人教版（2019）高中物理必修第三册第9章静电场及其应用本章整合优秀课件

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本 章 整 合知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析 知识网络·系统构建本章知识可分为三个组成部分。第一部分两个基本规律,第二部分静电力的性质,第三部分静电场的应用。二、静电力的性质静电力的性质三、静电场的应用静电的防止与利用 重点题型·归纳剖析一二三四一、电场强度的叠加1.对于较大的不能视为点电荷的带电体电场中某处的电场强度,可把带电体分成很多小块,每块可以看成点电荷,用点电荷电场强度叠加的方法计算。2.存在两个或两个以上场源点电荷的空间,求解某点电场强度或比较两点电场强度大小时要用电场强度的叠加,满足平行四边形定则。【例题1】 如图所示,一个均匀的带电圆环,电荷量为+Q,半径为R,放在绝缘水平桌面上,圆心为O点,过O点作一竖直线,在此线上取一点A,使A到O点的距离为R,在A点放一检验电荷+q,则+q在A点所受的库仑力为(　　)B解析:先把带电圆环分成若干个小部分,每一小部分可视为一个点电荷,各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上的3.对称法:对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法,利用此方法分析和解决问题可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质。4.微元法:微元法就是将研究对象分割成若干微小的单元,或从研究对象上选取某一“微元”加以分析,从而可以化曲为直,使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。答案:B 二、两等量点电荷周围的电场【例题2】 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,如图所示,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处的电场强度为零,向中垂线的两边电场强度先变大,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,当a点在最大电场强度点的上方时,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点在最大电场强度点的下方时,电子的加速度一直减小,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,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受静电力的方向相反,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点对称的点时,电子的速度为零,同样因该点与最大电场强度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。【变式训练2】 如图所示,两等量异种点电荷分别固定在同一水平线上的A、B两点,竖直固定的光滑绝缘杆与AB连线的中垂线重合,C、D是绝缘杆上的两点,ACBD构成一个正方形。一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C点无初速度释放,则关于小球由C点运动到D点的过程,下列说法正确的是(　　)A.杆对小球的作用力先增大后减小B.杆对小球的作用力先减小后增大C.小球的速度先增大后减小D.小球的速度先减小后增大答案:A 解析:因直杆处于A、B的连线的中垂线上,所以直杆上所有点处的电场方向都是水平向右的,小球从C点运动到D点的过程中,电场强度先增大后减小,则静电力先增大后减小,杆对小球的作用力先增大后减小,故A正确,B错误;对带电小球进行受力分析,它受竖直向下的重力、水平向左的静电力和水平向右的弹力,水平方向上受力平衡,竖直方向上的合力等于重力,小球的加速度大小始终等于重力加速度,所以小球一直在做匀加速直线运动,故C、D错误。三、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析1.电场线并不是带电粒子运动的轨迹。电场线上各点的切线方向是电场强度方向,决定着带电粒子所受静电力的方向。2.电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件:(1)电场线是直线;(2)带电粒子只受静电力的作用,或受其他力,但合力方向沿电场线所在的直线;(3)带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。【例题3】 (多选)如图所示,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,则下列判断正确的是(　　)A.若粒子从A运动到B,则粒子带正电;若粒子从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.若粒子从B运动到A,则其加速度减小D.若粒子从B运动到A,则其加速度增大答案: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,D错误。【变式训练3】 如图所示的电场中,虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则(　　)A.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,带电粒子受到的静电力的方向为沿着电场线向左,所以粒子带正电,A错误;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点较密,电场强度较大,粒子的受力较大,加速度一定大于在b点的加速度,C正确;假设粒子从c向a运动,粒子从c到a的过程,静电力与速度成锐角,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。四、电场中的平衡及动力学问题1.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。2.选取研究对象时,要注意整体法和隔离法的灵活运用。3.带电体在电场中的加速问题:与力学问题分析方法完全相同,带电体的受力仍然满足牛顿第二定律,在进行受力分析时不要漏掉静电力。【例题4】 如图所示,电荷量分别为+q和+4q的两点电荷A、B,相距l。(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(2)3 m/s2,方向沿斜面向下(3)6 m/s　6 m