2024版新教材高中物理第九章靜電場及其應用專題拓展二靜電場的力的性質(zhì)課件新人教版必修第三冊

專題拓展二

靜電場的力的性質(zhì)共研·突破關鍵能力精練·落實學科素養(yǎng)共研·突破關鍵能力拓展1電場強度的計算【歸納】——————————————————○帶電體電場強度的三種計算方法對稱法對稱法實際上就是根據(jù)某些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律、物理過程或幾何圖形的對稱性進行解題的一種方法．在電場中，當電荷的分布具有對稱性時，應用對稱性解題可將復雜問題大大簡化微元法當一個帶電體的體積較大，已不能視為點電荷時，求這個帶電體產(chǎn)生的電場在某處的電場強度時，可用微元法的思想把帶電體分成很多小塊，每塊都可以看成點電荷，用點電荷電場疊加的方法計算補償法有時由題給條件建立的模型不是一個完整的模型，這時需要給原來的問題補充一些條件，組成一個完整的新模型．這樣，求解原模型的問題就變?yōu)榍蠼庑履Ｐ团c補充條件的差值問題．如采用補償法將有缺口的帶電圓環(huán)補全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a全為球面，從而將問題化難為易【典例】——————————————————○例1.如圖，電荷量為＋q的點電荷與電荷量為－Q的均勻帶電薄板相距2d，點電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心O.若圖中A點的電場強度大小為E0，方向水平向右，則圖中B點的電場強度大小為(靜電力常量為k)(

)答案：A

例2.

一半徑為R的圓環(huán)上，均勻地帶有電荷量為Q的電荷，在垂直于圓環(huán)平面的對稱軸上有一點P，它與環(huán)心O的距離OP＝L.設靜電力常量為k，關于P點的電場強度為E，下列四個表達式中正確的是(

)答案：D

例3.

均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場．如圖所示，在半球面AB上均勻分布著正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點，OM＝ON＝2R.已知N點的電場強度大小為E，靜電力常量為k，則M點的電場強度大小為(

)答案：A

答案：D

拓展2電場線與帶電粒子的運動軌跡【歸納】——————————————————○1．帶電粒子做曲線運動時，合力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，速度方向沿軌跡的切線方向．2．分析思路(1)由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場線確定靜電力的方向；(2)由靜電力和電場線的方向可判斷帶電粒子所帶電荷的正負；(3)由電場線的疏密程度可確定靜電力的大小，再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可判斷帶電粒子加速度的大?。镜淅俊鹄?.

某電場線分布如圖所示，一帶電粒子僅在靜電力作用下沿圖中虛線所示途徑運動，先后通過M點和N點，以下說法正確的是(

)A．M、N點的場強EM>ENB.粒子在M、N點的加速度aM>aNC．粒子在M、N點的速度vM>vND．粒子帶正電答案：D解析：電場線越密場強越大，根據(jù)題圖可知EM<EN，粒子在M點場強小，受到的電場力就小，加速度小，A、B錯誤；根據(jù)力指向軌跡的凹側(cè)畫出粒子的速度方向和所受電場力的方向，可知電場力與速度方向之間的夾角為銳角，速度增大，vM<vN，故C錯誤；粒子在各點所受電場力的方向與該點電場方向相同，說明粒子帶正電，故D正確．[訓練2]一帶負電荷的質(zhì)點，只在電場力作用下沿曲線abc由a運動到c，已知質(zhì)點的速率是遞減的．關于b點電場強度E的方向，圖中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)(

)解析：質(zhì)點從a運動到c，質(zhì)點的速率是遞減的，可知質(zhì)點所受電場力方向與運動方向成鈍角，又根據(jù)曲線運動條件，可知電場力方向指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，因負電荷所受電場力方向與電場強度方向相反，故圖D正確．答案：D[訓練3]如圖所示，實線為不知方向的三條電場線，從電場中M點以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子，僅在靜電力作用下的運動軌跡如圖中虛線所示．則(

)A．a(chǎn)一定帶正電，b一定帶負電B．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增大C．a(chǎn)的加速度將減小，b的加速度將增大D．兩個粒子的動能，一個增大一個減小答案：C解析：帶電粒子做曲線運動，所受靜電力的方向指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，由于電場線的方向未知，所以粒子帶電性質(zhì)不確定，故A錯誤；從題圖軌跡變化來看，帶電粒子速度與靜電力方向的夾角都小于90°，所以靜電力都做正功，動能都增大，速度都增大，故B、D錯誤；電場線密的地方電場強度大，電場線疏的地方電場強度小，所以a所受靜電力減小，加速度減小，b所受靜電力增大，加速度增大，故C正確．拓展3靜電場中的力、電綜合問題【歸納】——————————————————○1．帶電體在多個力作用下處于平衡狀態(tài)，帶電體所受合外力為零，因此可用共點力平衡的知識分析，常用的方法有正交分解法、合成法等．2．帶電體在電場中的加速問題與力學問題分析方法完全相同，帶電體的受力仍然滿足牛頓第二定律，在進行受力分析時不要漏掉靜電力．【典例】——————————————————○例5.(多選)下列圖中，絕緣細繩一端固定在天花板上，一端系一質(zhì)量為m的帶正電小球，為了使小球能靜止在圖中所示位置，可加一個與紙面平行的勻強電場，所加電場方向可能是(

)答案：BCD解析：A圖中，小球帶正電，電場強度方向水平向左，帶電小球所受的靜電力水平向左，則小球不可能靜止在圖示位置，故A錯誤；B圖中，小球帶正電，電場強度方向水平向右，帶電小球所受的靜電力水平向右，則小球可能靜止在圖示位置，故B正確；C圖中小球受斜向右上方的靜電力、豎直向下的重力及斜向左上方的細繩的拉力，三力可能平衡，故C正確；D圖中，電場強度方向向上，當qE＝mg，繩子拉力為零時，小球能靜止在圖中位置，故D正確．

3m/s2，方向沿斜面向下6m/s

6m

思維提升

[訓練4]如圖所示，用長30cm的絕緣細線將質(zhì)量為4×10－3kg的帶電小球P懸掛在O點下方，當空間有方向為水平向右，大小為1×104N/C的勻強電場時，懸線偏轉(zhuǎn)37°后小球處于靜止狀態(tài)．(g取10N/kg)(1)分析小球的帶電性質(zhì)；(2)求小球所帶的電荷量；(3)若把細線剪斷，分析小球的運動性質(zhì)．

精練·落實學科素養(yǎng)1．某電場的電場線分布如圖所示，虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運動軌跡，a、b、c是軌跡上的三個點，則(

)A．粒子一定帶負電B．粒子一定是從a點運動到b點C．粒子在c點的加速度一定大于在b點的加速度D．粒子在電場中c點的速度一定大于在a點的速度答案：C解析：做曲線運動的物體，所受合力指向運動軌跡的內(nèi)側(cè)，由此可知，帶電粒子受到的靜電力的方向為沿著電場線向左，所以粒子帶正電，A錯誤；粒子不一定是從a點沿軌跡運動到b點，也可能是從b點沿軌跡運動到a點，B錯誤；由電場線的分布可知，粒子在c點處所受靜電力較大，加速度一定大于在b點處的加速度，C正確；若粒子從c點運動到a點或b點，靜電力與速度方向成銳角，所以粒子做加速運動，若粒子從a點或b點運動到c點，靜電力與速度方向成鈍角，所以粒子做減速運動，故粒子在c點的速度一定小于在a點的速度，D錯誤．

答案：B

3．[2023·湖南邵陽高二聯(lián)考]如圖所示，兩條曲線中一條是電場線，另一條是帶電粒子P的運動軌跡，圖示時刻其速度為v，加速度為a，有以下四種說法：①bc是電場線，de是軌跡線；②bc是軌跡線，de是電場線；③此時粒子P正在做加速運動；④此時粒子P正在做減速運動．其中正確的是(

)

A.①③

B．②③C．①④D．②④答案：C解析：做曲線運動的粒子速度沿軌跡切線方向，所以de是軌跡線；粒子所受電場力沿電場線的切線方向，當粒子所受的電場力就是合力時，加速度方向和電場力的方向相同，所以bc為電場線，則①正確，②錯誤．當粒子所受合力與速度的夾角為銳角時，粒子做加速運動；當粒子所受合力與速度的夾角為鈍角時，粒子做減速運動，結(jié)合圖可知，粒子P正在做減速運動，則③錯誤，④正確．故選C.4．如圖，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狀態(tài)，則勻強電場場強的大小為(

)答案：B

5．如圖所示，長為L的絕緣輕桿一端用鉸鏈與帶電物體甲相連，另一端連接帶電小球乙，甲位于粗糙絕緣的水平面上，甲帶負電．當該區(qū)域有水平向左的勻強電場時，甲、乙和輕桿所構(gòu)成的整體保持靜止．下列判斷正確的是(

)A．乙可能帶負電B．地面對甲一定有摩擦力C．地面對甲的支持力一定等于甲、乙的重力之和D．乙可能只受兩個力的作用

答案：C解析：桿一端用鉸鏈與帶電物體甲相連，桿對乙的作用力只能沿桿，若乙?guī)ж撾?，受力?/p>