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    人教版高中物理必修第三册第9章素养培优课1电场力的性质学案+练习含答案
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    人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用综合与测试课堂教学课件ppt

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    这是一份人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用综合与测试课堂教学课件ppt,文件包含人教版高中物理必修第三册素养培优集训1电场力的性质含答案doc、人教版高中物理必修第三册第9章素养培优课1电场力的性质学案doc等2份课件配套教学资源,其中PPT共0页, 欢迎下载使用。

    素养培优课() 电场力的性质

    (教师用书独具)

    培优目标:1掌握库仑定律及适用条件,熟悉完全相同的金属小球接触后电荷分配规律。 2会对带电体进行受力分析,能求解带电体平衡与加速类问题。 3会根据带电粒子在电场中的运动轨迹,分析受力及运动的相关问题。

    考点1 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1)

    1 等量同号点电荷的电场

    (1)两点电荷连线上中点O处电场强度为零向两侧电场强度逐渐增大

    (2)两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远电场强度先变大后变小

    (3)关于中心点O对称的点电场强度等大反向

    2等量异号点电荷的电场(电场线分布如图2)

    2 等量异号点电荷的电场

    (1)两点电荷连线上沿电场线方向电场强度先变小再变大中点处电场强度最小

    (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电场强度一直减小中点处电场强度最大

    (3)关于中心点对称的点电场强度等大同向

    【典例1 如图所示ab两点处分别固定有等量异种点电荷+Q和-Qc是线段ab的中点dac的中点eab的垂直平分线上的一点将一个正点电荷先后放在dce它所受的静电力分别为FdFcFe则下列说法中正确的是(  )

    AFdFcFe的方向都是水平向右

    BFdFc的方向水平向右Fe的方向竖直向上

    CFdFe的方向水平向右Fc0

    DFdFcFe的大小都相等

    A [根据电场强度叠加原理,dce三点电场强度方向都是水平向右,正点电荷在各点所受静电力方向与电场强度方向相同,故A正确,BC错误;两点电荷连线上电场强度由ab先减小后增大,中垂线上由c到无穷远处逐渐减小,因此c点电场强度是两点电荷连线上最小的(但不为0),是中垂线上最大的,故Fd>Fc>Fe,故D错误。]

    电场线是认识和研究电场问题的有利工具,必须掌握典型电场的电场线的分布,知道电场线的切线方向与场强方向一致,其疏密可反映电场强度大小。消除对电场线的一些错误认识。

    [跟进训练]

    1两个带等量正电荷的点电荷如图所示O点为两点电荷连线的中点a点在连线的中垂线上若在a点由静止释放一个电子关于电子的运动下列说法正确的是(  )

    A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

    C [带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O处的电场强度为零,沿中垂线从O点向无穷远处电场强度先变大,达到一个最大值后,再逐渐减小到零。但a点与最大电场强度点的位置关系不能确定,电子在从a点向O点运动的过程中,当a点在最大电场强度点的上方时,加速度先增大后减小;当a点在最大电场强度点的下方时,电子的加速度则一直减小,故AB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,当到达O点时,加速度为零,速度达到最大值,故C正确;通过O点后,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受静电力方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到与a点关于O点对称的b点时,电子的速度为零。同样因b点与最大电场强度点的位置关系不能确定,故加速度大小的变化不能确定,故D错误。]

    考点2 电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析

    1几个矢量的方向

    (1)合力方向:做曲线运动的带电粒子所受合外力方向指向运动曲线的凹侧

    (2)速度方向:速度方向沿运动轨迹的切线方向

    (3)静电力方向:正电荷的受力方向沿电场线的切线方向

    2分析方法

    (1)根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向判断出带电粒子所受静电力的方向

    (2)把电场线方向静电力方向与电性相联系进行分析

    (3)把电场线的疏密和静电力大小加速度大小相联系进行分析

    【典例2 如图所示带箭头的线段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正确的是(  )

    A若粒子是从A运动到B则粒子带正电

    B若粒子是从B运动A则粒子带正电

    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

    C [根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知静电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AB错误;电场线密的地方电场强度大,所以粒子在B点受到的静电力大,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BA过程中静电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。]

    做曲线运动的物体受到的合力指向曲线凹侧,静电力方向与电场线相切,同一带电粒子在电场线密集的地方加速度大,在电场线稀疏的地方加速度小。

    [跟进训练]

    2图中实线是一簇未标明方向的电场线虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹ab是轨迹上的两点若带电粒子在运动过程中只受静电力的作用根据此图可做出正确判断的是(  )

    A带电粒子所带电荷的符号

    B电场强度的方向

    C带电粒子在ab两点的受力方向

    D带电粒子的运动方向

    C [由粒子的轨迹可知,粒子所受静电力指向曲线凹侧,在ab两点的静电力都沿着电场线指向左侧,粒子的电性和电场强度的方向都未知,无法判断,AB错,C对;能确定带电粒子受力方向,但无法确定运动方向,D错。]

    考点3 静电力与力学规律的综合应用

    处理静电场中力与运动的问题时根据牛顿运动定律再结合运动学公式运动的合成与分解等运动学知识即可解决问题与力学问题分析方法完全相同在进行受力分析时不要漏掉静电力

    【典例3 如图所示光滑固定斜面(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(sin 37°0.6cos 37°0.8g10 m/s2)求:

    (1)原来的电场强度大小;

    (2)小物块运动的加速度;

    (3)小物块2 s末的速度大小和2 s内的位移大小

    [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°

    E

    (2)当电场强度变为原来的时,小物块受到的合外力

    Fmgsin 37°qEcos 37°0.3mg

    由牛顿第二定律有Fma

    所以a3 m/s2,方向沿斜面向下。

    (3)由运动学公式,知vat3×2 m/s6 m/s

    xat2×3×22 m6 m

    [答案] (1)

    (2)3 m/s2方向沿斜面向下

    (3)6 m/s 6 m

    解决带电体在电场中综合问题的基本思路

    (1)先对处于平衡状态的带电体进行受力分析,画出受力图,然后选用合成法或分解法列方程。

    (2)在非平衡问题中,分析和解题程序与平衡问题相似,要依据牛顿第二定律列方程,有时要结合运动学公式列方程组。

    [跟进训练]

    3电荷量为q1×104 C的带正电小物块置于绝缘水平面上所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示若重力加速度g10 m/s2求:

    (1)物块的质量m

    (2)物块与水平面之间的动摩擦因数μ

    [解析] (1)由图可知,前2 s物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有qE1μmgma

    2 s后物体做匀速直线运动,由力的平衡条件有qE2μmg

    联立解得q(E1E2)ma

    由图可得E13×104 N/CE22×104 N/Ca1 m/s2

    代入数据可得m1 kg

    (2)μ0.2

    [答案] (1)1 kg (2)0.2

     

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