2017-2018学年高中物理 专题一 电场力的性质学案 新人教版选修3-1

专题一 电场力的性质一、库仑定律与库仑力作用下的平衡1库仑定律Fk适用于真空中两个点电荷当r0时，公式不再适用2库仑力作用下的平衡问题(1)特点：F合0(2)分析方法同一直线上三个自由电荷的平衡电荷间的关系：“三点共线”、“两大夹小”、“两同夹异”、“近小远大”不共线力作用下的平衡用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等复习过关1在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点)，如图1所示若它们恰能处于平衡状态，那么这三个小球所带电荷量及电性的关系，下面情况可能的是()图1A9、4、36B4、9、36C3、2、8D2、3、6答案A解析根据“两同夹异”“两大夹小”可知，B、C、D错误，A正确2(多选)A、B两带电小球，质量分别为mA、mB，用绝缘不可伸长的细线如图2悬挂，静止时A、B两球处于相同高度若B对A及A对B的库仑力分别为FA、FB，则下列判断正确的是()图2AFAFBB细线AC对A的拉力FTAC细线OC的拉力FTC(mAmB)gD同时烧断AC、BC细线后，A、B在竖直方向的加速度相同答案CD解析对小球A受力分析，受重力、库仑力、拉力，如图所示，两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，与两个球带电荷量是否相等无关，故A错误；根据平衡条件有：mAgFTAcos30，因此FTAmAg，故B错误；由整体法可知，细线的拉力等于两球的重力，故C正确；同时烧断AC、BC细线后，A、B在竖直方向只受重力，所以加速度相同，故D正确二、电场强度及其叠加1场强的公式EE2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(3)注意事项弄清场源电荷是正电荷还是负电荷弄清求哪一点的场强，各场源电荷在该点产生场强的大小和方向明确场强是矢量，矢量的合成满足平行四边形定则复习过关3.如图3所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30角关于a、b两点场强大小Ea、Eb的关系，以下结论正确的是()图3AEaEbBEaEbCEaEbDEa3Eb答案D解析由题图可知，rbra，再由E可知，3，故D正确4.图4中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷q、q、q，则该三角形中心O点处的场强为()图4A.，方向由C指向OB.，方向由O指向CC.，方向由C指向OD.，方向由O指向C答案B解析每个点电荷在O点处的场强大小都是E，画出矢量叠加的示意图，如图所示，由图可得O点处的合场强为E合2E，方向由O指向C.B项正确5.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()图5AA点的场强大小为BB点的场强大小为EkCD点的场强大小不可能为0DA、C两点的场强相同答案A三、电场线的应用1电场线的应用(1)判断电场强度的大小电场线越密的地方电场强度越大，电场线越疏的地方电场强度越小(2)判断电场力的方向电场线上某点的切线方向为电场强度的方向正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受的电场力方向与电场强度方向相反(3)判断电势高低沿着电场线的方向电势逐渐降低(4)电场线与等势面垂直电场线与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面2电场线与电荷运动的轨迹(1)电荷运动的轨迹与电场线一般不重合若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：电场线是直线电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行(2)由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切由电场线的疏密判断加速度大小由电场力做功的正负判断粒子动能的变化复习过关6(多选)某静电场中的电场线如图6所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是()图6A粒子必定带正电荷B由于M点没有电场线，粒子在M点不受电场力的作用C粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D粒子在M点的动能小于在N点的动能答案ACD解析根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定粒子受电场力的方向沿电场线方向，故此粒子带正电，A选项正确由于电场线越密，电场强度越大，粒子受到的电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此粒子在N点加速度大，B选项错误，C选项正确粒子从M点运动到N点，电场力做正功，根据动能定理得此粒子在N点的动能大，故D选项正确7实线为三条方向未知的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图7中的虚线所示(a、b只受电场力作用)，则 ()图7Aa一定带正电，b一定带负电B电场力对a做正功，对b做负功Ca的速度将减小，b的速度将增大Da的加速度将减小，b的加速度将增大答案D解析由于电场线的方向未知，故无法确定a、b的电性，A错；电场力对a、b均做正功，两带电粒子动能均增大，则速度均增大，B、C均错；a向电场线稀疏处运动，电场强度减小，电场力减小，故加速度减小，b向电场线密集处运动，电场强度增大，电场力增大，故加速度增大，D正确8.如图8所示，一电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度取g，sin370.6，cos370.8.求：图8(1)水平向右的匀强电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来的，物块的加速度是多大；电场强度变化后物块下滑距离L时的动能答案(1)(2)0.3g0.3mgL解析(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力分析如图所示，则有FNsin37qEFNcos37mg由可得E.(2)若电场强度减小为原来的，即E由牛顿第二定律得mgsin37qEcos37ma可得a0.3g.电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得mgLsin37qELcos37Ek0可得Ek0.3mgL.6