江蘇桃州中學2019 高考物理二輪練習導學案1.2 電場力的性質第一章靜電場【課題】 1.2 電場力的性質編制人：王文科審核：張小創(chuàng)年月日【學習目標】1、理解電場強度及其矢量性，掌握電場強度的疊加，并進行有關的計算、2、明白用電場線描述電場的方法、理解引入電場線的意義、【知識要點】1、電場(1) 電場是電荷周圍客觀存在的_、靜止的電荷之間確實是通過電場傳遞發(fā)生_作用的(2) 電場最差不多的性質確實是對位于電場中的電荷施以_的作用2、電場強度E(1) 描述電場 _的性質 ( 描述電場的強弱以及方向 ) 的物理量(2) 重要意義：某處場強E，電量為q 的電荷在那兒受到電場力便可由F=Eq求出3、場強的計算(1)E=F/q是定義式，適用于任何電場、E 與 _、 _無關，只取決于電場_，E的方向為正電荷在該點所受_的方向(2)E kQ/r 2，僅適用于 _ 點電荷 Q形成的電場(3)E=U AB/d AB，僅適用于 _ 電場，其中dAB是沿 _方向兩點A、 B 之間的距離(4) 當存在幾個產(chǎn)生電場的“場源”時，某處的合電場的場強、應為各“場源”在此電場強度的 矢量和4、電場線(1) 特點電場線是為了形象地描述電場而的、實際不存在的理想化模型、電場線始于 ( 或無窮遠 ) ，終于無窮遠或，是不閉合曲線、任意兩條都不相交、電場線的疏密表示電場的，某點的切線方向表示該點的場強方向、勻強電場中的電場線是等間距的平行線、表示電勢的高低沿電場線方向，電勢_ 、(2) 需熟記以下幾個特別電場的電場線的形狀正、負點電荷電場；等量異種電荷電場；等量同種電荷電場；勻強電場、(3) 電場線與帶電粒子運動軌跡的關系在一般情況下電場線與帶電粒子在電場力作用下的運動軌跡不重合，物體的運動由受力和初速度兩者共同決定、只有在同時滿足以下三個條件時、帶電粒子運動軌跡才與電場線重臺；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直線上、帶電粒子只受電場力作用、【典型例題】【例題 1】在電場中某點放一檢驗電荷，其電荷量為q，受到的電場力為F，那么該點的電F場強度為E q，以下說法正確的選項是()A、假設移去檢驗電荷q，那么該點場強變?yōu)榱鉋km，求：B、假設電荷量為2q，那么在該點所受電場力為2FC、假設電荷量為2q，那么該點場強大小不變，方向改變D、假設電荷量為2q. ，那么該點場強大小不變，方向不變【例題2】(2017 高考重慶理綜) 如下圖，電荷量為q 和 q別位于正方體的頂點，正方體范圍內(nèi)電場強度為零的點有()的點電荷分A、體中心、各面中心和各邊中點B、體中心和各邊中心C、各面中心和各邊中心D、體中心和各面中心【例題 3】(2018 廣州模擬 ) 上圖中實線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，兩點，假設帶電粒子在運動過程中只受到電場力作用，判斷是 ()A、帶電粒子所帶電荷的正、負a、 b 是軌跡上的依照此圖可作出的正確B、帶電粒子在a、 b 兩點的受力方向C、帶電粒子在a、 b 兩點的加速度何處較大D、帶電粒子在a、 b 兩點的速度何處較大【例題 4】(2018 浙江永嘉三校聯(lián)考) 如下圖，半徑為 R的光滑絕緣圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，在環(huán)的底端 B 點固定一個帶正電的小珠，環(huán)上邊套有一個質量為m，帶與小珠等量正電荷的小球，現(xiàn)將小球從A點 ( 半徑水平 ) 由靜止釋放開始運動，當運動到C點( 30 )OAAOC時獲得的最大動能為(1) 小球在 A 點剛釋放時運動的加速度 a；(2) 小球從位置 A 運動到位置 C的過程中所受靜電力做的功 W；(3) 小球在位置 C時受到圓環(huán)對它的作用力、【反饋訓練】1、如右圖所示，一根長L 1.5m 的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為 E 1.0 105N/C、與水平方向成 30角的傾斜向上的勻強電場中，桿的下端 M固定一個帶電小球A，電荷量 Q 4.5 10 6C；另一帶電小球B 穿在桿上可自由滑動，電荷量q 1.0 10 6C，質量 m 1.0 102kg. 現(xiàn)將小球 B 從桿的上端 N 靜止釋放，小球B 開始運動、 ( 靜電力常量 k 9.0 109 N m2/C 2，取 g 10m/s 2) 求：(1) 小球 B開始運動時的加速度為多大？(2) 小球 B的速度最大時，距 M端的高度 h1 為多大【能力訓練】1. 如下圖，在正六邊形的 a、c 兩個頂點上各放一帶正電的點電荷， 電荷量大小基本上 q1，在 b、 d 兩個頂點上，各放一帶負電的點電荷，電荷量大小基本上 q2， q1>q2. 六邊形中心 O點處的場強可用圖中的四條有向線段中的一條來表示，它是 ()A、 E1B、 E2C、 E3D、 E42.(2017 課標全國理綜 ) 一帶負電荷的質點，在電場力作用下沿曲線abc 從 a 運動到 c.質點的速率是遞減的、關于b 點電場強度 E 的方向，以下圖示中可能正確的選項是( 虛線是曲線在 b 點的切線 )()3.(2018 衡水中學 )、B是一條電場線上的兩個點，一帶負電的粒子僅在電場力作用下以A一定的初速度從 A 點沿電場線運動到 B 點，其速度 v 和時間 t 的關系圖象如右圖所示，那么此電場的電場線分布可能是下圖中的()4. 兩帶電荷量分別為q和q的點電荷放在x軸上，相距為，能正確反映兩電荷連線上L場強大小 E與 x 關系的是圖 ()5. 如下圖， 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，運動軌跡如右圖中虛線所示，那么 ()A、 a 一定帶正電， b 一定帶負電B、 a 的速度將減小， b 的速度將增加C、 a 的加速度將減小，b 的加速度將增加D、兩個粒子的動能，一個增加一個減小6.(2017 海南卷 ) 如下圖， M、 N 和 P 是以 MN為直徑的半圓弧上的三點，O點為半圓弧的圓心， 60 . 電荷量相等、符號相反的兩個MOP點電荷分別置于M、N兩點， 這時 O點電場強度的大小為E1；假設將 N點處的點電荷移至P 點，那么 O點的場強大小變?yōu)镋2. E1 與 E2 之比為 ()A、 1 2B、 2 1C、 23D、 4 37、在如下圖所示的四種電場中，分別標記有、b兩點、其中 、b兩點電場強度大小aa相等、方向相反的是 ()A、甲圖中與點電荷等距的a、 b 兩點B、乙圖中兩等量異種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、 b 兩點C、丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、 b 兩點D、丁圖中非勻強電場中的a、 b 兩點8、如下圖， 把一個帶電小球A 固定在光滑的水平絕緣桌面上，在桌面的另一處放置帶電小球 B. 現(xiàn)給 B 一個沿垂直 AB方向的速度 v0，以下說法中正確的選項是()A、假設 A、 B 為異種電荷， B球一定做圓周運動B、假設 、B為異種電荷，B球可能做勻變速曲線運動AC、假設 A、 B 為同種電荷， B球一定做遠離 A 的變加速曲線運動D、假設 A、 B 為同種電荷， B球的動能一定會減小9.(2017 衡陽模擬 ) 如下圖，在豎直放置的光滑半圓弧形絕緣細管的圓心處放一點電荷Q，將質量為 m，帶電荷量為 q 的小球從圓弧管水平直徑的端點A 由靜止釋放，當小球沿細管下滑到最低點時， 對細管的上壁的壓力恰好與球重相同，求圓心處的電荷在圓弧管內(nèi)產(chǎn)生的電場的場強大小、10.(2018 濱州模擬 ) 如下圖，勻強電場方向與水平線間夾角 30，方向斜向右上方，電場強度為E，質量為 m的小球帶負電，以初速度 v0 開始運動，初速度方向與電場方向一致、mg(1) 假設小球的帶電荷量為 q E ，為使小球能做勻速直線運動，應對小球施加的恒力F1 的大小和方向各如何？2mg(2) 假設小球的帶電荷量為q E ，為使小球能做直線運動，應對小球施加的最小恒力F2 的大小和方向各如何？例題答案：1、【答案】 BD【解析】 電場中某點的場強由電場本身決定，與放入場中電荷的電量和電性無關，該點電荷所受電場力的大小F qE，與電荷的電量成正比，方向與電荷的電性有關、正確、但在B、 D2、【答案】 D【解析】 由點電荷的場強公式和疊加規(guī)律可知，各面頂點上的 4 個點電荷在過所在面的中心的垂線上各點的合場強為零，因此， 體中心和各面中心的合場強一定為零、由點電荷的場強公式和疊加規(guī)律可知，各邊中心的合場強不為零、選項D 正確、3、【答案】 BCD【解析】由帶電粒子的彎曲情況能夠判斷出電荷所受電場力方向均為斜向左，B 正確、由于電場線方向未定，因此無法判定帶電粒子的正負，A 錯誤、由 a 到 b 電場力做負功，粒子速率減小， D 正確、 a 處的電場線密，帶電粒子所受電場力大，產(chǎn)生的加速度大，C正確、212E4、 答案 (1) g 4kmg(2) E 2mgR(3) mg RkmCq2q2 解析 (1) 小球在點速度最大時有cos30 2cos30 ，即2，mgkRmgkR因此，剛釋放小球有q22cos45 ，mg k2Rma2小球在 A 點剛釋放時運動的加速度a g 4 g.1(2) 小球從 A 運動到 C，由動能定理 mg RW E ，2km1靜電力對小球做的功WEkm 2mgR.(3) 小球在 C點，依照圓周運動，有q2v2C2sin30 sin30 mRNkRmg2Ekm解得圓環(huán)對小球的作用力NC mg R .kQqkQq5、 答案 (1)mg L2 Eqsin (2) 零 h21 Eqsin 思路誘導 通過分析 B球所受合力求解其加速度. 利用當 a0 時速度最大來求 h1. 解題樣板 (1) 開始運動時小球B受重力、 庫侖力、 桿的彈力和電場力， 沿桿方向運動，由牛頓第二定律得_ ma(2 分 )kQqqEsin 解得 a g2 m， (1 分)L m代入數(shù)據(jù)解得 3.2m/s 2.(1分 )a(2) 小球 B 速度最大時合力為 _，即_ mg，(2 分 )解得 h1代入數(shù)據(jù)解得能力訓練答案1. 【答案】 BkQqmg qEsin ， (1 分 )h10.9m、 (1 分 )Q【解析】由E kr 2可知，兩個 q1 電荷在 O點產(chǎn)生的場強大小相等，方向分別指向d 點和左下方頂點，其合場強指向右下方頂點；同理兩個2 電荷在O點產(chǎn)生的合場強EqE指向 O頂點、由于q1>q2，故 E >E，那么 E與 E合場強應為E2，故 B 正確、2. 【答案】 D【解析】 曲線運動中， 所受合力應指向曲線的凹側， 也確實是電場力方向大致指向右下方、負電荷受的電場力方向跟場強方向相反，由此可知A、 C 錯誤；又速率是減小的，故電場力與速度夾角大于90，排除B 選項， D 正確、4mg q3. 【答案】A解析由 v- t 圖象可知， 粒子的速度隨時間逐漸減小，粒子的加速度逐漸變大，那么電場強度逐漸變大， 從 A到 B 電場線逐漸變密、 綜合以上分析可知，帶負電的粒子沿電場線方向運動，由電場線疏處到達密處，應選項A 正確 .4. 答案 A 解析 依照兩等量異種點電荷周圍的電場線可直觀地看出，連線的中點場強最小，但不為零，關于中點對稱的兩點場強大小相等，方向相同， 因此兩點電荷的連線上的場強先減小后增大， A 正確、5. 答案 C 解析 設電場線為正點電荷的電場線，那么由軌跡可判定帶正電，帶負電、假設電場線為負點電荷的電場線，那么 a 為負電荷， b 為正電荷， A 錯 . 由粒子的偏轉軌跡可知電場力對 a、 b 均做正功，動能增加，B、 D 錯，但由電場線的疏密可判定，a 受電場力逐漸減小，加速度減小， b 正好相反，選 C.6. 正確解答 此題考查電場強度矢量的疊加、設每一個點電荷單獨在O 點產(chǎn)生的場強為E0；那么兩點電荷在 O點產(chǎn)生的場強矢量和為2E0；假設將 N點處的點電荷移至P 點，假如N為負電荷，為正電荷，產(chǎn)生的場強如下圖，那么合場強為0.此題正確選項 B.ME7. 解析、b 兩點，場強大小相同，方向不相反，A 錯；對乙圖來說，依照電場線的疏密及對稱性可判斷，b 點和 a 點場強大小、方向均相同，B 錯；丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b 兩點，場強大小相同，方向相反，C 對；對丁圖來說，依照電場線的疏密可判斷，b 點的場強大于a 點的場強， D錯、8， 答案 C解析假如 A、B 為異種電荷， 當 A 對 B的庫侖引力恰好提供B 做圓周運動所需要的向心力時， B繞 A 做勻速圓周運動；當A 對 B的庫侖引力大于或者小于B 做圓周運動所需要的向心力時， 那么 B 將做向心運動或者做離心運動、由于庫侖力是變力，故不可能做勻變速曲線運動， A、 B 均錯、假如 、為同種電荷，那么B受到A的庫侖斥力將做遠離A的變加速曲線A B運動，電場力做正功，動能增大，因此選項C 正確， D 錯、9. 答案 Q 解析 依照點電荷電場強度公式Ekr 2可得，圓心處點電荷在圓弧管內(nèi)產(chǎn)生的電場強度大小相等， 方向始終沿半徑方向，帶電小球沿細管下滑到最低點時，電場力不做功，那么由12機械能守恒定律得mgr 2mv對最低點由牛頓第二定律得：Qqv2k r2 Nmrmg F又 FN mgQ 4mg得： E kr 2 q10. 【答案】 (1)3mg方向與水平線夾角60斜向右上方3(2)2 mg方向與水平線夾角60斜向左上方解析 (1) 如右圖所示，欲使小球做勻速直線運動，必使其合外力為力 F1 與水平方向夾角為 ，那么0，設對小球施加的F1cos qEcos F1sin mg qEsin 解之得 60， F13mg恒力 F1 與水平線夾角60斜向右上方、(2) 為使小球能做直線運動，那么小球所受合力的方向必和運動的方向在一條直線上，故要求力 F2 和 mg的合力和電場力在一條直線上，當F2 取最小值時， F2 垂直于 E.3故 F2 mgsin60 2 mg方向如右圖所示，與水平線夾角60斜向左上方、