)行求解. .(2)(2)小物塊運(yùn)動的加速度小物塊運(yùn)動

12、的加速度. .答案：答案：(2)3 m/s(2)3 m/s2 2方向沿斜面向下方向沿斜面向下達(dá)標(biāo)測評達(dá)標(biāo)測評 隨堂演練隨堂演練檢測效果檢測效果1.(20161.(2016湖北省荊州中學(xué)月考湖北省荊州中學(xué)月考) )真空中有兩個靜止的同種點(diǎn)電荷真空中有兩個靜止的同種點(diǎn)電荷q q1 1,q,q2 2, ,保持保持q q1 1不動不動, ,釋放釋放q q2 2.q.q2 2只在只在q q1 1的庫侖力作用下運(yùn)動的庫侖力作用下運(yùn)動, ,則則q q2 2在運(yùn)動過程中的加速度在運(yùn)動過程中的加速度( ( ) )A.A.不斷增大不斷增大 B.B.不斷減小不斷減小C.C.先增大后減小先增大后減小 D.D.始終保持

13、不變始終保持不變B B2.(2.(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,實(shí)線表示勻強(qiáng)電場中的電場線實(shí)線表示勻強(qiáng)電場中的電場線, ,一帶電粒子一帶電粒子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )經(jīng)經(jīng)過電場區(qū)域后的軌跡如圖中虛線所示過電場區(qū)域后的軌跡如圖中虛線所示, ,a,ba,b是軌跡上的兩點(diǎn)是軌跡上的兩點(diǎn), ,關(guān)于粒子的運(yùn)動關(guān)于粒子的運(yùn)動情況情況, ,下列說法中可能的是下列說法中可能的是( ( ) )A.A.該粒子帶正電荷該粒子帶正電荷, ,運(yùn)動方向?yàn)橛蛇\(yùn)動方向?yàn)橛蒩 a至至b bB.B.該粒子帶負(fù)電荷該粒子帶負(fù)電荷, ,運(yùn)動方向?yàn)橛蛇\(yùn)動方向?yàn)橛蒩 a至至b bC.C.該粒子帶正電荷該粒子帶正電荷, ,運(yùn)動方

14、向?yàn)橛蛇\(yùn)動方向?yàn)橛蒪 b至至a aD.D.該粒子帶負(fù)電荷該粒子帶負(fù)電荷, ,運(yùn)動方向?yàn)橛蛇\(yùn)動方向?yàn)橛蒪 b至至a aBDBD解析解析: :由粒子做曲線運(yùn)動條件可知由粒子做曲線運(yùn)動條件可知, ,靜電力指向曲線的凹側(cè)靜電力指向曲線的凹側(cè), ,所以所以靜電力與電場方向相反靜電力與電場方向相反, ,由此可知該粒子帶負(fù)電荷由此可知該粒子帶負(fù)電荷. .其運(yùn)動方向可其運(yùn)動方向可能由能由a a到到b,b,也可能由也可能由b b到到a,a,故選項(xiàng)故選項(xiàng)B,DB,D正確正確. .3.(3.(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,光滑絕緣水平面上有三個帶電小球光滑絕緣水平面上有三個帶電小球a,b,ca,b,c( (均

15、可視為點(diǎn)均可視為點(diǎn)電荷電荷),),三球沿一條直線擺放三球沿一條直線擺放, ,僅在它們之間的靜電力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)僅在它們之間的靜電力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài), ,則以下判斷正確的是則以下判斷正確的是( ( ) )A.aA.a對對b b的靜電力一定是引力的靜電力一定是引力B.aB.a對對b b的靜電力可能是斥力的靜電力可能是斥力C.aC.a的電荷量可能比的電荷量可能比b b的少的少D.aD.a的電荷量一定比的電荷量一定比b b的多的多ADAD解析解析: :若三個點(diǎn)電荷均處于平衡狀態(tài)若三個點(diǎn)電荷均處于平衡狀態(tài), ,三個點(diǎn)電荷必須滿足三個點(diǎn)電荷必須滿足“三點(diǎn)三點(diǎn)共線共線, ,兩同夾異兩同夾異, ,兩大夾

16、小兩大夾小”, ,所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)A,DA,D正確正確. .4.4.如圖所示如圖所示, ,光滑絕緣的水平面上固定著光滑絕緣的水平面上固定著A,B,CA,B,C三個帶電小球三個帶電小球, ,它們的質(zhì)量均它們的質(zhì)量均為為m,m,間距均為間距均為r,A,Br,A,B帶正電帶正電, ,電荷量均為電荷量均為q.q.現(xiàn)對現(xiàn)對C C施加一水平向右的力施加一水平向右的力F F的同的同時放開三個小球時放開三個小球, ,欲使三個小球在運(yùn)動過程中保持間距欲使三個小球在運(yùn)動過程中保持間距r r不變不變, ,求求: :(1)C(1)C球的電性和電荷量球的電性和電荷量; ;解析解析: :(1)A(1)A球受到球受到B B球庫侖力球庫侖力F F1 1和和C C球庫侖力球庫侖力F F2 2后后, ,產(chǎn)生水平向右的產(chǎn)生水平向右的加速度加速度, ,故故F F2 2必為引力必為引力,C,C球帶負(fù)電球帶負(fù)電.A.A球受力如圖所示球受力如圖所示. .故故F F2 2sin 30sin 30=F=F1 1, ,即即F F2 2=2F=2F1 1, ,故故q qC C=2q.=2q.答案答案: :(1)(1)負(fù)電負(fù)電2q 2q (2)(2)水平力水平力F F的大小的大小. .