2018高中物理人教版选修3-1配套课件：第一章第8讲习题课：电场能的性质

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人教版选修(3-1)1.8《带电粒子在电场中的运动》ppt课件

=8.9×10-17 J
练习3.两块平行的金属板A、B之间的电压是 80V，一个电子以6.0×106 m/s的速度从小孔 C垂直A板进入电场，该电子能打在B板上吗？如果能打在B板上，它到达B板时的速度有多大？如果电源电压变为120V，情况又会怎样？
解: ①电子射入电场时具有的初动能:
Ek=
= 1.6×10-17 J
1.2 化学实验室之旅
科学是严谨的，进入化学实验室应该注意些什么呢？
药品柜
试验室实验仪器
参观实验室
实验要求：
做好课前预习，进实验室时带好书实验前检查实验用品是否齐全、有无破损实验中按要求进行操作，实事求是地记录实验现象和数据实验结束后，仪器归位，废液倒入指定容器，玻璃仪器洗涤干净放回原处实验结束后，按时填写实验报告册，及时上交
第一章静电场
第八节带电粒子在电场中的运动
电场中的带电粒子一般可分为两类：
1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。
2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
电子从A板到达B板需克服电场力做功:
W=qU= 1.3×10-17J
Ek >W,可见电子能打在B板， ②到达B板时的速度为v= 2(Ek W ) 2.6105 m / s
m
③如果电源电压变为120V，则电子从A板到达
B板需克服电场力做功：
W’=qU= 1.9 ×10-17 J，
这时Ek<W’,电子不能打在B板。
电子枪
偏转电极
亮斑 y

人教版高中物理选修3-1课件：第一章习题课电场能的性质

D.由x1运动至x4的过程中电场力先减小后增大
大后减小，C正确，D错误.
图6
由题图可知，x1到x4场强先变大，再变小，则点电荷受到的电场力先增由x1到x3及由x2到x4过程中，电场力做负功，电势能增大，知A错误，B 正确.
四、用等分法确定等势线和电场线 1.在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场线方向的距离.由公式U＝Ed可以得到下面两个结论：结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝ φA＋φB，如图7甲 2 所示. 结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC －φD)，如图乙所示.
图2
二、电势、电势能、电场力做功的综合分析例2 如图3所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量为－q的有孔小球从杆上A点
无初速度下滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到
B点时的速度大小为 3gh. 求小球由A到C的过程
中静电力做的功及A、C两点间的电势差.
1 2
3
4
2.(多选)空间某一静电场的电势φ在x轴上的分布如图10 所示， x 轴上两点 B 、 C 的电场强度在 x 轴方向上的分量分别是EBx、ECx，下列说法中正确的有 A.EBx的大小大于ECx的大小 √ B.EBx的方向沿x轴正方向 C.电荷在O点受到的电场力在x轴方向上的分量最大图10
1 mgh mgh － 2 2q
答案解析
图3
方法总结计算电场力做功的方法，常见的有以下几种：
(1)利用电场力做功与电势能的关系求解：WAB＝EpA－EpB.
(2)利用W＝Fd求解，此公式只适用于匀强电场.

2018版物理选修3-1文档：第一章静电场习题课电场力

习题课：电场力的性质[学习目标] 1.会分析两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场分布.2.会由粒子的运动轨迹分析带电粒子的受力方向和所在处的电场方向.3.会解答库仑力作用下带电体的平衡问题和加速问题.一、电场力作用下的平衡1.共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零.2.处理平衡问题常用的数学知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解法.3.选取研究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用.例1 如图1所示，带电荷量分别为＋q 和＋4q 的两点电荷A 、B ，相距L ，问：图1(1)若A 、B 固定，在何处放置点电荷C ，才能使C 处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C 的电荷量和电性对C 的平衡有影响吗？(3)若A 、B 不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？答案见解析解析 (1)由平衡条件，对C 进行受力分析，C 应在AB 的连线上且在A 、B 之间，设与A 相距r ，则k ·q ·q C r 2＝k ·4q ·q C (L －r )2解得：r ＝L 3 (2)电荷量的大小和电性对平衡无影响，距离A 为L3处，A 、B 的合场强为0.(3)若将C 放在A 、B 电荷两边，A 、B 对C 同为向右(或向左)的力，C 都不能平衡；若将C 放在A 、B 之间，C 为正电荷，则A 、B 都不能平衡，所以C 为负电荷.设放置的点电荷的电荷量为Q ，与A 相距r 1，分别对A 、B 受力分析，根据平衡条件对电荷A ：有k ·4q ·q L 2＝kQ ·qr 21对电荷B ：有k ·4q ·q L 2＝kQ ·4q(L －r 1)2联立可得：r 1＝L 3，Q ＝49q (负电荷)即应在AB 连线上且在A 的右边，距A 点电荷L 3处放置一个电荷量为49q 的负电荷.1.同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，每个电荷受到的合力均为零，根据平衡方程可得，电荷间的关系为：“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”.2对于三个自由电荷的平衡问题，只需对其中两个电荷列平衡方程，不必对第三个电荷列平衡方程.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θ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 ； (2)B 球所受绳的拉力F T ； (3)墙壁对A 球的弹力F N . 答案 (1)Lmg tan θk (2)mgcos θ(3)mg tan θ 解析 (1)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＝mg tan θ＝kq 2L2，①解得：q ＝Lmg tan θk(2)由B 球的受力分析知，F T ＝mgcos θ.② (3)分析A 球的受力情况知F N ＝F 库＝k q 2L 2③结合①得F N ＝mg tan θ. 二、两等量点电荷周围的电场1.等量同号点电荷的电场(电场线分布如图3)：(1)两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大.(2)两点电荷连线中垂线上由中点O到无限远，场强先变大后变小.2.等量异号点电荷的电场(电场线分布如图4)：(1)两点电荷连线上，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小.(2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧.沿中垂线从中点到无限远处，场强一直减小，中点处场强最大.图3图4例3两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图5所示，关于电子的运动，下列说法正确的是()图5A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C.电子运动到O点时，加速度为零，速度最大D.电子通过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零答案 C解析带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上，中点O处的场强为零，向中垂线的两边先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小到零.但a点与最大场强点的位置关系不能确定，当a 点在最大场强点的上方时，电子在从a点向O点运动的过程中，加速度先增大后减小；当a 点在最大场强点的下方时，电子的加速度则一直减小，故A、B错误；但不论a点的位置如何，电子在向O点运动的过程中，都在做加速运动，所以电子的速度一直增加，当达到O点时，加速度为零，速度达到最大值，C正确；通过O点后，电子的运动方向与场强的方向相同，与所受电场力方向相反，故电子做减速运动，由能量守恒定律得，当电子运动到a点关于O点对称的b点时，电子的速度为零.同样因b点与最大场强的位置关系不能确定，故加速度大小的变化不能确定，D 错误.针对训练如图6所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d ，电荷量分别为＋Q 和－Q .在它们的水平中垂线上固定一根长为L 、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q 的小球以初速度v 0从管口射入，则小球( )图6A.速度先增大后减小B.受到的库仑力先做负功后做正功C.受到的库仑力最大值为8kQqd 2D.管壁对小球的弹力最大值为4kQqd 2答案 C解析由等量的异种电荷形成的电场特点，根据小球的受力情况可知在细管内运动时，合力为重力，小球速度一直增大，A 错误；库仑力水平向右，不做功，B 错误；在连线中点处库仑力最大，F ＝kqQ ⎝⎛⎭⎫d 22＋kqQ ⎝⎛⎭⎫d 22＝8kqQd 2，C 正确；管壁对小球的弹力与库仑力是平衡力，所以最大值为8kqQd2，D 错误.三、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析例4 如图7所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出a 、b 两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示.则( )图7A.a 一定带正电，b 一定带负电B.a 的速度将减小，b 的速度将增加C.a 的加速度将减小，b 的加速度将增加D.两个粒子的动能，一个增加一个减小答案 C解析带电粒子做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的内侧，由于电场线的方向未知，所以粒子带电性质不确定，故A 错误；从图中轨迹变化来看，速度与力方向的夹角小于90°，所以电场力都做正功，动能都增大，速度都增大，故B 、D 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，所以a 受力减小，加速度减小，b 受力增大，加速度增大，故C 正确.1.合力方向与速度方向：合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向.2.分析方法：由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向；由电场力和电场线的方向可判断电荷的正负；由电场线的疏密程度可确定电场力的大小，再根据牛顿第二定律F ＝ma 可判断电荷加速度的大小. 四、电场中的动力学问题例5 如图8所示，光滑斜面(足够长)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12，(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2)求：图8(1)原来的电场强度； (2)小物块运动的加速度；(3)小物块2 s 末的速度和2 s 内的位移.答案 (1)3mg4q(2)3 m /s 2，方向沿斜面向下 (3)6 m/s 6 m解析 (1)对小物块受力分析如图所示，小物块静止于斜面上，则mg sin 37°＝qE cos 37°，E ＝mg tan 37°q ＝3mg4q.(2)当场强变为原来的12时，小物块受到的合外力F 合＝mg sin 37°－12qE cos 37°＝0.3mg ，又F 合＝ma ，所以a ＝3 m/s 2，方向沿斜面向下. (3)由运动学公式v ＝at ＝3×2 m /s ＝6 m/s x ＝12at 2＝12×3×22 m ＝6 m.1.(多选)如图9所示，质量分别为m 1、m 2，电荷量分别为q 1、q 2的两小球，分别用绝缘轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别为α和β(α＞β)，两小球恰在同一水平线上，那么( )图9A.两球一定带异种电荷B.q 1一定大于q 2C.m 1一定小于m 2D.m 1所受的库仑力一定大于m 2所受的库仑力答案 AC解析由于两带电小球相互吸引，所以一定带异种电荷，选项A 正确.设轻丝线与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件可得两球之间的库仑力F ＝mg tan θ，因此m 1g ＜m 2g ，即m 1＜m 2，选项C 正确.2.如图10所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球A 、B 、C (可视为点电荷)，三小球在一条直线上均处于静止状态，则以下判断正确的是( )图10A.A 对B 的电场力一定是引力B.A 对B 的电场力可能是斥力C.A 的电荷量可能比B 少D.C的电荷量一定比B少答案 A解析三小球在一条直线上处于静止状态，则A、C一定是同种电荷，A、B一定是异种电荷，即“两同夹异”，另外，A和C的电荷量一定大于B的电荷量，即“两大夹小”，选项A正确.3.(多选)如图11所示，带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示.若不考虑其他力，则下列判断中正确的是()图11A.若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电B.不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电C.若粒子是从B运动到A，则其加速度减小D.若粒子是从B运动到A，则其速度减小答案BC解析根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受电场力与电场线的方向相反，所以不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电，故A错误，B正确；电场线密的地方电场强度大，所以粒子在B点受到的电场力大，在B点时的加速度较大.若粒子是从B运动到A，则其加速度减小，故C正确；从B到A过程中电场力与速度方向成锐角，即做正功，动能增大，速度增大，故D错误.故选B、C.一、选择题(1～5题为单选题，6～9题为多选题)1.两个等量点电荷P、Q在真空中产生的电场线(方向未画出)如图1所示，一电子在A、B两点所受的电场力分别为F A和F B，则它们的大小关系为()A.F A＝F BB.F A＞F BC.F A＜F BD.无法确定答案 B解析从电场线的疏密判断，A点的电场强度比B点的电场强度大，故E A＞E B.根据电场力F ＝qE知，F A＞F B，故B正确，A、C、D错误.2.如图2所示的电场中，虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则()图2A.粒子一定带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度答案 C解析做曲线运动的物体，合力指向运动轨迹的内侧，由此可知，带电粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向左，所以粒子带正电，A错；粒子不一定是从a点沿轨迹运动到b点，也可能从b点沿轨迹运动到a点，B错误；由电场线的分布可知，电场线在c点的受力较大，加速度一定大于在b点的加速度，C正确；粒子从c到a的过程，电场力与速度成锐角，所以粒子做加速运动，在c点的速度一定小于在a点的速度，D错误；故选C.3.如图3所示，光滑绝缘的水平面上的P点固定一个带正电的点电荷，在它的右侧N点由静止开始释放一个也带正电的小球(可视为质点)，以向右为正方向，下列选项中能反映小球运动速度随时间变化规律的是()答案 B解析 N 点的小球释放后，受到向右的库仑力作用，开始向右运动，根据库仑定律F ＝k q 1q 2r 2可得，随着两者之间的距离的增大，小球受到的库仑力在减小，根据牛顿第二定律a ＝Fm 可得，小球做加速度减小的加速直线运动，故选项B 正确.4.相距为L 的点电荷A 、B 带电荷量分别为＋4q 和－q ，如图4所示，今引入第三个点电荷C ，使三个点电荷都处于平衡状态，则C 的电荷量和放置的位置是( )图4A.－q ，在A 左侧距A 为L 处B.－2q ，在A 左侧距A 为L 2处C.＋4q ，在B 右侧距B 为L 处D.＋2q ，在B 右侧距B 为3L2处答案 C解析 A 、B 、C 三个电荷要平衡，必须三个电荷在一条直线上，外侧二个电荷相互排斥，中间电荷吸引外侧两个电荷，所以外侧两个电荷距离大，要平衡中间电荷的引力，必须外侧电荷电量大，中间电荷电量小，所以C 必须带正电，在B 的右侧.设C 所在位置与B 的距离为r ，则C 所在位置与A 的距离为L ＋r ，要能处于平衡状态，所以A 对C 的电场力大小等于B 对C 的电场力大小，设C 的电量为Q .则有：k 4q ·Q (L ＋r )2＝k Qqr 2，解得r ＝L .对点电荷A ，其受力也平衡，则：k 4q ·Q (L ＋r )2＝k 4q ·q L 2，解得：Q ＝4q ，即C 带正电，电荷量为4q ，在B 的右侧距B 为L 处.5.直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图5.M 、N 两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k 表示.若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( )图5A.3kQ4a 2，沿y 轴正向 B.3kQ4a 2，沿y 轴负向 C.5kQ4a 2，沿y 轴正向 D.5kQ4a2，沿y 轴负向答案 B解析因正电荷Q 在O 点时，G 点的场强为零，则可知两负电荷在G 点形成的电场的合场强与正电荷Q 在G 点产生的场强等大反向，大小为E 合＝k Qa 2；若将正电荷移到G 点，则正电荷在H 点的场强为E 1＝k Q (2a )2＝kQ4a 2，因两负电荷在G 点的合场强与在H 点的合场强等大反向，则H 点的合场强为E ＝E 合－E 1＝3kQ4a2，方向沿y 轴负向，故选B.6.如图6所示，金属板带电荷量为＋Q ，质量为m 的金属小球带电荷量为＋q ，当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α，小球与金属板中心O 恰好在同一条水平线上，且距离为L .下列说法正确的是( )图6A.＋Q 在小球处产生的场强为E 1＝kQL 2B.＋Q 在小球处产生的场强为E 1＝mg tan αqC.＋q 在O 点产生的场强为E 2＝kqL 2D.＋q 在O 点产生的场强为E 2＝mg tan αQ答案 BC解析金属板不能看作点电荷，在小球处产生的场强不能用E ＝kQr 2计算，故A 错误；根据小球受力平衡得小球受电场力F ＝mg tan α，由E ＝F q 得：E 1＝mg tan αq ，B 正确；小球可看作点电荷，在O 点产生的场强E 2＝kqL 2，C 正确；根据牛顿第三定律知金属板受到小球的电场力大小为F ＝mg tan α，但金属板不能看作试探电荷，故不能用E ＝Fq 求场强，D 错误.故选B 、C.7.如图7所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中：O 是电荷连线的中点，C 、D 是连线中垂线上关于O 对称的两点，A 、B 是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半.则以下结论正确的是( )图7A.B 、C 两点场强方向相反B.A 、B 两点场强相同C.C 、O 、D 三点比较，O 点场强最弱D.A 、O 、B 三点比较，O 点场强最弱答案 AB8.如图8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 的中点，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F d 、F c 、F e ，则下列说法中正确的是( )图8A.F d 、F c 、F e 的方向都是水平向右B.F d 、F c 的方向水平向右，F e 的方向竖直向上C.F d ＝F c ＞F eD.F d ＞F c ＞F e 答案 AD解析根据场强叠加原理，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，正点电荷在各点受电场力方向与场强方向相同，故A正确，B 错误；连线上场强由a到b先减小后增大，中垂线上场强由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F d>F c>F e，故C错误，D正确.9.如图9所示，A、B两点固定两个等量正点电荷，在A、B连线的中点C处放一点电荷(不计重力).若给该点电荷一个初速度，方向与AB连线垂直，则该点电荷可能的运动情况为()图9A.往复直线运动B.匀变速直线运动C.加速度不断减小，速度不断增大的直线运动D.加速度先增大后减小，速度不断增大的直线运动答案AD解析若该点电荷为正电荷，给它初速度，将沿两电荷的中轴线运动，向上运动的过程中，受到电场力的合力先增大后减小，合力方向沿中轴线向上，所以该电荷向上做加速度先增大后减小，速度不断增大的直线运动.若该电荷为负电荷，受到电场力的合力沿轴线向下，向上做减速运动，当速度为0后，又返回做加速运动，在两点电荷连线以下做减速运动，减到速度为零，又返回做加速运动，所以电荷做往复直线运动.故A、D正确，B、C错误.二、非选择题10.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1.0×10－2 kg，所带电荷量为＋2.0×10－8 C.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＝0.2 m，求：(重力加速度g的大小取10 m/s2)图10(1)这个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？答案 (1)36×107 N/C (2)做初速度为0的匀加速直线运动 2033m/s 2 与绳子拉力方向相反解析 (1)根据共点力平衡得，qE ＝mg tan 30° 解得E ＝36×107 N/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＝mgcos 30°＝maa ＝2033m/s 2加速度方向与绳子拉力方向相反.11.如图11所示，把一个倾角为θ的绝缘斜面固定在匀强电场中，电场方向水平向右，电场强度大小为E ，有一质量为m 、带电荷量为＋q 的物体，以初速度v 0从A 端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动，求物体与斜面间的动摩擦因数.图11答案qE cos θ－mg sin θmg cos θ＋qE sin θ解析物体受力情况如图所示，将各力沿斜面和垂直斜面两个方向进行正交分解，则沿斜面方向上： F f ＋mg sin θ＝qE cos θ ①垂直斜面方向上： mg cos θ＋qE sin θ＝F N ② 其中F f ＝μF N③由①②③解得：μ＝qE cos θ－mg sin θmg cos θ＋qE sin θ.12.如图12所示，有一水平向左的匀强电场，场强为E ＝1.25×104 N /C ，一根长L ＝1.5 m 、与水平方向的夹角θ＝37°的光滑绝缘细直杆MN 固定在电场中，杆的下端M 固定一个带电小球A ，电荷量Q ＝＋4.5×10－6 C ；另一带电小球B 穿在杆上可自由滑动，电荷量q ＝＋1.0×10－6C ，质量m ＝1.0×10－2 kg.将小球B 从杆的上端N 静止释放，小球B 开始运动.(静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：图12(1)小球B 开始运动时的加速度为多大？(2)小球B 的速度最大时，与M 端的距离r 为多大？答案 (1)3.2 m/s 2 (2)0.9 m解析 (1)如图所示，开始运动时小球B 受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得mg sin θ－kQq L 2－qE cos θ＝ma .解得：a ＝g sin θ－kQq L 2m －qE cos θm，代入数据解得：a ＝3.2 m/s 2.(2)小球B 速度最大时合力为零，即mg sin θ－kQqr 2－qE cos θ＝0解得：r ＝kQqmg sin θ－qE cos θ，代入数据解得：r ＝0.9 m.。

人教版高三物理选修3-1第1章《静电场》(电场力的性质)课件人教版

：（L ）：（L （L1+ L2）2L12：（ 22L12）：（ 1+ L2）2L22
L1 训练2 下列各组共线自由电荷ABC,可以平衡的是（ ABC,可以平衡的是训练2 ：下列各组共线自由电荷ABC,可以平衡的是（ B： A：4Q 4Q 4Q B：4Q 3Q －5Q D：－：－4Q C：4Q 4Q －Q D：－4Q －3Q 2Q. ①②③结合牛顿第三定律有结合牛顿第三定律有: 对A：FBA＝F 由①②③结合牛顿第三定律有: CA QC QA QB QC QB QA K =K =K 2 2 对B：F ＝F CA BA BC 2 AB CB 对C： F ＝ F Q Q = Q Q + Q Q
5／8 ／／拓展（1）若B带+Q呢？ 9／8 拓展（）带呢接触,再跟接触呢？／（2）若先跟接触再跟接触呢？13／56 ）若先跟B接触再跟A接触呢
接触无数次呢？／（3）若跟接触无数次呢？ 4／7 ）若跟AB接触无数次呢小结：带电体（相同金属小球）小结：带电体（相同金属小球）接触问题金属小球（1）同种电荷均分）同种电荷均分电荷电荷先中和后均分（2）异种电荷先中和后均分）异种电荷
选修第一章
一、库仑定律电场强度 1 、电荷电荷守恒
静电场
(1) 自然界中只存在两种电荷：_______和 _______ 。自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷用毛皮摩擦过的橡胶棒带____电荷用丝绸摩擦过的玻电荷；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷；用丝绸摩擦过的玻正电荷。璃棒带璃棒带______ 电荷。 (2) 使物体带电的方式有摩擦起电; 接触起电 ; 感应起电 . 使物体带电的方式有: 元电荷；元电荷；e= (3) 点电荷: 点电荷:

高二物理人教版选修3-1 配套课件：第一章第8讲习题课：电场中能的性质

例1 如图1所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条
轨迹上的三点，由此可知(
)
A.带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小图1 B.带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大
C.带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在
点不在同一电场线上，应通过等势面，转化为同一电场线上的
两点电势的比较.
第8讲习题课：电场中能的性质
13
例3
在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是(
)
A.电场强度大的地方电势一定高
B.电势为零的地方场强也一定为零
C.场强为零的地方电势也一定为零 D.场强大小相同的点电势不一定相同
第8讲习题课：电场中能的性质
根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，
带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场线向右.假设粒子从Q向P运动，则电场力做正功，所以电势能减小，动能增大，速度增大，假设粒子从P向Q运动，则电场力做负功，所以电势能增大，动能减小，速度减小，所以A项正确，B 项错误. 答案 A
第8讲习题课：电场中能的性质
第8讲习题课：电场中能的性质
17
例4 如图3所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC
与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固
定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速图3 度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时
)
图2
第8讲习题课：电场中能的性质

2018-2019学年高二物理上学期选修3-1课件：第一章静电场 1.8

U
带电荷量的多少无关。这个比值反映了电容器容纳电荷的能力大小，因此可用 Q 描述电容器容纳电荷本领
U
的大小，即电容器的电容C= Q 。
U
【探究总结】电容器充、放电过程的比较
内容
过程
充电过程
放电过程
定义
使电容器带电的过程
中和掉电容器所带电荷的过程
内容
过程
过程示意
充电过程
放电过程
电荷运动
正电荷向A板移动, 负电荷向B板移动
A.从C= Q 可以看出，电容的大小取决于带电荷量和电
U
压
B.从C= r S 可以看出，电容的大小取决于电介质的种
4kd
类、两极板的正对面积和两极板的位置关系
C.它们都适用于各种电容器
D.C= Q 是适用于各种电容器的定义式，C= r S 是只
U
4kd
适用于平行板电容器的决定式
【解析】选B、D。公式C= Q 是电容的定义式，适用于
一小段距离，则根据C= S 可知，C变大，Q一定，则
4kd
根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ减小；根
据E= U ，C= S ，Q=CU联立可得E= 4 k Q ，可知Q一定
d
4kd
S
时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不
3.电容：(1)定义：电容器所带的_电__荷__量__与电容器两极板间的_电__势__差__的比值叫电容。 (2)定义式：C= Q 。
U
4.电容的物理意义：电容是描述电容器_储__存__电__荷__本领
的物理量。 5.电容的单位：国际单位：_法__拉__，符号F，常用单位：微法(μF)、皮法(pF)。1F=_1_0_6μF=_1_0_1_2 pF。

2018物理人教(浙江)选修3-1课件：第一章静电场习题课：电场力的性质

生全反射
解答
归纳总
结 1.光的反射和全反射均遵循光的反射定律，光路均是
可逆的.
2.光线射向两种介质的界面上时，往往同时发生光的
折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，
不发生折射.入射角等于临界角时，折射角等于90°，
实际上已经没有折射光线了.
例2
一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形
玻璃杯，图5为过轴线的截面图，调整入射角α，使光 4 线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折 3 射率为，求sin α的值. 7 答案
方式二
方式三
入射面
全反射面
AB
AC
AC
AB、BC
AB
AC
即学即
用判断下列说法的正误. (1)制作全反射棱镜的材料的折射率一定大于 2 √ .( )
(2)全反射棱镜可以使光线传播的方向改变 √ 180°.(
(3)全反射棱镜可以使光线传播的方向改变 90°.( √ 棱镜.( 失要小.( )
)
(4)用任意一种材料制作的等腰直角三棱镜都是全反射 ×
例1
(
三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法
√
正确的是 A.假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，图4 B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能那一定是aO光线发生全反射
√ C. 假若光线 bO 能发生全反射，那么光线 aO 一定能发 √
边上．逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的
变化． (1)在入射角逐渐增大时，折
射角的大小如何变化？图1
答案逐渐增大入射角，会看到折射光线离法线越来越远，折射角逐渐增大.

人教版物理选修3-1全套完整ppt课件

先变密后变疏，即场强先变强后变弱．
精选ppt课件
29
4．匀强电场中电场线分布特点(如图 1－3－6 所示)
图 1－3－6 电场线是平行、等间距的直线，电场方向与电场线平行． 5．等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上电场强度各有怎样的规律？
(1)等量异种点电荷连线上以中点 O 场强最小，中垂线上以中点 O 的场强为最大；等量同种点电荷
(1)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较
精选ppt课件
31
电场线
运动轨迹
(1)电场中并不存在，是为研究电场方便而
人为引入的． (2)曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向
与电荷守恒定律并不矛盾.
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5
一、电荷基本性质的理解【例 1】绝缘细线上端固定，
图 1－1－3
下端悬挂一个轻质小球 a，a 的表面镀有铝膜；
在 a 的近旁有一绝缘金属球 b，开始时，a、b 都不
带电，如图 1－1－3 所示．现使 a、b 分别带正、
负电，则(
)
A．b 将吸引 a，吸引后不放开
24
要点一电场强度的理解 1．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用，描述这一性质的物理量就是电场强度．
2．电场强度是采用比值定义法定义的．即 E ＝Fq，q 为放入电场中某点的试探电荷的电荷量，F
为电场对试探电荷的静电力．用比值法定义物理量是物理学中常用的方法，如速度、加速度、角速度、功率等．
q1q 2 r2
,设想当
r→0
时,得出
F→∞的结论．从
数学角度这是必然的结论，但从物理的角

高中物理(人教选修3-1)学案配套课件：第1章学案8 习题课：电场能的性质

－－4
两点的电势各为多少？电荷在 A、 [0－(－300)] V＝300 V C 两点的电势能各为多少？
答案 (1)200 V －300 V
(2)200 V 300 V －6×10 －9×10
－4 －4
J
J
知识储备
J.
学习目标
学习探究
自我检测
学案8
习题课：电场能的性质
四、电场中的动力学问题带电体在电场中的平衡问题和一般的平衡问题相同，在原有受力分析的基础上增加了电场力，根据带电体在电场中的平衡情况列出平衡方程．当带电体在电场中做加速运动时，可用牛顿运动定律和动能定理求解．
负电荷从 A 点移到 B 点，外力做正功. 电场力做功情况不确定，无法判断电势能的变化情况，选项 C 错误；选项 D 中电场力做负功，电势能增加， D 错误.
学案8
习题课：电场能的性质
二、电场线、等势面和运动轨迹等方面的综合带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大；其速度方向沿轨迹的切线方向或与切线相反的方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧；其速度方向与电场力方向夹角小于 90° 时电场力做正功，大于 90° 时电场力做负功．
学习目标知Biblioteka 储备学习探究自我检测
学案8
例4 竖直放置的两块足够长的平行金
习题课：电场能的性质
F电⊥0 V的等势面向上，粒子做曲线运动，电场力先做正功后做负功，电势能先变小后变大.
学习目标
知识储备
学习探究
自我检测
学案8
某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是( )

2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-1课件：第1章静电场习题课电场力的性质

[变式训练1] AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径，圆心为 O。将电荷量分别为＋q 和－q 的两点电荷放在圆周上，其位置关于 AB 对称且距离等于圆的半径，如图所示。要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷 Q，则该点电荷 Q( )
A．应放在 A 点，Q＝2q B．应放在 B 点，Q＝－2q C．应放在 C 点，Q＝－q D．应放在 D 点，Q＝－q
[变式训练2] 如图所示，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 的中点，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( )
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，Fc＝0 D．Fd、Fc、Fe 的大小都相等
(2)由图知，检验电荷放在 c 点时： Ec＝
2 E2 ＋ E ＝ 1
Q 2E＝ 2k 2， r
Qq 所以 Fc＝qEc＝ 2k 2 ，方向与 ac 方向成 45° 角斜向左 r 下。 (3)由图知，检验电荷放在 b 点时： Q Eb＝E2＋E＝2E＝2k 2， r Qq 所以 Fb＝qEb＝2k 2 ，方向沿 db 方向。 r
为零
比较项目
等量异种点等量同种点电荷电荷
连线上的场强大小(从左到沿连线先变沿连线先变右) 沿中垂线由 O 点向外场强大小小，再变大小，再变大 O 点最大， O 点最小，向外逐渐减向外先变大小等大同向后变小等大反向
关于 O 点对称的 A 与 A′、 B 与 B′的场强

2018年高中物理选修3-1课件：第1章本章总结

面内,则( AD )
A.点电荷 Q 一定在 MP 的连线上 B.连接 PF 的线段一定在同一等势面上 C.将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点,电场力做负功 D. P 大于 M
〚思维导图〛
解析:根据题意画出点电荷电场的等势面如图中虚线所示,点电荷在图中的O位置,ON为∠FNP的角平分线,A项正确,B错误;因为是正点电荷形成的电场,将正试探电荷从P搬运到N,电场力做正功,C项错误; 因为是正点电荷形成的电场,越靠近场源电荷的等势面,电势越高,D 项正确.
2 由牛顿第二定律得 qE=ma 则 E= 12U .
d 答案:(2) 12U
d
三、带电粒子在复合场中的运动 1.用动力学的观点分析带电粒子在复合场中的运动 (1)由于匀强电场中带电粒子所受静电力和重力都是恒力,可用正交分解法. (2)类似于处理偏转问题,将复杂的运动分解为正交的简单直线运动,化繁为简 (3)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式,注意受力分析要全面,特别注意重力是否需要考虑的问题,另外要注意运动学公式里包含物理量的正负号,即其矢量性. 2.用能量的观点来分析带电粒子在复合场中的运动 (1)运用能量守恒定律,注意题目中有哪些形式的能量出现. (2)运用动能定理,注意过程分析要全面,准确求出过程中的所有功,判断选用分过程还是全过程使用动能定理.
2.(2013 全国新课标理综Ⅰ)如图,一半径为 R 的圆盘上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷,在垂直于圆盘且过圆心 c 的轴线上有 a,b,d 三个点,a 和 b,b 和 c, c 和 d 间的距离均为 R,在 a 点处有一电荷量为 q (q>0)的固定点电荷.已知 b 点处的场强为零,则 d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( B )
方向上: h = 1 at2= 1 Eq t2,联立以上两式可求得:v0= s

2018-2019学年物理人教版选修3-1课件：第一章习题课　电场能的性质

[解析] 由粒子运动的轨迹可以判断，粒子受到的电场力大致向右(题目已说明忽略重力)，因而可以判断粒子带负电，A 选项不正确；不考虑粒子重力，在飞越该电场运动到无穷远后，相当于从零电势运动到零电势(无穷远处电势为零)，电场力做功为零，说明合外力做功为零，由动能定理可知，该粒子运动到无穷远后，速度的大小一定仍为 v0，可判断出 D 选项正确；开始电场力做正功，而电场力做的总功为零，故该粒子的动能先增大后减小，电势能先减小后增大，B 选项错误，C 选项正确．综上所述，C、D 正确． [答案] CD
【题组突破】 1．(多选)静电场在 x 轴上的场强 E 随 x 的变化关系如图所示，x 轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿 x 轴运动，则点电荷( ) A．在 x2 和 x4 处电势能相等 B．由 x1 运动到 x3 的过程中电势能增大 C．由 x1 运动到 x4 的过程中电场力先增大后减小 D．由 x1 运动至 x4 的过程中电场力先减小后增大
解析：选 BC．由题图可知， x1 到 x4 场强先变大，再变小，则点电荷受到的电场力先增大后减小，C 正确，D 错误．由 x1 到 x3 及由 x2 到 x4 过程中，电场力做负功，电势能增大，知 A 错误，B 正确．
2．(多选)空间某一静电场的电势 φ 在 x 轴上的分布如图所示，x 轴上两点 B、C 的电场强度在 x 轴方向上的分量分别是 EBx、ECx，下列说法中正确的有( ) A．EBx 的大小大于 ECx 的大小 B．EBx 的方向沿 x 轴正方向 C．电荷在 O 点受到的电场力在 x 轴方向上的分量最大 D．负电荷沿 x 轴从 B 移到 C 的过程中，电场力先做正功，后做负功
(1)已知等电势面的形状分布，根据电场线和等势面相互垂直可以绘制电场线． (2)带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大． (3)速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧．

高中物理人教版选修3-1课件：1.8 习题课电场的能的性质

动能的增量等于mgR
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
再见
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
（2）电场力做负功，电势能增加
ΔEp＝qEd＝qUBA ＝－3×10－7×(－160) J＝4.8×10－5 J
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
电场的能的性质
等势线和运动轨迹
1.如图所示,虚线a、b、c代表解析
电场中三个等势面,相邻等势面由P→Q
v
间的电势差相等,实线为一带正电的质点仅在静电力作用下通过
⑥ 利用笔记抓住老师的思路。记笔记不仅有利于理解和记忆，而且有利于抓住老师的思路。
2019/8/29
最新中小学教学课件
16
谢谢欣赏！
2019/8/29
最新中小学教学课件
17
强为E.在与环心等高处放有一质量根据动能定理：
F电
为m、带电荷量＋q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确
mgR＋EqR＝△EK
的是(BC )
WG＝mgR >0
A.小球在运动过程中机械能恒定
B.小球经过环的最低点时速度最大 △EK＞ mgR
C.小球电势能增加EqR
D.小球由静止释放到达最低点，
方向、受力大小变化；根据运

2018高中物理人教版选修3-1配套课件：第一章 第8讲 习题课：电场能的性质

人教版选修(3-1)1.8《带电粒子在电场中的运动》ppt课件

人教版高中物理选修3-1课件：第一章 习题课 电场能的性质

2018版物理选修3-1文档：第一章 静电场 习题课 电场力

人教版高三物理选修3-1第1章《静电场》(电场力的性质)课件 人教版

高二物理人教版选修3-1 配套课件：第一章 第8讲 习题课：电场中能的性质

2018-2019学年高二物理上学期选修3-1课件：第一章 静电场 1.8

2018物理人教(浙江)选修3-1课件：第一章 静电场 习题课：电场力的性质