2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章靜電力與電場強度階段提升課學(xué)案魯科版必修3

PAGE9-第1章學(xué)問體系·思維導(dǎo)圖考點整合·素養(yǎng)提升考點電場力的性質(zhì)(難度☆☆☆)電場力的性質(zhì)的特點1.電場強度的計算公式有兩個:E=、E=k,應(yīng)用時要依據(jù)詳細狀況選用。2.電場線是形象描述電場的場強和方向的曲線,由電場的性質(zhì)確定,與放入電場中的帶電粒子無關(guān),一旦電場確定,電場線的疏密和各點的方向也就確定了。3.帶電粒子的運動軌跡由帶電粒子的初速度和所受的靜電力確定,靜電力只能確定帶電粒子的加速度大小和方向,帶電粒子的加速度方向沿著電場線的切線方向,只有電場線是直線且?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葹榱慊虺跛俣确较蚱叫杏陔妶鼍€的狀況下,帶電粒子的運動才與電場線重合;否則,不肯定重合。1.如圖所示,帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,在這條線上有A、B兩點,用EA、EB表示A、B兩處的場強,則 ()A.電場線就是帶電粒子在電場中的運動軌跡B.因為A、B在一條電場線上,且電場線是直線,所以EA=EBC.電場線從A指向B,所以EA>EBD.不知A、B旁邊電場線的分布狀況,EA、EB的大小不能確定【解析】選D。電場線不肯定與帶電粒子的軌跡重合,只有電場線是直線,帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一條直線上時電場線才與帶電粒子的軌跡重合,故A錯誤;A、B在一條電場線上,無法推斷電場線的疏密,也就無法推斷A、B兩點電場強度的大小,故B錯誤,D正確;由題可知,A、B兩點所在的電場線是直線,A、B兩點電場強度方向必定相同,場強大小不能確定,故C錯誤。2.(多選)如圖,實線表示電場線,虛線表示一帶正電粒子以肯定的初速度從M點射入電場中的運動軌跡,粒子只受電場力作用,下列推斷正確的是 ()A.帶正電粒子所受電場力的方向沿虛線的內(nèi)側(cè)B.粒子在M點的加速度大于在N點的加速度C.粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的電場力D.粒子從M點運動到N點的過程中,速度始終增大【解析】選A、C、D。由電場力方向應(yīng)指向軌跡的內(nèi)側(cè)得知,粒子所受電場力方向大致斜向左下方,即沿虛線的內(nèi)側(cè),故A正確;M點處的電場線較疏,而N點處電場線較密,則M點處的電場強度較小,粒子所受的電場力也較小,故加速度也小,故B錯誤,C正確;電場力對粒子做正功,其電勢能減小,動能增大,則知粒子在M點的動能小于在N點的動能,故粒子從M點運動到N點的過程中,速度始終增大,故D正確。3.(多選)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,僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中虛線所示,則 ()A.a肯定帶正電,b肯定帶負電B.a的速度將減小,b的速度將增大C.a的加速度將減小,b的加速度將增大D.兩個粒子的動能均增大【解析】選C、D。依據(jù)兩粒子的偏轉(zhuǎn)方向,可知兩粒子帶異性電荷,但無法確定其詳細電性,故A錯誤;由粒子受力方向與速度方向的關(guān)系,可推斷粒子做加速運動,兩粒子的速度、動能均增大,故B錯誤,D正確;從兩粒子的運動軌跡推斷,a粒子經(jīng)過的電場的電場線漸漸變得稀疏,b粒子經(jīng)過的電場的電場線漸漸變密,說明a的加速度減小,b的加速度增大,故C正確。4.如圖所示,甲、乙兩圖中實線表示半徑相同的帶電圓弧,每段圓弧為電荷分布勻稱且電荷量相同的絕緣圓弧,電性如圖所示。已知甲圖中O點場強大小為E,則乙圖中P點場強大小為 ()A.EB.EC.0D.E【解析】選D。甲圖中O點電場強度為E,乙圖圖形相當(dāng)于甲圖圖形順時針旋轉(zhuǎn)45°,再與另一甲圖中圖形疊加,所以乙圖中P點電場強度如圖所示,可視為兩個E夾角為45°疊加,兩矢量水平重量之和為(1+)E,豎直重量之和為E,則P處的電場強度為EP=E=E,故A、B、C錯誤,D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,AB是某個點電荷產(chǎn)生的電場中的一根電場線,在電場線上O點由靜止釋放一個負電荷,它僅在電場力作用下沿電場線運動,下列推斷正確的是 ()A.電場線由B指向A,該電荷做加速運動,加速度越來越小B.電場線由B指向A,該電荷做加速運動,其加速度大小改變由題設(shè)條件不能確定C.電場線由A點指向B點,電荷做勻加速直線運動D.電場線由B點指向A點,電荷做加速運動,加速度越來越大【解析】選B。僅由一條電場線是不能確定電場線的疏密狀況的,所以無法判定電場力大小改變及加速度大小改變狀況,選項A、C、D錯誤。負電荷從O點由靜止動身向B點運動,說明其所受電場力由A點指向B點,電場強度方向由B點指向A點,所以選項B正確?？键c庫侖力的理解和應(yīng)用(難度☆☆☆)庫侖力作用下的平衡問題1.庫侖力具有力的共性:(1)兩個點電荷之間相互作用的庫侖力遵守牛頓第三定律。(2)庫侖力可使帶電體產(chǎn)生加速度。(3)庫侖力可以和其他力平衡。(4)某個點電荷同時受幾個點電荷的作用時,要用平行四邊形定則求合力。2.求解涉及庫侖力的平衡問題的解題思路:點電荷平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的,只是在原來受力的基礎(chǔ)上多分析一個電場力。詳細步驟如下:3.三個自由點電荷的平衡條件及規(guī)律:“三點共線”——三個點電荷分布在同一條直線上;“兩同夾異”——正、負電荷相互間隔;“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最小;“近小遠大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。1.如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為Q的帶電小球A用絕緣細線懸掛于O點,另一個帶電量也為Q的帶電小球B固定于O點的正下方,已知線長OA為2l,O到B點的距離為l,平衡時A、B帶電小球處于同一高度,已知重力加速度為g,靜電力常量為k。則 ()A.A、B間庫侖力大小為B.A、B間庫侖力大小為2mgC.細線拉力大小為mgD.細線拉力大小為【解析】選D。由題意可知,OA=2l,OB=l。當(dāng)小球A平衡時,懸線與豎直方向夾角θ=60°,小球A的受力分析如圖:由幾何關(guān)系可知,AB的距離為:x=2lsin60°=l,依據(jù)庫侖定律,則A、B間庫侖力大小為F==,故A錯誤;依據(jù)平衡條件,有F=mgtan60°=mg,故B錯誤;設(shè)細線對小球A的拉力為T,依據(jù)受力平衡的條件可得:T==2mg或T===,故C錯誤,D正確。2.(多選)如圖所示,a、b兩個帶電小球分別用絕緣細線系住,并懸掛在O點,當(dāng)兩小球靜止時,恰好在同一水平面上,此時兩細線與豎直方向夾角α<β,可以推斷兩球 ()A.電量關(guān)系:qa=qbB.質(zhì)量關(guān)系:ma<mbC.若同時剪斷兩細線,忽視空氣阻力作用,任一時刻,a球速率小于b球速率D.若同時剪斷兩細線,忽視空氣阻力作用,a、b兩球始終處于相同高度【解析】選C、D。對小球受力分析,重力、庫侖力與拉力,兩者的庫侖力大小相等,方向相反。依據(jù)平衡條件有:mag=,mbg=由于β>α所以ma>mb由于兩者的庫侖力大小相等、方向相反,所以a球的電荷量和b球的電量大小無法推斷,故A、B錯誤;若同時剪斷兩細線,ma>mb,在水平方向上,a的加速度小于b的加速度,做變加速直線運動,小球在豎直方向上做自由落體運動,依據(jù)運動的獨立性,可知a、b兩球始終處于相同高度,且a球速率小于b球的速率,故C、D正確。3.相距為L的點電荷A、B帶電荷量分別為+4q和-q,如圖所示,今引入第三個點電荷C,使三個點電荷都處于平衡狀態(tài),則C的電荷量和放置的位置是 ()A.-q,在A左側(cè)距A為L處B.-2q,在A左側(cè)距A為處C.+4q,在B右側(cè)距B為L處D.+2q,在B右側(cè)距B為處【解析】選C。A、B、C三個電荷要平衡,三個電荷必需在一條直線上,外側(cè)兩個電荷相互排斥,中間電荷吸引外側(cè)兩個電荷,所以外側(cè)兩個電荷距離大,要平衡中間電荷的引力,外側(cè)電荷電量必需大,中間電荷電量小,所以C必需為正電,在B的右側(cè)。設(shè)C所在位置與B的距離為r,則C所在位置與A的距離為L+r,要能處于平衡狀態(tài),所以A對C的電場力大小等于B對C的電場力大小,設(shè)C的電量為Q,則有:=k解得:r=L對點電荷A,其受力也平衡,則:k=解得:Q=4q,即C帶正電,電荷量為4q,在B的右側(cè)距B為L處。故C正確,A、B、D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】1.a、b兩個帶電小球的質(zhì)量均為m,所帶的電荷量分別為+3q和-q,兩球間用一絕緣細線連接,用長度相同的另一絕緣細線將a懸掛在天花板上,在兩球所在的空間有方向向左的勻強電場,電場強度為E,平衡時兩細線都被拉緊,則平衡時兩球的位置可能是圖中的 ()【解析】選D。a帶正電,受到的電場力水平向左,b帶負電,受到的電場力水平向右。以整體為探討對象,整體所受的電場力大小為2qE,方向水平向左,受力分析如圖所示,則上面懸掛a的細線應(yīng)向左偏轉(zhuǎn),設(shè)上面的細線與豎直方向的夾角為α,則由平衡條件得tanα==;以b球為探討對象,設(shè)a、b間的細線與豎直方向的夾角為β,則由平衡條件得tanβ=,可得α=β,依據(jù)幾何學(xué)問可知,b球應(yīng)在懸點的正下方,故D正確,A、B、C錯誤。2.如圖所示,帶正電的甲球固定在足夠大的光滑絕緣水平面上的A點,其帶電荷量為Q;質(zhì)量為m、帶正電的乙球在水平面上