2015高考物理大一轮复习 第六章 第2课时电场力的性质课件

图9
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电场力的性质
28．带电体的力电综合问题的分析方法
1．基本思路
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学科素养培养 2．运动情况反映受力情况
(1)物体静止(保持)：F 合＝0． (2)做直线运动 ①匀速直线运动，F 合＝0．
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电场力的性质
－6
第2课时
电场力的性质 审题与关联
①审题切入点：
B球的受力分析和运动情 景分析
②明情境，析过程： 图10
B球释放后先做加速运动，然后做减 速运动，速度最大时，所受合力为零， 加速度为零
C，质量为 m＝1．0× 10
－2
kg．现将
小球 B 从杆的 N 端由静止释放，小球 B 开始运 动． (静电力常量 k＝9． 0× 109 N· m2/C2， g＝10 m/s2) (1)求小球 B 开始运动时的加速度 a； (2)当小球 B 的速度最大时，求小球距 M 端的高 度 h1； (3)若小球 B 从 N 端运动到距 M 端的高度为 h2＝ 0．61 m 时，速度 v＝1．0 m/s，求此过程中小球 B 电势能的改变量 ΔEp．
③理思路、选规律：
第(1)问求a，应该对B在释放位置受力 分析，要利用牛顿第二定律求解；小 球速度最大时，a＝0，要利用平衡条 件求解；电势能的变化对应电场力的 功，应通过动能定理求解．
④巧布局，详解析
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【例 3】如图 10 所示，一根长为 L＝1．5 m 的 光滑绝缘细直杆 MN 竖直固定在电场强度大小为 E＝1．0×105 N/C、与水平方向成 θ＝30° 角的斜 向上的匀强电场中， 杆的下端 M 固定一个带电小 球 A，带电荷量为 Q＝＋4．5× 10－6 C；另一带电 小球 B 穿在杆上可自由滑动，带电荷量为 q＝ ＋1．0× 10－6 C，质量为 m＝1．0× 10－2 kg．现将 小球 B 从杆的 N 端由静止释放，小球 B 开始运 动． (静电力常量 k＝9． 0× 109 N· m2/C2， g＝10 m/s2) (1)求小球 B 开始运动时的加速度 a； (2)当小球 B 的速度最大时，求小球距 M 端的高 度 h1； (3)若小球 B 从 N 端运动到距 M 端的高度为 h2＝ 0．61 m 时，速度 v＝1．0 m/s，求此过程中小球 B 电势能的改变量 ΔEp．
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电场力的性质
解析 (1)开始运动时小球 B 受重力、库 仑力、杆的弹力和电场力，沿杆的方向运 动，由牛顿第二定律得 kQq mg－ 2 －qEsin θ＝ma L 解得 a＝3．2 m/s2
(2)小球 B 速度最大时受到的合力为零， 即 kQq ＋qEsin θ＝mg h2 1 代入数据得 h1＝0．9 m
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【例 3】如图 10 所示，一根长为 L＝1．5 m 的 光滑绝缘细直杆 MN 竖直固定在电场强度大小为 E＝1．0×105 N/C、与水平方向成 θ＝30° 角的斜 向上的匀强电场中， 杆的下端 M 固定一个带电小 球 A，带电荷量为 Q＝＋4．5× 10－6 C；另一带电 小球 B 穿在杆上可自由滑动，带电荷量为 q＝ ＋1．0× 10
2 Q E2＋k2 4 r
(
A
)
B．B 点的场强大小为 E－k
Q r2
图5
C．D 点的场强大小不可能为 0 D．A、C 两点的场强相同
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电场力的性质
【突破训练 2】 如图 6 所示，AB 和 CD 为圆上两条相互 垂直的直径，CD 水平，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 .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 ( C )
模型B的差值问题． (2)对称法：利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的
特点来求电场强度的方法．
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电场力的性质
【突破训练 1】如图 5 所示，在水平向右、大小为 E 的匀强电场 中，在 O 点固定一电荷量为 Q 的正电荷，A、B、C、D 为以 O 为圆心、半径为 r 的同一圆周上的四点，B、D 连线与电场 线平行，A、C 连线与电场线垂直．则 A．A 点的场强大小为
②变速直线运动：F 合≠0，且 F 合与速度方向总是一致． (3)做曲线运动：F 合≠0，F 合与速度方向不在一条直线上，且总 指向运动轨迹曲线凹的一侧． (4)F
合
与 v 的夹角为 α，加速运动： 0° ≤α<90° ；减速运动：
90° <α≤180° ． (5)匀变速运动：F 合＝恒量．
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电场力的性质
[突破训练 5]如图 11 所示，矩形区域 MNPQ 内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域. 半径为 R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管 ADB 固定在竖直平面内，直径 AB 垂直于水 平虚线 MN，圆心 O 恰在 MN 的中点，半圆管的一半处于电场中，一质量为 m，可视为质 点的带正电，电荷量为 q 的小球(图中未画出)从半圆管的 A 点由静止开始滑入管内，小球 从 B 点穿出后，能够通过 B 点正下方的 C 点.重力加速度为 g，小球在 C 点处的加速度大小 为 5g .求： 3
2．电场的叠加
(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产 生的电场强度的矢量和． (2)运算法则：平行四边形定则．
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【例 1】 N(N>1)个电荷量均为 q(q>0) 的小球，均匀分布在半径为 R 的圆 周上， 如图 4 所示． 若移去位于圆周 上 P 点(图中未标出)的一个小球， 则 圆心 O 点处的电场强度大小为 kq R2 ，方向 沿OP指向P ．(已 ______ 知静电力常量为 k)
图11
(1)匀强电场的场强 E； (2)小球在到达 B 点时，半圆轨道对它作用力的大小； (3)要使小球能够到达 B 点正下方 C 点，虚线框 MNPQ 的高度和宽度满足什么条件.
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解析
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课堂探究 考点二 两个等量点电荷电场的分布
比较项目 电场线分布图 等量异种点电荷
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电场力的性质
等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较
等量同种点电荷
连线中点 O 处的场强 连线上的场强大小(从 左到右) 沿中垂线由 O 点向外 场强大小 关于 O 点对称的 A 与 A′、B 与 B′的场强
A.应放在 A 点，Q＝2q C.应放在 C 点，Q＝－q B.应放在 B 点，Q＝－2q D.应放在 D 点，Q＝－q
图6
解析
经分析得＋q、－q 在 O 点形成要水平向左，且大小相等，所以应放在 C 点一个负电荷或 D 点一个正电荷，分析可知放在 C 点 Q＝－q 或放在 D 点 Q＝q，故选 C.
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（3） 大
（5）电势逐渐降低
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课堂探究 考点一 电场强度的计算
第2课时
电场力的性质
1．场强的公式
适用于任何电场 E＝F q 与检验电荷是否存在无关 适用于点电荷产生的电场 E＝kQ 2 r Q为场源电荷的电荷量 三个公式 适用于匀强电场 E＝UU为两点间的电势差，d为沿电场方向两 d 点间的距离
AD
)
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【突破训练 3】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 Fd、Fc、Fe，则下列说法中正确的 是 (
×
× D．F 、F 、F 的大小都相等 ×
d c e
C．Fd、Fe 的方向水平向右，Fc＝0
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电场力的性质
【突破训练 4】如图 9 所示，在两等量异种点电荷的电 场中，MN 为两电荷连线的中垂线，a、b、c 三点所 在直线平行于两电荷的连线， 且 a 和 c 关于 MN 对称， b 点位于 MN 上，d 点位于两电荷的连线上．以下判 断正确的是 A．b 点场强大于 d 点场强 B．b 点场强小于 d 点场强 C．a、b 两点间的电势差等于 b、c 两点间的电势差 D．试探电荷＋q 在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能 ( BC )
第2课时
电场力的性质
线上的两点，且 PO＝ON．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
第2课时
∞
电场力的性质
图8
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
A
)
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