教科版高中物理必修第三册第一章静电场微专题（一）电场力的性质课件（43页PPT）

(共43张PPT)
第一章　静电场
微专题（一）电场力的性质
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方向一　几种常见的电场线
专题　讲座
电 场 电场线 简要描述
正 点
电 荷 以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等，方向不同
负 点
电 荷 以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等，方向不同
电场 电场线 简要描述
等量同种点电荷 （1）由左向右，两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大。连线 中点O处电场强度为零
（2）两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度先变大后变小
（3）关于O点对称的两点电场强度等大反向
等量异种
点电荷 （1）由左向右，两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大
（2）从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度逐渐变小
（3）关于O点对称的两点电场强度等大同向
电场 电场线 简要描述
带电平行金属板 两极板间的电场线是等间距的平行线
研习　经典
A. A、B两点电场强度相同
B. 两个点电荷连线（直线）中点处电场强度最小
C. 将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到B点
D. 两个点电荷连线（直线）的中垂线上各点电场强度方向相同，大小相等
B
[解析]　电场线的切线方向表示电场强度的方向，因此A、B两点电场强度方向不同， 故A错误；依据电场线的疏密，来体现电场强度强弱，因此两个点电荷连线（直线） 中点处电场强度最小，故B正确；若将一正点电荷从A点无初速度释放，假设正点电 荷沿电场线运动到B点，则该电荷做曲线运动，而正点电荷的受力时刻沿电场线的切 线即轨迹的切线，与正点电荷做曲线运动受力指向轨迹凹侧相矛盾，因此运动轨迹不 会沿着电场线从A到B，故C错误；依据电场线的疏密，来体现电场强度强弱，因此两 个点电荷连线（直线）的中垂线上，从两个电荷连线中点到无穷远，电场强度越来越 小，电场线的切线方向表示电场强度的方向，因此中垂线上各点电场强度方向相同， 大小不同，故D错误。
AD
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
解析：根据等量负点电荷的电场线分布可知，在A、B连线的中垂线上，从无穷远到O 点，电场强度先变大后变小，到O点变为零，电场强度方向沿中垂线指向O点。若 M、N相距较远，则小球C受电场力从M向O运动时，小球C的速度不断增大，加速度 先变大后变小，在O点时加速度变为零，速度达到最大，从O向N运动时，小球C的速 度不断减小，加速度先变大后变小（具有对称性）。如果M、N相距较近，则小球C 受库仑力从M向O运动时，小球C的速度不断增大，加速度越来越小，在O点时加速度 变为零，速度达到最大，从O向N运动时，速度不断减小，加速度越来越大，故A、D 正确。
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方向二　电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹
专题　讲座
1. 带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线 方向。
2. 分析思路
（1）由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向。
（2）由静电力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负。
（3）由电场线的疏密程度可确定静电力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断 带电粒子的加速度大小。
（4）根据力和速度的夹角，由电场力做功的正负，动能的增大还是减小，可以判断 速度变大还是变小，从而确定不同位置的速度大小关系。
研习　经典
AB
A. 粒子一定带正电荷
B. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的动能大于它在N点的动能
D. 粒子一定是从M点运动到N点
[解析]　由粒子的运动轨迹可知，粒子所受电场力沿着电场线的方向，所以粒子带正 电荷，选项A正确；电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由题 图可知，N点的电场强度大于M点的电场强度，粒子在N点的受力大于在M点的受力， 所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，选项B正确；若带正电的粒子从M点 运动到N点，电场力做正功，粒子动能增大，若带正电的粒子从N点运动到M点，电 场力做负功，粒子动能减小，总之粒子在M点的动能小于它在N点的动能，选项C错 误；根据粒子运动的轨迹可以判断其受力的方向，但不能判断其运动的方向，选项D 错误。
A. a一定带正电，b一定带负电
B. a的速度将减小，b的速度将增大
C. a的加速度将减小，b的加速度将增大
D. 两个粒子的动能，一个增大一个减小
C
解析：带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向指向轨迹曲线的内侧，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；从题图可知，带电粒子速度与电场 力方向的夹角都小于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所受电场 力减小，加速度减小，b所受电场力增大，加速度增大，故C正确。
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方向三　电场中的动力学问题
专题　讲座
分析带电体在电场中的加速运动时，与力学问题分析方法完全相同，牛顿第二定律仍 适用，在进行受力分析时，不要漏掉电场力。
研习　经典
[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
mgsin 37°＝qEcos 37°，
（1）原来的电场强度大小（用字母表示）；
（2）小物块运动的加速度；
（3）小物块第2 s末的速度大小和前2 s内的位移大小。
（3） 6 m/s　6 m
[训练3]　如图所示，用细线将质量为4×10－3 kg的带电小球P悬挂在O点下，当空中 有方向为水平向右、大小为1×104 N/C的匀强电场时，小球偏转37°后处在静止状态 （sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2）。
解析：（1）对小球受力分析如图所示。所受静电力F与电场强度方向相同，所以小球 带正电。
（1）分析小球的带电性质；
（1）正电
（2）求小球的带电荷量；
（2） 3×10－6 C
解析：（2）由平衡条件知F＝Eq＝mgtan 37°，代入数据解得q＝3×10－6 C。
（3）分析若把细线剪断，小球做什么性质的运动。
（3）做初速度为零、加速度大小为12.5 m/s2的匀加速直线运动
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课时作业
[基础训练]
A. 该电场是匀强电场
B. 该电场一定是点电荷产生的电场
C. M点的电场强度比N点的小
D. 在M点放一个负电荷，其电场力的方向与电场方向相反
解析：由题图所示，结合匀强电场的特点可知，该电场一定不是匀强电场，故A错 误；点电荷的电场为均匀的、辐射状的电场，由题图可知，该电场不是点电荷的电 场，故B错误；M、N是同一电场中的两点，由题图看出，M处电场线密，N处电场线 疏，则M处电场强度大于N处电场强度，故C错误；在M点放一个负电荷，其电场力的 方向与电场方向相反，D正确。故选D。
D
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解析：由速度—时间图像可知，负电荷做加速度逐渐增大的加速运动，再由电场线的 分布特点可知C选项正确。
C
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A B
B
C D
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解析：由题图可看出，从A到B，A点电场线最密集，故电场强度最大，静电力最大， 故加速度最大，所以粒子从A到B的过程中加速度逐渐减小，由粒子的运动轨迹向右 下方向弯曲可知，带电粒子所受静电力的方向与电场强度方向相反，静电力方向与速 度方向夹角大于90°，故静电力做负功，速度减小，所以粒子做加速度减小的减速运 动，故B正确。
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A. 粒子带负电
B. 正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量
C. 粒子在b点的速度小于在c点的速度
D. 粒子在b点的加速度小于在c点的加速度
BC
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解析：粒子仅在静电力的作用下做曲线运动，电场力需指向曲线弯曲的凹侧，由图可 知，电场力方向与电场方向相同，可知，粒子带正电，故A错误；由图可知，正电荷 附近电场线较密，说明正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量，故B正确；粒子由b到c 的过程中，电场力的方向与运动方向夹角为锐角，电场力做正功，粒子的动能增加， 则粒子在b点的动能小于在c点的动能，则粒子在b点的速度小于在c点的速度，故C正 确；由电场线越密电场强度越大可知，b点的电场强度大于c点的电场强度，则粒子在 b点的加速度大于在c点的加速度，故D错误。故选B、C。
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A　　　　　　　　B
A
C　　　　　　　　D
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解析：在对电场中的多个物体进行受力分析时，可以将一个物体作为一个研究对象， 也可以将两个或多个物体作为一个研究对象，这与力学中整体法与隔离法处理类似， 应灵活掌握。将两个小球当作一个整体，水平方向上两小球受到的电场力（正电荷和 负电荷所受的电场力等大反向）平衡，所以两小球的重力应与细线的拉力平衡，根据 二力平衡的条件可知，带负电的小球与天花板间的细线的拉力方向应竖直向上；对带 正电的小球进行受力分析，其所受的重力竖直向下，电场力水平向右，所以细线的拉 力应向左偏上。故选A。
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6. 长为 L 的绝缘细线下端系一带正电的小球，其带电荷量为 Q ，悬于 O 点，如图所 示。当在 O 点固定另一个正电荷时，小球静止在A处，细线拉力大小是其重力大小的 两倍。现将小球拉至图中 B 处（θ＝60°），放开小球让它摆动。（静电力常量为 k， g 为重力加速度）
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（1）固定在 O 处的正电荷带的电荷量为多少？
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（2）小球摆回到A处时，悬线拉力为多大？
（2） 3mg
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[能力提升]
ACD
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8. 如图所示，有一水平向左的匀强电场，电场强度大小为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＝＋1.0×10－6 C，质量m＝1.0×10－2 kg。将小球B从杆的上端N由静止 释放，小球B开始运动。（静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，取g＝10 m/s2，sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8）则：
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（1）小球B开始运动时的加速度为多大？
（1） 3.2 m/s2
解析：（1）对小球B受力分析，如图所示，开始运动时小球B受重力、A对其的库仑 力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，
由牛顿第二定律得
代入数据解得：a＝3.2 m/s2。
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（2）小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大？
（2） 0.9 m
代入数据解得：r＝0.9 m。
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9. 如图所示，一带电量为q的带正电小球用长为L的绝缘绳悬挂，匀强电场方向水平 向右。小球的质量为m，平衡时小球偏离竖直方向的夹角为θ＝37°，重力加速度为 g，sin 37°＝0.6。求：
（1）绝缘绳上的拉力为多大？
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（2）匀强电场的电场强度为多大？
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（3）若将电场方向改为竖直向上，使小球做圆锥摆运动，悬线与竖直方向的夹角仍 为θ＝37°，则小球做圆周运动的角速度为多大？
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