2017_2018學(xué)年高中物理第一章靜電場第3節(jié)電場電場強度和電場線教學(xué)案教科版_第1頁
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文檔簡介

1、關(guān)鍵語句1 .電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì),它對放 入其中的電荷有力的作用。2 .電場強度是用來描述電場的力的性質(zhì)的物理量, 其定義式為E= F。q3 .電場強度是矢量,電場中某點的電場強度的方 向規(guī)定為正電荷在該點所受的靜電力的方向。4 .電場線是為了形象描述電場而引入的假想的線, 是由英國物理學(xué)家法拉第首先提出的。其疏密程度 表示電場的強弱,其每點的切線方向表示該點的電 場強度的方向。5 .勻強電場中各點電場強度的大小相等、方向相 、同,其電場線是間隔相等的平行直線。深前自E學(xué)習(xí).選/不能樓高基本知識一、電場1 .電場的概念與基本性質(zhì)利忠:電荷周圉存在的一種場形式晌溝凱作用于1用場 產(chǎn)

2、斗基本性就:對場中的電荷有力的柞用2 .電場力電場對電荷的作用力。3 .靜電場靜止電荷周圍產(chǎn)生的電場。二、電場強度1 .檢驗電荷和場源電荷檢驗電荷作及 用京樓照電場是有存力及其娓弱介心情 z-Oy況的電荷電荷量很丸控驗電育不法響原電場分布e(體和很小,便于研究不同點的電鼎(2)場源電荷如果電場是由某個帶電體激發(fā)產(chǎn)生的,那么該帶電體所帶的電荷稱為場源電荷或源電 荷。2 .電場強度(1)定義:放入電場中某處的檢驗電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值。(2)公式:E= 。q(3)單位:牛每庫,符號 N/C。(4)方向:電場強度是矢量,規(guī)定某點電場強度的方向跟正電荷在該點所受的靜電力的 方向相同。負電荷

3、在電場中某點所受的靜電力的方向跟該點電場強度的方向相反。3 .真空中點電荷的場強 . Q(1)大小:E=42。(2)方向正點電荷:某點 P的場強方向沿著二者連線背離正電荷,如圖 1-3-1甲所示。A卞-E 甲- E 乙尸圖 1-3-1負點電荷:某點 P的場強方向沿著二者連線指向負電荷,如圖乙所示。三、電場線1 .概念電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線,曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向。2 .特點(1)曲線上切線方向表示該點的場強方向。(2)起始于正電荷(或無窮遠)終止于負電荷(或無窮遠),電場線不閉合。(3)任意兩條電場線不相交。(4)電場線的疏密表示場強的強弱。(5)電場線是為

4、了形象描述電場而假想的曲線,實際并不存在。3 .幾種常見典型電場的電場線電場電場線形狀簡要描述或點電荷光芒四射,發(fā)散狀史點電荷n眾矢之的,會聚狀等量正點電荷勢不兩立,相斥狀等量異種點電荷11手牽手,心連心,相吸狀勻強電場-E互相平行等間距的直線【基礎(chǔ)小題1自主思考一一判一判(1)在電場中的電荷,不論是靜止的還是運動的,都受到電場力的作用。 (,)(2)電場中某點的電荷受電場力越大,該點的場強越大。 (X)(3)將電場中某點的檢驗電荷的電量加倍,該點的場強也加倍。 (X)(4)兩條相鄰電場線之間無電場,其電場強度為零。(X )5 5) 一個點電荷所形成的電場中,不可能找出電場強度相同的兩個點。(

5、,)(6)沿電場線方向電場強度越來越小。(X)2-合作探究一一議一議(1)檢驗電荷必須具備的條件是什么?提示:電荷量要足夠小;體積要足夠小,可視為點電荷。(2)在探究電場分布時,若將檢驗電荷移走,則檢驗電荷原來所在位置的電場強度是否變化?提示:不變。(3)電場強度的定義式為 E=-,由公式可知電場中某點的場強E與F成正比,與q成反q比,你認為這種說法正確嗎?與該點是否有試探提示:這種說法錯誤。因為電場中某點的場強大小由電場本身決定,電荷無關(guān)。公式E= F只是計算電場中某點場強的一種方法。q課堂講轆設(shè)計.舉一能通類眄對電場強度的理解通知識1 .對電場強度的理解(1)公式E= F是電場強度的定義式

6、,該式給出了測量電場中某一點電場強度的方法,應(yīng) q當(dāng)注意,電場中某一點的電場強度由電場本身決定,與檢驗電荷q無關(guān)。(2)由E= F變形為F= qE,表明:電場強度 E與電荷量q的大小共同決定了靜電力的大 q小;電場強度E的方向與電荷的電性共同決定靜電力的方向;正電荷所受靜電力方向與電場強度方向相同,負電荷所受靜電力方向與電場強度方向相反。F Q, 一2 .公式E=a與E= k尸的對比 q r_ F E=- qkQE= r r區(qū)別定義式?jīng)Q7E式意義及用途給出了一種量度電場強弱的方法指明了點電荷場強大小的決定因素適用范圍一切電場真空中點電荷的電場Q或q意義q表示引入電場的檢驗(或試 探)電荷的電荷

7、量Q表示產(chǎn)生電場的場源電荷的電荷量E與其他量的關(guān)系E用F與q的比值來表示,但E 大小與F、q的大小無關(guān)E不僅用Q r來表示,且 E8Q 臥r2C通題組1.在電場中的某點放入電量為q的負電荷時,測得該點的電場強度為E,若在該點放入電量為2q的正電荷,此時測得該點的電場強度為()A.大小為E,方向和E相同B.大小為E,方向和E相反C.大小為2E,方向和E相同F(xiàn)與試探電D.大小為2E,方向和E相反解析:選A電場強度是描述電場強弱的物理量,是試探電荷所受的電場力荷所帶的電荷量q的比值,是由電場本身決定,故與試探電荷的有無、電性、電量的大小無關(guān)。故在該點放入電荷量為一 q的試探電荷時電場強度為 E,改放

8、電荷量為+ 2q的試探電荷 時電場強度仍為 E。且方向和E相同,故選 A。2.真空中,A B兩點與點電荷 Q的距離分別為和3r,則A、B兩點的電場強度大小 之比為()A. 3 : 1B. 1 : 3C. 9 : 1D . 1 : 9kQ_ _kQ_ kQ, EA9一一斛析: 選 C 由點電何電場強度公式 E= -2加4E Ea=EB= 2,故己=彳,C正確。rr3r Eb13.把一個電荷量q=- 10 6 C的試探電荷,依次放在正點電荷 Q周圍的A、B兩處,如 圖1-3-2所示,受到的電場力大小分別是Fa= 5X10 3 N, Fb= 3X10 3 N。A fl 圖 1-3-2(1)畫出試探電

9、荷在 A、B兩處的受力方向。(2)求出A B兩處的電場強度。(3)若在A、B兩處分別放上另一個電荷量為q' = + 10-5C的電荷,該電荷受到的電場力分別為多大?解析:(1)試探電荷在 A B兩處的受1Q的連線指向Q如圖中Fa、Fb所示。(2) A、B兩處的電場強度的大小分別為5X103 N/C-3Fb 3X103B=_=6 N/C =3X 10 N/Cq 10電場強度的方向與負試探電荷的受力方向相反,因此 A B兩處電場強度的方向分別沿 兩點與點電荷 Q的連線背離Q,如圖中 日、B所示。(3)當(dāng)在A、B兩處放上電荷q'時,它受到的電場力分別為Fa' = Eq'

10、; =5X103X10 5N= 5X10 2 N, Fb'=田= 3X 103X 10 5 N = 3X10 2 N。方向與電場強度的方向相同。答案:見解析考點二電場線的理解及應(yīng)用通知識1 .幾種典型電場的電場線分布特點(1)孤立的正負點電荷的電場比較項目正點電荷負點電荷電場線形狀米電場特點離點電荷越近,電場線越密集,場強越大;以點電荷為中心的球面上各點, 電場線處處與球回垂直;場強大小處處相等,方向各不相同電場方向由正點電荷指向無窮遠由無窮遠指向負點電荷(2)兩點電荷的電場比較項目等量同種點電荷等量異種點電荷電場線圖示1連線中點O處的場強由O沿中垂線向外場強的變化為零方向沿中垂線背高

11、中點 Q大小先增大后減小在中重或上取大, 在十之間的連線上最小方向垂直于中垂線指向負電荷一側(cè),大小逐漸減小關(guān)于O點對稱白兩點A與A'、B與B,場強的關(guān)系等大、反向等大、同向(3)點電荷與導(dǎo)體板形成的電場:電場線分布如圖1-3-3所示。它是一個關(guān)于垂直于導(dǎo)體板且過點電荷的直線對稱的立體圖,其特點為:導(dǎo)體表面的電場線一定垂直于導(dǎo)體表面,所以在導(dǎo)體表面移動點電荷時,電場力不做功。(4)勻強電場:電場線分布如圖1-3-4所示。其電場線是互相平行且等間距的直線。圖 1-3-42.電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的比較電場線運動軌跡客觀性電場中并不存在,是為研究電場粒子在電場中的運動軌跡是客觀存

12、在的方便而人為引入的切線意義曲線上各點的切線方向即為該點的電場強度方向,同時也是正 電何在該點的受力方向,即正電 何在該點廣生加速度的方向軌跡上每一點的切線方向即為粒子在該 點的速度方1可,但加速度的方向與速度 的方向不相同只在電場力作用卜一者重合的條件(1)電場線是直線(2)帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線通方法典例(多選)如圖1-3-5所示是一簇未標(biāo)明方向、由單一點電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用,根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子()圖 1-3-5A.與場源電荷的電性相同B.在a、b兩點所受電場力

13、大小 Fa>FbC.在a、b兩點的速度大小 va>vbD.在a、b兩點的動能Ra<E<b思路點撥信f場強E的打電場力F的大二卜| 1 1/|電電_線|、|方向未 |一|場源電荷電性無法判斷1 |電,性異同 /運動軌速f彎曲方向>受力方向f加速減速XI動能大小解析根據(jù)帶電粒子的運動軌跡可知, 帶電粒子所受電場力的方向跟電場線共線, 指 向曲線彎曲的內(nèi)側(cè),由此可知,帶電粒子與場源電荷電性相反,選項A錯誤;a點電場線比b點密,所以a點場強較大,帶電粒子在 a點所受電場力較大,選項 B正確;假設(shè)帶電粒子由a點運動到b點,所受電場力方向與速度方向之間的夾角大于90。,電場力

14、做負功,帶電粒子的動能減少,速度減小,即Ea>E<b, va>vb,同理可分析帶電粒子由 b點運動到a點時也有&a>Eb, Va>Vb,故選項 C正確,D錯誤。答案BC怎樣根據(jù)電場線和粒子的運動軌跡判斷運動情況?i在電場線與粒子運動軌跡的交點處確定速度方向和電場力方向(或電場力的反方向):軌i!跡上該點切線的方向為速度方向,電場線上該點切線的方向為電場力的方向或其反方向,然!、, !i后根據(jù)力指向軌跡的凹側(cè)的特點, 確定電場力的方向,進一步根據(jù)力與速度間的夾角判斷粒 j -!子加速還是減速。I J口通題蛆1 .一個負點電荷的電場線分布如圖1-3-6所示,A

15、 B是電場中的兩點,8和Eb分別表示A、B兩點電場強度的大小,關(guān)于 Ea和Eb的大小關(guān)系,下列說法正確的是 (圖 1-3-6A. Ea>BB. Ea= EbC. Ea<EbD.無法比較Ea和B的大小解析:選A電場線的疏密表示電場強度的強弱,由于A點的電場線密,所以 A、B兩點電場強度的大小關(guān)系為Ea>Eb,故A正確,B、C、D錯誤。2 .(多選)如圖1-3-7中帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,在這條電場線上有A B兩點,用Ea、Eb表示A、B兩處的場強大小,則()A B圖 1-3-7A. A、B兩點的場強方向相同B.電場線從 A指向B,所以Ea>EbC. A B同

16、在一條電場線上,且電場線是直線,所以Ea= EbD.不知A B附近的電場線分布狀況,Ea、Eb的大小不能確定解析:選 AD根據(jù)電場線的物理意義,線上各點的切線方向表示該點的場強方向,對。因題中的電場線是直線,所以 A B兩點的場強方向相同,都沿著電場線向右。因為電 場線的疏密程度反映了場強的大小,但由于題中僅畫出一條電場線,不知道A、B附近電場線的分布情況,所以無法確定EA和Eb的大小,日C錯,D正確。3.實線為三條未知方向的電場線,從電場中的M點以相同的速度飛出 a、b兩個帶電粒子,a、b的運動軌跡如圖1-3-8中的虛線所示(a、b只受電場力作用),則()圖 1-3-8A. a一定帶正電,b

17、一定帶負電B.電場力對a做正功,對b做負功C. a的速度將減小,b的速度將增大D. a的加速度將減小,b的加速度將增大解析:選D由于電場線方向未知,故無法確定a、b的電性,A錯;電場力對a、b均做正功,兩帶電粒子動能均增大,則速度均增大,B、C均錯;a向電場線稀疏處運動,電場強度減小,電場力減小,故加速度減小,b向電場線密集處運動,故加速度增大,D正確。考點三電場強度的疊加問題*通知識1 .電場的疊加原理電場具有疊加性,幾個電場同時占據(jù)一個空間, 從而形成疊加電場。 由于電場強度是矢 量,因此疊加電場的場強與各獨立電場的場強之間應(yīng)滿足平行四邊形定則。2 .等量點電荷形成的電場的疊加等量異種點電

18、荷等量同種點電荷4通方忠典例(2015 山東高考)直角坐標(biāo)系xOy中,M N兩點位于x軸上,G H兩點坐標(biāo) 如圖1-3-9所示。M N兩點各固定一負點電荷,一電量為 Q的正點電荷置于 O點時,G點處 的電場強度恰好為零。 靜電力常量用k表示。若將該正點電荷移到 G點,則H點處場強的大 小和方向分別為()圖 1-3-93kQA.4aQ, ?gy軸正向3kQB.3kQ('gy軸負向5kQ、一、一。4孑,沿y軸正向5kQ -一D.石,沿y軸負向Q 一 一 ,一, 一.解析處于O點的正點電荷在 G點處廣生的場強 Ei = k=,萬向沿y軸負向;又因為G aQ 一 一點處場強為零,所以M N處兩

19、負點電荷在G點共同廣生的場強巳=日=憶,萬向沿y軸正向;根據(jù)對稱性,M N處兩負點電荷在QH點共同廣生的場強 E=E=C,萬向沿y軸負向; a將該正點電荷移到G處,該正點電荷在H點產(chǎn)生的場強E4= kQ 、- j 一 而,萬向沿y,所y軸負向。,M3kQ 、,以H點的場強E= E3一日=后,萬向沿答案B計算電場強度的四種方法用定義式E=一求解 q常附于涉及試探電荷或帶電體的受力情況,、Q用公式E= k-2求斛r僅適用于真空中的點電荷產(chǎn)生的電場利用疊加原理求解常用于涉及空間的電場是由多個電荷共同產(chǎn)生的情景利用平衡條件求解常用于非點電荷所形成的電場中帶電體的平衡問題Z OH B勻速飛過,U通題組1

20、.如圖1-3-10所示,一個電子沿等量異種點電荷連線的中垂線由電子的重力不計,電子除受電場力以外, 受到的另一個力的大小和方向的變化情況為()圖 1-3-10A.先變大后變小,方向水平向左B.先變大后變小,方向水平向右C.先變小后變大,方向水平向左D.先變小后變大,方向水平向右解析:選B ZOB,場強先變大后變小,方向水平向右,所以電子受到的電場力先 變大后變小,方向水平向左。又電子處于受力平衡狀態(tài),故另一個力應(yīng)是先變大后變小,方向水平向右。故選項 B正確。2.如圖1-3-11所示,真空中xOy平面直角坐標(biāo)系上的 ABC三點構(gòu)成等邊三角形,邊長 L= 2.0 m。若將電荷量均為 q = + 2

21、.0 X106 C的兩點電荷分別固定在 A、B點,已知靜電力 常量 k=9.0X10 9 Nl- m2/C2,求:y/m / / / $ -I門 1 x/m圖 1-3-11(1)兩點電荷間的庫侖力大小;(2) C點的電場強度的大小和方向。2q解析:(1)根據(jù)庫侖定律,A B兩點處的點電荷間的庫侖力大小為F=皚代入數(shù)據(jù)得F= 9.0 X10 3 No (2) A、B兩點處的點電荷在 C點產(chǎn)生的場強大小相等,均為E= kq2 A、B兩點處的點電荷形成的電場在C點的合場強大小為E= 2E)cos 30 ° 由式并代入數(shù)據(jù)得E= 7.8 X 10 3 N/C場強E的方向沿y軸正方向。答案:(

22、1)9.0 X10 3 N(2)7.8 X103 N/C 方向沿y軸正方向課后層級訓(xùn)練.步步提升能力基礎(chǔ)題熟1 .最早提出用電場線描述電場的物理學(xué)家是()A.牛頓B.伽利略C.法拉第D .阿基米德解析:選C電場線是由英國物理學(xué)家法拉第首先提出用來形象描述電場的,故 C對。2 .下列關(guān)于電場的敘述中正確的是()A.以點電荷為圓心,r為半徑的球面上,各點的場強都相等B.正電荷周圍的場強一定比負電荷周圍的場強大C.取走電場中某點的試探電荷后,該點的場強為零D.試探電荷在電場中某點所受電場力的方向與該點電場的方向不一定相同解析:選D以點電荷為圓心的球面,各點場強方向不同,A錯;沒有限定條件的情況下,無

23、法比較電荷周圍場強的大小,B錯;電場中某點的場強與試探電荷無關(guān),C錯;正電荷受電場力的方向與場強方向相同,負電荷則相反,D正確。3 .下列關(guān)于電場強度的說法中,正確的是()A.公式E= F只適用于真空中點電荷產(chǎn)生的電場 qB.由公式E= F可知,電場中某點的電場強度 E與試探電荷在電場中該點所受的電場力 q成正比C.在公式FnkQQ2中,kQ2是點電荷Q產(chǎn)生的電場在點電荷 Q處的場強大小;而kQ是 r rr點電荷Q產(chǎn)生的電場在點電荷 Q處的場強的大小D.由公式E= kQ可知,在離點電荷非常近的地方(-0),電場強度E可達無窮大解析:選C電場強度的定義式 E=-適用于任何電場,故選項A錯誤;電場

24、中某點的電q場強度由電場本身決定,與電場中該點是否有試探電荷或引入的試探電荷所受的電場力無關(guān),故選項B錯誤;公式E= kQ是點電荷產(chǎn)生的電場中某點場強的計算式,當(dāng) 一0時,所謂的“點電荷”已不存在,該公式不再適用,故選項D錯誤。應(yīng)選Co4 .某電場的電場線如圖1所示,僅受電場力作用的同一點電荷分別運動到圖中所給的MN上,點電荷的加速度大小為a環(huán)口 aN,由圖可知()圖1A. aM>aNC. aM= aNB . aM<aND .無法比較aM和aN的大小解析:選A由電場線的分布可知,電場線在M點較密,所以在 M點的電場強度大,點電荷在M點時受到的電場力大,所以由牛頓第二定律可知點電荷在

25、M點加速度大,故A正確,日C、D錯誤。5 .在x軸上的兩個點電荷,一個帶正電荷Q,另一個帶負電荷 Q,且Q=2Q,用Ei、E2分別表示兩個點電荷產(chǎn)生的場強大小,則在x軸上()A.日=巳的點只有一處,該點合場強為零B. Ei=E的點有兩處,一處合場強為零,另一處合場強為2EC. Ei=E的點有三處,其中兩處合場強均為零,另一處合場強為2ED. Ei=E的點有三處,其中一處合場強為零,另外兩處合場強均為2E解析:選B在兩個點電荷之間可以找到一點使場強大小E =巳由于Q與Q電性相反,該點處場強方向相同, 合場弓II為2E2;在Q、Q的連線的延長線上的 Q 一側(cè)可以找到另一點, 場強大小相等且方向相反

26、,合場強為零。故選項B正確。6 . 一帶負電荷的質(zhì)點,在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c,已知質(zhì)點的速率是遞減的。關(guān)于 b點電場強度 E的方向,下列圖示中可能正確的是 (虛線是曲線在 b點的切 線)()ABC>解析:選 D因為質(zhì)點的速率是遞減的,因此電場力的方向與速度方向的夾角應(yīng)大于90。,又質(zhì)點所帶的電荷是負電荷,場強方向應(yīng)與質(zhì)點受到的電場力方向相反,故選項D正確。二、易借題口日月7 .(多選)如圖2所示,金屬板帶電量為+ Q質(zhì)量為m的金屬小球帶電量為+ q,當(dāng)小 球靜止后,懸掛小球的絕緣細線與豎直方向間的夾角為a,小球與金屬板中心 O恰好在同一條水平線上,且距離為 L。下列說法正

27、確的是( )圖2A. +Q在小球處產(chǎn)生的場強為 Ei = FB. +Q在小球處產(chǎn)生的場強為 Einmgan-kqC. +q在O點廣生的場強為 巳=匚D. +q在O點產(chǎn)生的場強為 .gan -QkQ_解析:選BC金屬板不能看做點電荷,在小千處產(chǎn)生的場強不能用 E= ?f算,故 AF.rmgan錯誤;根據(jù)小球處于平衡得小球受電場力F= mgan ”,由E=-#:日=一,B正確;q q小球可看做點電荷,在 O點產(chǎn)生的場強 巳=號,C正確;根據(jù)牛頓第三定律知金屬板受到小球的電場力大小為 F= mgan a ,但金屬板不能看做試探電荷,故不能用E= F求場強,D錯Q誤。8 .把質(zhì)量為 M的正點電荷放在電

28、場中無初速度釋放,不計重力,則以下說法正確的是()A.點電荷的軌跡一定和電場線重合B.點電荷的速度方向總是與所在處的電場線方向一致C.點電荷的加速度方向總是與它所在處的電場線的切線方向重合D.點電荷將沿電場線切線方向拋出做拋物線運動解析:選C僅當(dāng)電場線為直線時,正點電荷無初速度釋放后,電荷的運動軌跡才可能 和電場線重合,A錯誤。點電荷的速度方向不一定與所在處的電場線方向一致,如電場線為 曲線時,B錯誤。由牛頓第二定律知,加速度方向與合外力方向一致,而正點電荷在電場中 所受靜電力方向與電場線的切線方向重合,C正確。點電荷受靜電力作用,無初速度釋放,一定沿靜電力方向加速運動,一定不做拋物線運動,D

29、錯誤。三、能力題與通9 .(多選)如圖3甲所示為某一點電荷 Q產(chǎn)生的電場中的一條電場線,A、B為電場線上的兩點,一電子以某一速度沿電場線由A運動到B的過程中,其速度一時間圖像如圖乙所示,則下列敘述正確的是()A.電場線方向由 A指向BB.場強大小EA>EbC. Q在A的左側(cè)且為負電荷D. Q可能為負電荷,也可能為正電荷解析:選BC由于A到B的過程中速度增加,根據(jù)動能定理可知,電場力對負電荷做正功,所以電場線的方向由 B指向A, A錯誤;由圖乙可知,電荷做加速度減小的加速運動, 所以由A運動到B的過程中,由牛頓第二定律可知, 電場力在減小,由F= Eq知,E在減小, 所以EA>Eb,

30、 B正確;由以上分析知 Q在A的左側(cè)且為負電荷,C正確,D錯誤。10 .(多選)如圖4所示,一絕緣光滑圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強電場中,圓環(huán)半徑為R,場弓雖為E,在與環(huán)心等高處放有一帶正電的小球,質(zhì)量為 mi電量為q,由靜止開始沿軌 道運動,下述說法正確的是 ()圖4A.小球在運動過程中機械能守恒11 小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大3 mg+ qE R -mC.小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為m/qED.要使小球能到達最高點,小球初速度至少應(yīng)為解析:選BD小球運動過程中電場力做功,機械能不守恒,故 A錯誤。小球從最高點到最低點的過程中, 合力做正功最多,則根據(jù)動能定理得知,動能增加最大,所以小球

31、經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大,故B正確。小球從最高點到最低點的過程,根據(jù)動能定理得:(mg21 o .mv 一、. + qE)R= 2mv又由N- mg- qE= -百,聯(lián)立解得 N= 3( mg qE),故C錯灰。小球恰能經(jīng)過取2 mv 局點時,根據(jù)牛頓第二定律可知:m/qE= ;從起點到最局點,根據(jù)動能定理可得:R(m/ qE) R= 1mv2;mv; 聯(lián)立解得 V0=、/3mg+ qE-R,選項 D正確。 22m11.如圖5所示,以O(shè)為圓心、r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點分別為a、b、c、d,空間有與x軸正方向相同的勻強電場 E,同日在O點固定一個電荷量為+ Q的點電荷,如果把一 個帶電荷量為一

32、q的試探電荷放在c點,則恰好平衡,那么勻強電場的電場強度大小為多少?解析:圖示空間有勻強電場和點電荷形成的電場,任何一點的電場強度都是兩個電場在Qq 一該處電場強度的合電場強度。由帶電荷量為一q的試探電荷在c點處于平衡可得:k(q= qE, kQ解得勻強電場的電場強度大小為:E= S=故在a點,點電荷電場強度方r由正點電荷形成的電場場強方向從圓心沿半徑方向向外,向沿x軸正方向;在b點,點電荷電場強度方向沿 y軸負方向。在a點,實際場強為兩個等大、同方向電場的合場強,即Es=2kQ在b點,實際場強為兩個等大、互相垂直的電場的合場強,即E-WE? 2 or:kQ 2kQ上始 r r r12.電荷量

33、為 q=1xi0 4 C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上,所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場,電場強度以及物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖6所示。若重力加速度E的大小與時間t的關(guān)系,2g 取 10 m/s ,求:0物塊的質(zhì)量n(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)解析:(1)由v -t圖像可知,前2 s物塊做勻加速直線運動,由牛頓第二定律有qE mg= ma2 s后物塊做勻速直線運動,由平衡條件有 qE= mg聯(lián)立得 q(Ei E) = ma由E-t圖像和v-t圖像可得E = 3X104 N/C , E2=2x 104 N/C , a= 1 m/s2代入數(shù)據(jù)可解得 m= 1 kg 0 - 44q

34、E 1X10 X2X10 (2) it = 0.2 omg 1X10答案:(1)1 kg (2)0.2重難點強化練(一)電場力的性質(zhì)1 . A、B兩個帶同種電荷的絕緣金屬小球,半徑為 r,球心相距3r, A帶電荷量 Q, B帶電荷量Q,則A B間相互作用力()A.無法確定B等于孚C.大于kQQ-372解析:選d如果是點電荷,作用力f= kQQ 2,這兩個小球不能視為點電荷,且是同31種電荷,根據(jù)同種電荷相斥的理論,兩球電荷分布肯定都在小球的兩側(cè),電荷之間的距離應(yīng)該大于球心之間的距離3r,所以實際作用力應(yīng)該小于F= "乙故選D。312 .三個相同的金屬小球 1、2、3分別置于絕緣支架上

35、,各球之間的距離遠大于小球的 直徑。球1的帶電量為q,球2的帶電量為nq,球3不帶電且離球1和球2很遠,此時球1、2之間作用力的大小為 F。現(xiàn)使球3先與球2接觸,再與球1接觸,然后將球3移至遠處,此時1、2之間作用力的大小仍為 F,方向不變。由此可知()A. n = 3n= 4C. n = 5n= 6解析:選D 設(shè)1、2兩小球之間的距離為r,球3和它們沒有接觸前,由庫侖定律有Fkq x nq,一一 n,一一n+ 2-qp-;接觸后,球 2帶電荷量為nq,球1帶電荷量為一廠q,由庫侖定律有F=n n + 2 kq2 .一t-2, 聯(lián)立上面兩式解得 n=6, 選項 D正確。8r3 .兩個等量點電荷

36、 P、Q在真空中產(chǎn)生電場的電場線 (方向未標(biāo)出)如圖1所示。下列說 法中正確的是()圖1A. P、Q是兩個等量正電荷B. P、Q是兩個等量負電荷C. P、Q是兩個等量異種電荷D. P、Q產(chǎn)生的是勻強電場解析:選C根據(jù)電場線的特點,從正電荷出發(fā)到負電荷終止,可以判斷R Q是兩個等量異種電荷,所以 A、B錯誤,C正確。勻強電場的電場線應(yīng)該是平行的直線,所以 D錯 誤。4 .(多選)兩個帶等量正電的點電荷,固定在圖 2中a、b兩點,ab=L, MN ab連線的中垂線,交直線 ab于O點,A為MNh的一點,取無限遠處的電勢為零。一帶負電的試探 電荷q,僅在靜電力作用下運動,則 ()L號一中一年|>

37、;圖2A.若q由A點向O點運動的過程中,加速度先增大后減小B.若在A點給q一個合適的初速度,它可以做勻速圓周運動C. q由A點向O點運動時,其動能逐漸增大D.若q從A點由靜止釋放,其將以 O點為對稱中心做往復(fù)運動解析:選BCD根據(jù)等量同種電荷的電場線分布規(guī)律可知,從O到M無窮遠)電場強度先增大后減小,故若q由MN1線上的A點向O點運動的過程中,加速度可能先增大后減小, 也可能一直減小,選項 A錯誤;因為在以 O為圓心的中垂面上,電場線背離 O點,故若在 A 點給q一個合適的初速度,則此負電荷所受的電場力方向指向 O點,則它可以做勻速圓周運 動,選項B正確;q由A點向O點運動時,電場力做正功,其

38、動能逐漸增大,選項C正確;若q從A點由靜止釋放,則電荷先向O點加速運動,然后向下遠離 O點做減速運動,減到零 后返回,這樣將會在以 O點為對稱中心做往復(fù)運動,選項 D正確。5.(多選)在圖3中,實線是勻強電場的電場線,虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域 時的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點,若帶電粒子在運動中只受電場力作用,則由此圖可 作出的判斷是()圖3A.帶電粒子帶負電荷B.帶電粒子帶正電荷C.帶電粒子所受電場力的方向向左D.帶電粒子做勻變速運動解析:選ACD因帶電粒子只受電場力作用而做曲線運動,如題圖所示,電場力指向曲 線內(nèi)側(cè),即電場力的方向與場強方向相反,粒子必帶負電;因粒子在勻強電場中運

39、動,故粒子所受電場力為恒力,做勻變速運動。6.一個正點電荷 Q固定在正方形的一個角上, 另一個帶電粒子射入該區(qū)域時,恰好能經(jīng)過正方形的另外三個角 a、b、c,如圖4所示,則有()A.根據(jù)軌跡可判斷該帶電粒子帶正電B. a、b、c三點場強大小之比是 1 : 2 : 1C.粒子在a、b c三點的加速度大小之比是 2 : 1 : 2D. a、c二點的電場強度相同解析:選C帶電粒子受到的電場力指向軌跡的內(nèi)側(cè),根據(jù)軌跡彎曲方向可知粒子與固 定的電荷Q是異種電荷,它們之間存在引力, 故該帶電粒子帶負電,故 A錯誤。根據(jù)幾何知 識可知a、b、c三點到Q的距離之比為ra : rb : rc= 1 :,2 :

40、1,根據(jù)點電荷場強公式 E= kQ,得a、b、c三點場強大小之比是 2 : 1 : 2,故B錯誤。根據(jù)牛頓第二定律得:a=qE,aaE,則知粒子在a、b、c三點的加速度大小之比是 2 : 1 : 2,故C正確。a、c兩點的電場強度大小相等,但方向不同,所以電場強度不同,故D錯誤。7.如圖5所示,在光滑絕緣水平面上,三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上;a、b帶正電,電荷量均為 q, c帶負電。整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中。已知靜電力常量為k。若三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),則勻強電場場強的大小為-o3kqB. 12F一等c3kq解析:選B以小球c為研究對象,其受力如圖所示,其中C. 1 2由平衡條件得:2F庫cos 30 ° = Eq口 口3kqqc3kq即:v l 2= Ecc, E=早上此時a的受力如圖所示,即 qc= 2q即當(dāng)qc=2q時a可處于平衡狀態(tài),同理 b亦恰好平衡,故選項 B正確。8.如圖6所示,M N和P是以MNK/直徑的半圓弧上的三點,O點為半圓弧的圓心,/MOP 60 o電荷量相等、 符號相反的兩個點電荷分別置于M N兩點,這時O點電場強度的大小為Ei;若將N點處的點電荷移至 P點,則O點的場強大小變?yōu)?E2, E與E之比為()圖6A. 1

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