高中物理人教版選修3-1 第一章 靜電場(chǎng)章末回顧
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歡迎進(jìn)入物理課堂 第一章靜電場(chǎng)章末回顧 知識(shí)體系 重點(diǎn) 難點(diǎn)突破如果空間幾個(gè)電場(chǎng)疊加 則空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各電場(chǎng)在該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 應(yīng)據(jù)矢量合成法則 平行四邊形定則合成 當(dāng)各場(chǎng)強(qiáng)方向在同一直線(xiàn)上時(shí) 選定正方向后作代數(shù)運(yùn)算合成 一 電場(chǎng)強(qiáng)度及其疊加例1 2004 全國(guó) 如圖所示 在正六邊形的a c兩個(gè)頂點(diǎn)上各放一帶正電的點(diǎn)電荷 電量的大小都是q1 在b d兩個(gè)頂點(diǎn)上 各放一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷 電量的大小都是q2 q1 q2 已知六邊形中心O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)可用圖中的四條有向線(xiàn)段中的一條來(lái)表示 它是哪一條 A E1B E2C E3D E4 解析 由于O點(diǎn)為正六邊形的中心 故O點(diǎn)到a b c d各點(diǎn)距離都相等 設(shè)為r 由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式 可得Ea 與Ec的大小相等 方向如圖所示 Eb 大小與Ed相等且都比Ea小 方向如圖所示 由O點(diǎn)的示意圖 先后合成Ea Eb Ec Ed 再判斷O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) O點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)可能為E2 故選B 答案 B 二 電場(chǎng)力做功的計(jì)算1 根據(jù)電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系計(jì)算 電場(chǎng)力做了多少功 就有多少電勢(shì)能和其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 2 應(yīng)用公式W qUAB計(jì)算 1 正負(fù)號(hào)運(yùn)算法 按照符號(hào)規(guī)定把電量q和移動(dòng)過(guò)程的始 終兩點(diǎn)的電勢(shì)能差UAB的值代入公式W qUAB 符號(hào)規(guī)定是 所移動(dòng)的電荷若為正電荷 q取正值 若為負(fù)電荷 q取負(fù)值 若移動(dòng)過(guò)程的始點(diǎn)電勢(shì) A高于終點(diǎn)電勢(shì) B UAB取正值 若始點(diǎn)電勢(shì) A低于終點(diǎn)電勢(shì) B UAB取負(fù)值 2 絕對(duì)值運(yùn)算法 公式中的q和UAB都取絕對(duì)值 即公式變?yōu)閃 q UAB 正 負(fù)功判斷 當(dāng)正 或負(fù) 電荷從電勢(shì)較高的點(diǎn)移動(dòng)到電勢(shì)較低的點(diǎn)時(shí) 是電場(chǎng)力做正功 或電場(chǎng)力做負(fù)功 當(dāng)正 或負(fù) 電荷從電勢(shì)較低的點(diǎn)移到電勢(shì)較高的點(diǎn)時(shí) 是電場(chǎng)力做負(fù)功 或電場(chǎng)力做正功 例2 一個(gè)質(zhì)量為m 帶有 q的電荷量的小物體 可在水平軌道Ox軸上運(yùn)動(dòng) 軸的O端有一個(gè)與軌道相垂直的固定墻面 軌道處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中 場(chǎng)強(qiáng)大小為E 方向沿Ox軸正向 如下圖所示 小物體以初速度v0從x0處沿Ox軌道運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)時(shí)受到大小不變的摩擦力F作用 且F qE 設(shè)小物體與墻壁碰撞時(shí)不損失機(jī)械能 且電荷量保持不變 求它停止運(yùn)動(dòng)前通過(guò)的總路程s 解析 本題是全國(guó)高考試題 它較好地考查了學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題 解決問(wèn)題的能力 本題最簡(jiǎn)捷的方法是取小物體為研究對(duì)象用動(dòng)能定理求解 首先要明確小物塊經(jīng)多次與墻壁相碰之后 應(yīng)最終停止在原點(diǎn)O處 在整個(gè)過(guò)程中涉及電場(chǎng)力的功和摩擦力F的功 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)只與始 末位置有關(guān) 與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān) 而摩擦力在整個(gè)過(guò)程中始終做負(fù)功 其所做功與全部所運(yùn)動(dòng)的路程s有直接關(guān)系 弄清這些基本特點(diǎn) 求解將很容易 解法1 依動(dòng)能定理 W Ek即W電 WF 0 mv20 W電 WF分別是電場(chǎng)力的功和摩擦力的功 W電 Eqx0 WF Fs 故mv20 Eqx0 Fs s 解法2 用能量守恒定律求解 設(shè)小物塊共走過(guò)路程s 克服摩擦力做功的值為Fs 這也就是轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的能量 動(dòng)能 電勢(shì)能減少 E qEx0 mv20內(nèi)能增加 E Fs E E 解得 名師點(diǎn)撥 帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)牽扯到動(dòng)能變化時(shí)通常用動(dòng)能定理求解比較方便 在分析問(wèn)題時(shí)分清物理過(guò)程是非常關(guān)鍵的 三 電場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題例3 半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi) 環(huán)上套有一質(zhì)量為m 帶正電的珠子 空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) 如圖所示 珠子所受靜電力是其重力的倍 將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放 則 1 珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多大 2 珠子對(duì)環(huán)的最大壓力是多大 解析 1 因 所以qE mg的合力F合與豎直方向夾角tan 即 37 則珠子由A點(diǎn)靜止釋放后從A到B過(guò)程中做加速運(yùn)動(dòng) 如下圖所示 B點(diǎn)動(dòng)能最大 由動(dòng)能定理得qErsin mgr 1 cos Ek 解得B點(diǎn)動(dòng)能即最大動(dòng)能Ek mgr 名師點(diǎn)撥 涉及勻強(qiáng)電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí) 把重力和電場(chǎng)力用一個(gè)合力代替會(huì)使問(wèn)題大為簡(jiǎn)化 至于具體計(jì)算做功值時(shí) 分別求每個(gè)分力的功往往又比求合力的功簡(jiǎn)單 應(yīng)靈活應(yīng)用 高考試題精析例1 2008 全國(guó)理綜卷 一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置 兩極板間有一帶電量不變的小油滴 油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比 若兩極板間電壓為零 經(jīng)一段時(shí)間后 油滴以速率v勻速下降 若兩極板間的電壓為U 經(jīng)一段時(shí)間后 油滴以速率v勻速上升 若兩極板間電壓為 U 油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小 方向?qū)⑹?A 2v 向下B 2v 向上C 3v 向下D 3v 向上解析 由電容器兩極板間電壓為0 油滴以速度v勻速下降時(shí) 油滴受力如圖1所示 則有 mg Ff1 Ff1 kv 若極板間電壓為U時(shí) 受力如圖2所示 則有 F電 Ff2 mg Ff2 kv 若極板間電壓為 U時(shí) 油滴受力如圖3所示F電 mg Ff3 Ff3 kv 由 聯(lián)立可解得 v 3v 且方向向下 故選C 答案 C 例2 2009 全國(guó)理綜卷 如圖所示 一電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布關(guān)于y軸 沿豎直方向 對(duì)稱(chēng) O M N是y軸上的三個(gè)點(diǎn) 且OM MN P點(diǎn)在y軸右側(cè) MP ON 則 A M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高B 將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn) 電場(chǎng)力做正功C M N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O M兩點(diǎn)間的電勢(shì)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(xiàn)運(yùn)動(dòng) 解析 過(guò)M P N做等勢(shì)線(xiàn) 可得到過(guò)P點(diǎn)的等勢(shì)線(xiàn)通過(guò)M N之間 因順著電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)降低 則有 M P N 故A正確 將負(fù)電荷由O點(diǎn)移到P點(diǎn) 因UOP 0 所以W qUOP 0 則負(fù)電荷做負(fù)功 故B錯(cuò)誤 由U Ed可知 MN間的平均場(chǎng)強(qiáng)小于OM間的平均場(chǎng)強(qiáng) 故MN兩點(diǎn)間的電勢(shì)差小于OM兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 C錯(cuò)誤 根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)的分布特點(diǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn) 電場(chǎng)線(xiàn)關(guān)于y軸兩邊對(duì)稱(chēng) 故y軸上的場(chǎng)強(qiáng)方向在y軸上 所以在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子 其所受電場(chǎng)力沿y軸正方向 則該粒子將沿y軸做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 故D正確 答案 AD 例3 2010 全國(guó)理綜新課標(biāo) 靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器 其除塵模型的收塵板是很長(zhǎng)的條形金屬板 圖中直線(xiàn)ab為該收塵板的橫截面 工作時(shí)收塵板帶正電 其左側(cè)的電場(chǎng)線(xiàn)分布如圖所示 粉塵帶負(fù)電 在電場(chǎng)力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng) 最后落在收塵板上 若用粗黑曲線(xiàn)表示原來(lái)靜止于P點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡 下列4幅圖中可能正確的是 忽略重力和空氣阻力 解析 本題考查帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 意在考查考生對(duì)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)的理解與應(yīng)用能力 因?yàn)殡妶?chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)殡妶?chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)方向 所以條形金屬板所產(chǎn)生的電場(chǎng)并非勻強(qiáng)電場(chǎng) 即帶電粒子在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力方向與大小都將發(fā)生變化 故帶電粒子在電場(chǎng)中不可能沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng) C選項(xiàng)錯(cuò)誤 因帶電粒子在電場(chǎng)中將做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 由曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 所受合外力要指向圓弧內(nèi)側(cè)可知 帶負(fù)電的粉塵運(yùn)動(dòng)軌跡可能為A圖 答案 A 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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