高三物理一輪復(fù)習(xí)課件（人教版）：電場的力的性質(zhì)

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第2節(jié)電場的力的性質(zhì) 考點(diǎn)1 用疊加原理求電場強(qiáng)度和電場力 例1 如圖6 2 1所示 兩等量異號(hào)的點(diǎn)電荷相距為2a M與兩點(diǎn)電荷共線 N位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)到M和N的距離都為L 且L a 略去 a L n n 2 項(xiàng)的貢獻(xiàn) 則兩點(diǎn)電荷的合電場在M和N點(diǎn)的強(qiáng)度 A 大小之比為2 方向相反B 大小之比為1 方向相反C 大小均與a成正比 方向相反D 大小均與L的平方成反比 方向相互垂直 圖6 2 1 切入點(diǎn) 點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式 電場強(qiáng)度的疊加原理 答案 AC點(diǎn)評(píng) 求多個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場 關(guān)鍵在于明確每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)形成的電場的大小和方向 再應(yīng)用矢量合成的方法求合場強(qiáng) 本題對(duì)三角函數(shù) 矢量合成 高階小量的忽略等 數(shù)學(xué)運(yùn)算要求較高 運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題是高考的基本要求之一 要強(qiáng)化這方面的訓(xùn)練 考點(diǎn)2 電場線與電場強(qiáng)度 電勢差的綜合應(yīng)用 例2 如圖6 2 2所示 一電場的電場線分布關(guān)于y軸 沿豎直方向 對(duì)稱 O M N是y軸上的三個(gè)點(diǎn) 且OM MN P點(diǎn)在y軸的右側(cè) MP ON 則 A M點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高B 將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn) 電場力做正功C M N兩點(diǎn)間的電勢差大于O M兩點(diǎn)間的電勢差D 在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子 該粒子將沿y軸做直線運(yùn)動(dòng) 圖6 2 2 切入點(diǎn) 電場線與電場強(qiáng)度 電勢 等勢線的關(guān)系 解析 由圖和幾何關(guān)系可知M和P兩點(diǎn)處在不同等勢線上而且有 M P A對(duì) 將負(fù)電荷由O點(diǎn)移到P點(diǎn)要克服電場力做功 即電場力做負(fù)功 B錯(cuò) 根據(jù) O到M的平均電場強(qiáng)度大于M到N的平均電場強(qiáng)度 所以有UOM UMN C錯(cuò) 從O點(diǎn)釋放帶正電粒子后 電場力做正功 該粒子將沿y軸做加速直線運(yùn)動(dòng) 答案 AD點(diǎn)評(píng) 本題考查電場線 電場強(qiáng)度 電勢 等勢線以及帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 題型一 求帶電體產(chǎn)生的場強(qiáng) 例3 如圖6 2 3所示 均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q 半徑為R 圓心為O P為垂直于圓環(huán)平面的對(duì)稱軸上的一點(diǎn) OP L 求P點(diǎn)的場強(qiáng) 圖6 2 3 點(diǎn)評(píng) 任何帶電體分割成許多足夠小的部分之后 每個(gè)足夠小的部分就可以視為點(diǎn)電荷 求出每個(gè)點(diǎn)電荷的電場 再根據(jù)電場疊加原理就可以求出帶電體產(chǎn)生的合場強(qiáng) 這種把帶電體分割成點(diǎn)電荷的方法 就是前面力學(xué)中常用的 微元法 題型二 帶電體在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng) 例4 如圖6 2 4甲 在水平地面上固定一傾角為 的光滑絕緣斜面 斜面處于電場強(qiáng)度大小為E 方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場中 一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端 整根彈簧處于自然狀態(tài) 一質(zhì)量為m 帶電量為q q 0 的滑塊從距離彈簧上端為s0處靜止釋放 滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變 設(shè)滑塊與彈簧接觸過程沒有機(jī)械能損失 彈簧始終處在彈性限度內(nèi) 重力加速度大小為g 1 求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間t1 2 若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中最大速度大小為vm 求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm的過程中彈簧的彈力所做的功W 圖6 2 4 3 從滑塊靜止釋放瞬間開始計(jì)時(shí) 請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中速度與時(shí)間關(guān)系v t圖象 圖中橫坐標(biāo)軸上的t1 t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸 第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻 縱坐標(biāo)軸上的v1為滑塊在t1時(shí)刻的速度大小 vm是題中所指的物理量 本小題不要求寫出計(jì)算過程 3 如圖 點(diǎn)評(píng) 在考慮電場力 電場力做功之后 此類問題就轉(zhuǎn)化為一個(gè)力學(xué)綜合問題 分析方法與力學(xué)綜合問題的分析方法相同 1 2011 全國 一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn) 在電場力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c 已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的 關(guān)于b點(diǎn)電場強(qiáng)度E的方向 下列圖示中可能正確的是 虛線是曲線在b點(diǎn)的切線 D 解析 根據(jù)負(fù)電荷受電場力方向與場強(qiáng)方向相反 結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)受力特點(diǎn)可知 電場力一定指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè) 可知選項(xiàng)A C錯(cuò)誤 根據(jù)質(zhì)點(diǎn)速率遞減可知電場力方向一定與速度方向即曲線的切線方向成鈍角 可知選項(xiàng)D正確 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 2 2011 上海 電場線分布如圖6 2 5所示 電場中a b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為已知Ea和Eb 電勢分別為 a和 b 則 A Ea Eb a bB Ea Eb a bD Ea Eb a b 圖6 2 5 C 解析 本題考查靜電場的性質(zhì)和特點(diǎn) 電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱 沿電場線方向電勢逐漸降低 C項(xiàng)正確 3 2010 全國卷 在雷雨云下沿豎直方向的電場強(qiáng)度約為104V m 已知一半徑為1mm的雨滴在此電場中不會(huì)下落 取重力加速度大小為10m s2 水的密度為103kg m3 這雨滴攜帶的電荷量的最小值約為 A 2 10 9CB 4 10 9CC 6 10 9CD 8 10 9C B 圖6 2 6 D 4 如圖6 2 6 A B兩點(diǎn)各放一電荷量均為Q的等量異種電荷 有一豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿在兩電荷連線的垂直平分線上 a b c是桿上的三點(diǎn) 且ab bc l b c關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱 質(zhì)量為m 帶正電荷q的小環(huán)套在細(xì)桿上 自a點(diǎn)由靜止釋放 則 A 小環(huán)通過b點(diǎn)時(shí)速度為B 小環(huán)通過c點(diǎn)時(shí)速度為C 小環(huán)從b到c速度可能先減小后增大D 小環(huán)做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 解析 中垂線上各點(diǎn)的合場強(qiáng)均為水平向右 與環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向垂直不做功 故小環(huán)做自由落體運(yùn)動(dòng) 5 如圖6 2 7所示 A B C D E是半徑為r的圓周上等間距的五個(gè)點(diǎn) 在這些點(diǎn)上各固定一個(gè)點(diǎn)電荷 除A點(diǎn)處的電荷量為 q外 其余各點(diǎn)處的電荷量均為 q 則圓心O處 圖6 2 7 C 解析 在A處放一個(gè) q的點(diǎn)電荷與在A處同時(shí)放一個(gè) q和 2q的點(diǎn)電荷的效果相當(dāng) 因此可以認(rèn)為O處的場是5個(gè) q和一個(gè) 2q的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場合成的 5個(gè) q處于對(duì)稱位置上 在圓心O處產(chǎn)生的合場強(qiáng)為0 所以O(shè)點(diǎn)的場強(qiáng)相當(dāng)于 2q在O處產(chǎn)生的場強(qiáng) 故選C 6 在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中 取O點(diǎn)為圓心 r為半徑作一圓周 在O點(diǎn)固定一電荷量為 Q的點(diǎn)電荷 a b c d為相互垂直的兩條直線和圓周的交點(diǎn) 當(dāng)把一檢驗(yàn)電荷 q放在d點(diǎn)時(shí)恰好平衡 如圖6 2 8所示 重力忽略不計(jì) 1 勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大小 方向如何 2 檢驗(yàn)電荷 q放在點(diǎn)c時(shí) 受力Fc的大小 方向如何 圖6 2 8 解析 由題意知 檢驗(yàn)電荷是處在勻強(qiáng)電場和點(diǎn)電荷 Q產(chǎn)生的電場所組成的疊加場中 因此要求檢驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)所受的電場力 首先應(yīng)確定該點(diǎn)的合場強(qiáng) 要確定合場強(qiáng) 就需要求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng) 而題目已經(jīng)告訴當(dāng)檢驗(yàn)電荷處在d點(diǎn)時(shí)恰好平衡 這恰恰是兩電場共同作用的結(jié)果 據(jù)此則問題可解 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全