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文檔簡(jiǎn)介
第1章靜電力與電場(chǎng)強(qiáng)度微專題(一):電場(chǎng)力的性質(zhì)核心素養(yǎng):1.熟練運(yùn)用庫(kù)侖定律解決電荷間相互作用的相關(guān)問題,進(jìn)一步加深對(duì)場(chǎng)強(qiáng)
疊加觀念的理解.
2.應(yīng)用共點(diǎn)力平衡條件解決庫(kù)侖力平衡問題.
3.能夠應(yīng)用牛頓第二
定律解決電場(chǎng)中力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的問題.第3頁(yè)研習(xí)任務(wù)一庫(kù)侖力作用下的平衡問題核心
歸納1.
帶電體在多個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài),帶電體所受合外力為零,因此可用共點(diǎn)力
平衡的知識(shí)分析,常用的方法有正交分解法、合成法等.2.
解決靜電力平衡問題的基本思路(1)確定研究對(duì)象.(2)分析研究對(duì)象的受力,畫出力的示意圖.(3)運(yùn)用合成法和分解法,找到已知量和未知量的關(guān)系.(4)列方程求解.研習(xí)
經(jīng)典[典例1]
質(zhì)量相等可視為點(diǎn)電荷的A、B、C三個(gè)帶電絕緣小球如圖所示,其中A小球
帶正電并固定在豎直絕緣彈簧下端,當(dāng)A、B、C三個(gè)小球的球心距離均為L(zhǎng)時(shí),B、C
小球帶電荷量相等并懸在空中處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說(shuō)法正確的是(
C
)CA.
彈簧彈力大于三個(gè)小球的總重力B.
A小球受三個(gè)作用力C.
A小球帶的電荷量是B小球帶的電荷量的2倍D.
剪斷彈簧后三個(gè)小球一起做自由落體運(yùn)動(dòng)
[訓(xùn)練1]
質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球懸掛在天花板上,帶負(fù)電的點(diǎn)電荷Q1與q的
水平距離為r時(shí),繩子與豎直方向的夾角為30°,帶負(fù)電的點(diǎn)電荷Q2與q的水平距離為
r時(shí),繩子與豎直方向的夾角為60°.則兩點(diǎn)電荷的電荷量之比Q1∶Q2為(
A
)
A.1∶3C.3∶1A
第9頁(yè)研習(xí)任務(wù)二電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡核心
歸納1.
帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),合力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè),速度方向沿軌跡的切線方向.2.
分析思路(1)由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場(chǎng)線確定靜電力的方向.(2)由靜電力和電場(chǎng)線的方向可判斷帶電粒子所帶電荷的正負(fù).(3)由電場(chǎng)線的疏密程度可確定靜電力的大小,再根據(jù)牛頓第二定律F=ma可判斷
帶電粒子的加速度大小.研習(xí)
經(jīng)典[典例2]
在一些電子顯示設(shè)備中,讓陰極發(fā)射的電子束通過適當(dāng)?shù)姆莿驈?qiáng)電場(chǎng),可
以使發(fā)散的電子束聚集.下列4幅圖中帶箭頭的實(shí)線表示電場(chǎng)線,如果用虛線表示電子
可能的運(yùn)動(dòng)軌跡,其中正確的是(
A
)ABCDA[解析]
A圖中電子做曲線運(yùn)動(dòng),合力指向軌跡凹側(cè),對(duì)電子受力分析如圖甲所示,
可見與曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)相符,A正確;B圖中電子做曲線運(yùn)動(dòng),合力指向軌跡凹
側(cè),對(duì)電子受力分析如圖乙所示,可見與曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)相矛盾,B錯(cuò)誤;C圖
中電子做曲線運(yùn)動(dòng),合力指向軌跡凹側(cè),對(duì)電子受力分析如圖丙所示,可見與曲線運(yùn)
動(dòng)的受力特點(diǎn)相矛盾,C錯(cuò)誤;D圖中電子做曲線運(yùn)動(dòng),合力指向軌跡凹側(cè),對(duì)電子
受力分析如圖丁所示,可見與曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)相矛盾,D錯(cuò)誤.故選A.
甲
乙
丙
丁[訓(xùn)練2]
如圖所示,用細(xì)線將質(zhì)量為4×10-3
kg的帶電小球P懸掛在O點(diǎn)下,當(dāng)空中
有方向?yàn)樗较蛴?、大小?×104
N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),小球偏轉(zhuǎn)37°后處在靜止?fàn)顟B(tài)
(sin
37°=0.6,cos
37°=0.8,取g=10
m/s2).(1)分析小球的帶電性質(zhì);帶正電解析:(1)對(duì)小球受力分析如圖所示.所受靜電力F與電場(chǎng)強(qiáng)度方向
相同,所以小球帶正電.(2)求小球的帶電荷量;3×10-6
C解析:(2)由平衡條件知F=Eq=mgtan
37°,代入數(shù)據(jù)解得q=
3×10-6
C.
(3)分析若把細(xì)線剪斷,小球做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng).初速度為零、加速度大小為12.5
m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)
第16頁(yè)課后提素養(yǎng)1.
(多選)如圖所示,可視為點(diǎn)電荷的小物體A、B分別帶負(fù)電和正電,B固定,其
正下方的A靜止在絕緣斜面上,則A受力個(gè)數(shù)可能為(
AC
)A.2B.3C.4D.5解析:小物體A必定受到重力和小物體B對(duì)它的庫(kù)侖力,這兩個(gè)力方向相反,若兩者
恰好相等,則A只受這兩個(gè)力作用.若向上的庫(kù)侖力小于A的重力,則A還將受到斜面
的支持力,這三個(gè)力不能平衡,用假設(shè)法可得A必定還受到斜面的靜摩擦力,所以A
受到的力可能是2個(gè),也可能是4個(gè),選A、C.
AC2.
經(jīng)過探究,某同學(xué)發(fā)現(xiàn):點(diǎn)電荷和無(wú)限大的接地金屬平板間的電場(chǎng)(如圖甲所
示),與等量異種點(diǎn)電荷之間的電場(chǎng)分布(如圖乙所示)完全相同,圖丙中固定于O
點(diǎn)的正點(diǎn)電荷q到金屬板MN的距離OA為L(zhǎng),AB是以點(diǎn)電荷q為圓心、L為半徑的圓上
的一條直徑,靜電力常量為k,則B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小是(
A
)A
3.
如圖所示,在足夠大的真空空間中存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),若用絕緣細(xì)線將質(zhì)
量為m的帶正電荷的小球懸掛在電場(chǎng)中,靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ=37°.若將
該小球從電場(chǎng)中的某點(diǎn)豎直向上拋出,初速度大小為v0,則小球在運(yùn)動(dòng)過程中的最小
速率為(
B
)A.0.5v0B.0.6v0C.0.7v0D.0.8v0B解析:靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ=37°,小球的受力如圖甲所示,可知電場(chǎng)力
與重力的合力方向斜向下偏右,與豎直方向成37°;若將該小球從電場(chǎng)中的某點(diǎn)豎直
向上拋出,初速度大小為v0,將小球的運(yùn)動(dòng)分解為沿合力方向的分運(yùn)動(dòng)和垂直于合力
方向的分運(yùn)動(dòng),如圖乙所示,可知小球在垂直于合力方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),故當(dāng)沿合
力方向的分速度為零時(shí),小球的速度具有最小值,則有vmin=v0x=v0sin
37°=0.6v0,
選項(xiàng)B正確.甲
乙4.
如圖所示,QA=2×10-8
C,QB=-2×10-8
C,A、B等高且相距3
cm;在水平方
向勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用下A、B保持相對(duì)靜止,絕緣懸線沿豎直方向.求:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小及方向;2×105
N/C
方向水平向左
(2)A、B中點(diǎn)處電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小及方向.1.4×106
N/C
方向水平向右第24頁(yè)課時(shí)作業(yè)[基礎(chǔ)訓(xùn)練]1.
如圖所示,M、N為某電場(chǎng)中的兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(
D
)A.
該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B.
該電場(chǎng)一定是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)C.
M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比N點(diǎn)的小D.
在M點(diǎn)放一個(gè)負(fù)電荷,其電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反解析:由題圖所示,結(jié)合勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)可知,該電場(chǎng)一定不是勻強(qiáng)電場(chǎng),故A
錯(cuò)誤;點(diǎn)電荷的電場(chǎng)為均勻的、輻射狀的電場(chǎng),由題圖可知,該電場(chǎng)不是點(diǎn)電
荷的電場(chǎng),故B錯(cuò)誤;M、N是同一電場(chǎng)中的兩點(diǎn),由題圖看出,M處電場(chǎng)線
密,N處電場(chǎng)線疏,則M處電場(chǎng)強(qiáng)度大于N處電場(chǎng)強(qiáng)度,故C錯(cuò)誤;負(fù)電荷所受電
場(chǎng)力的方向是場(chǎng)強(qiáng)的反方向,故在M點(diǎn)放一個(gè)負(fù)電荷,其電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方
向相反,D正確.故選D.
D123456789102.
如圖所示為電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,在該電場(chǎng)線上有a、b兩點(diǎn),用Ea、Eb分別表示兩
點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,則(
D
)A.
a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不一定相同B.
因?yàn)殡妶?chǎng)線由a指向b,所以Ea>EbC.
因?yàn)殡妶?chǎng)線是直線,所以Ea=EbD.
Ea、Eb的大小關(guān)系不能確定解析:電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿著該點(diǎn)所在電場(chǎng)線切線的方向,若電場(chǎng)線為直線,則場(chǎng)強(qiáng)方
向與電場(chǎng)線方向一致,根據(jù)所給電場(chǎng)線可知,a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同,均與電場(chǎng)線
方向一致,故A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低而不是電場(chǎng)強(qiáng)度減小,電場(chǎng)強(qiáng)度的
大小與電場(chǎng)線的疏密有關(guān),電場(chǎng)線越密集電場(chǎng)強(qiáng)度越大,因不知道電場(chǎng)線的疏密程
度,則無(wú)法判斷a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小,故B、C錯(cuò)誤,D正確.故選D.
D123456789103.
如圖所示,一電子沿等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線由A→O→B做勻速運(yùn)動(dòng),電子
重力不計(jì),則電子除受靜電力外,所受的另一個(gè)力的大小和方向變化情況是
(
B
)A.
先變大后變小,方向水平向左B.
先變大后變小,方向水平向右C.
先變小后變大,方向水平向左D.
先變小后變大,方向水平向右解析:在AOB線上的電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右,且O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大,可知電子沿等
量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線由A→O→B做勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,受力平衡,因所受的靜
電力先變大后減小,方向水平向左,則所受的另一個(gè)力的大小也是先變大后變小,方
向水平向右,故B正確.B123456789104.
如圖所示,實(shí)線是電場(chǎng)線,一帶電粒子只在靜電力的作用下沿虛線由A運(yùn)動(dòng)到B的
過程中,其速度大小隨時(shí)間變化的圖像正確的是(
B
)BABCD12345678910解析:由題圖可看出,A點(diǎn)電場(chǎng)線最密集,故電場(chǎng)強(qiáng)度最大,靜電力最大,故加速度
最大,所以粒子從A到B的過程中加速度逐漸減小,由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡向右下方向彎
曲可知,帶電粒子所受靜電力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,靜電力方向與速度方向夾
角大于90°,故靜電力做負(fù)功,速度減小,所以粒子做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),故B
正確.123456789105.
(多選)兩個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線如圖所示,一帶電粒子僅在靜電力的作用
下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的軌跡如圖中虛線所示,則下列說(shuō)法正確的是(
BC
)A.
粒子帶負(fù)電B.
正電荷的電荷量大于負(fù)電荷的電荷量C.
粒子在b點(diǎn)的速度小于在c點(diǎn)的速度D.
粒子在b點(diǎn)的加速度小于在c點(diǎn)的加速度BC12345678910解析:由粒子僅在靜電力的作用下做曲線運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力需指向曲線彎曲的凹側(cè),由圖
可知,電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相同,可知,粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;由圖可知,正電
荷附近電場(chǎng)線較密,說(shuō)明正電荷的電荷量大于負(fù)電荷的電荷量,故B正確;粒子由b
到c的過程中,電場(chǎng)力做正功,粒子的動(dòng)能增加,則粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能小于在c點(diǎn)的動(dòng)
能,則粒子在b點(diǎn)的速度小于在c點(diǎn)的速度,故C正確;由電場(chǎng)線越密電場(chǎng)強(qiáng)度越大可
知,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,則粒子在b點(diǎn)的加速度大于在c點(diǎn)的加速度,
故D錯(cuò)誤.故選B、C.
123456789106.
如圖所示,甲、乙兩帶電小球的質(zhì)量均為m,所帶電荷量分別為-q和+q,兩球間
用絕緣細(xì)線連接,甲球又用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上,在兩球所在空間有方向向右的
勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,平衡時(shí)細(xì)線被拉緊.則當(dāng)兩小球均處于平衡時(shí)的可能位置是
(
A
)A
BAC
D12345678910解析:在對(duì)電場(chǎng)中的多個(gè)物體進(jìn)行受力分析時(shí),可以將一個(gè)物體作為一個(gè)研究對(duì)象,
也可以將兩個(gè)或多個(gè)物體作為一個(gè)研究對(duì)象,這與力學(xué)中的連接體的處理類似,應(yīng)靈
活掌握.將兩個(gè)小球當(dāng)作一個(gè)整體,水平方向上兩小球受到的電場(chǎng)力(正電荷和負(fù)電
荷所受的電場(chǎng)力等大反向)平衡,所以兩小球的重力應(yīng)與細(xì)線的拉力平衡,根據(jù)二力
平衡的條件可知,帶負(fù)電的小球與天花板間的細(xì)線的拉力方向應(yīng)豎直向上;對(duì)帶正電
的小球進(jìn)行受力分析,其所受的重力豎直向下,電場(chǎng)力水平向右,所以細(xì)線的拉力應(yīng)
向左偏上.故選A.
123456789107.
長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線下端系一帶正電的小球,其帶電荷量為Q,懸于O點(diǎn),如圖所示.
當(dāng)在O點(diǎn)固定另一個(gè)正電荷時(shí),小球靜止在A處,細(xì)線拉力大小是其重力大小的兩倍.
現(xiàn)將小球拉至圖中B處(θ=60°),放開小球讓它擺動(dòng).(靜電力常量為k,g為重力
加速度)(1)固定在O處的正電荷帶的電荷量為多少?
12345678910(2)小球擺回到A處時(shí),懸線拉力為多大?3mg
12345678910[能力提升]8.
如圖所示,實(shí)線為不知方向的三條電場(chǎng)線,從電場(chǎng)中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場(chǎng)線
方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子,僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示。則
(
C
)A.
a一定帶正電,b一定帶負(fù)電B.
a的速度將減小,b的速度將增大C.
a的加速度將減小,b的加速度將增大D.
兩個(gè)粒子的動(dòng)能,一個(gè)增大一個(gè)減小C12345678910解析:帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng),所受電場(chǎng)力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè),由于電場(chǎng)
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