高中物理 第1章 静电场优化总结课件 鲁科版选修31.ppt

第1章静电场 静电场 电荷的转移 不变 场强大小 正电荷 场强方向 等量异种点电荷和等量同种正点电荷形成的电场如图所示 等量异种电荷和等量同种电荷电场的比较 甲图 乙图 最小 指向负电荷 为0 沿连线先变小再变大 沿连线先变小后变大 o点最大 向外逐渐减小 o点最小 向外先变大后变小 等大同向 等大反向 如图所示 一电子沿等量异种电荷的中垂线由aob匀速飞过 电子重力不计 则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是 a 先变大后变小 方向水平向左b 先变大后变小 方向水平向右c 先变小后变大 方向水平向左d 先变小后变大 方向水平向右 b 解析 等量异种电荷电场分布如图甲所示 由图中电场线的分布可以看出 从a到o 电场线由疏到密 从o到b 电场线由密到疏 所以从aob 电场强度应先由小变大 再由大变小 而电场强度方向沿电场线切线方向 为水平向右 如图乙所示 由于电子处于平衡状态 所受合外力必为零 故另一个力应与电子所受电场力大小相等方向相反 电子受到的电场力与场强方向相反 即水平向左 故另一个力方向应水平向右 电子从aob过程中 电场力先由小变大 再由大变小 则另一个力大小应先变大后变小 故选b 两个带等量正电荷的点电荷 o点为两电荷连线的中点 a点在中垂线上 若在a点由静止释放一个电子 如图所示 关于电子的运动 下列说法正确的是 a 电子在从a向o运动的过程中 加速度越来越大 速度越来越大b 电子在从a向o运动的过程中 加速度越来越小 速度越来越大c 电子运动到o时 加速度为零 速度最大d 电子通过o后 速度越来越小 加速度越来越大 一直到速度为零 c 解析 带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上 中点o处的场强为零 向中垂线的两边先变大 达到一个最大值后 再逐渐减小到零 但a点与最大场强点的位置关系不能确定 当a点在最大场强点的上方时 电子在从a点向o点运动的过程中 加速度先增大后减小 当a点在最大场强点的下方时 电子的加速度一直减小 故a b错误 但不论a点的位置如何 电子在向o点运动的过程中 都在做加速运动 所以电子的速度一直增加 当到达o点时 加速度为零 速度达到最大值 c正确 通过o点后 电子的运动方向与受到的电场力的方向相反 故电子做减速运动 由能量守恒定律得 当电子运动到a点关于o点对称的b点时 电子的速度为零 同样因b点与最大场强的位置关系不能确定 故加速度大小的变化过程不能确定 d错误 故选c 规律总结 1 解决等量同种 异种 点电荷电场问题时 应充分利用其电场线分布特点 直观地得到场强的变化情况 2 应着重了解等量同种 异种 点电荷的电场中 两电荷连线上 连线的中垂线上的场强分布特点 1 静电力与平衡问题 1 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 库仑力的实质也是电场力 与重力 弹力一样 它也是一种基本力 注意力学规律的应用及受力分析 2 电荷平衡问题的分析方法 分析电荷的受力情况 注意除分析重力 弹力 摩擦力之外 还要分析静电力 根据受力情况列出平衡方程 根据平衡方程求出未知力 对于静电力 根据库仑定律确定电荷量 电荷的位置等 电场中的力学问题 2 应用牛顿运动定律处理带电体在电场中的运动 1 受力情况带电体在电场中受到电场力作用 还可能受到其他力的作用 如重力 弹力 摩擦力等 2 解题方法 物体在各力的作用下 若处于平衡状态 即静止或做匀速直线运动 物体所受合外力为零 利用力的平衡条件解题 物体在各力的作用下做变速运动 直线或曲线 物体所受合外力不为零 利用牛顿第二定律解题 3 解题步骤 选择研究对象 以带电体为研究对象 分析带电体所受的静电力及其他力的情况 利用牛顿第二定律列方程 有时与动能定理结合 代入数值求解 如图所示 悬挂在o点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球a 在两次实验中 均缓慢移动另一带同种电荷的小球b 当b到达悬点o的正下方并与a在同一水平线上时 a受力平衡 悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中b的电荷量分别为q1和q2 分别为30 和45 则q2 q1为 c 解析 设细线长为l a的带电荷量为q a与b处在同一水平线上 以a为研究对象 受力分析如图所示 根据平衡条件可知 库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向 由几何关系列式得 规律总结 1 明确带电粒子在电场中的平衡问题 实际上是属于力学平衡问题 其中仅多了一个电场力而已 2 求解这类问题时 需应用有关力的平衡知识 在正确的受力分析的基础上 运用平行四边形定则 三角形法则或建立平面直角坐标系 应用共点力作用下物体的平衡条件去解决 思路点拨 根据平衡条件可求得 1 2 中的问题 剪断悬线后 由于重力和电场力均不变 所以带电小球受到的合力与悬线的拉力等大 反向 小球沿悬线方向做匀加速运动 由运动学规律解出小球运动到右极板的时间 解析 由于小球处于平衡状态 对小球受力分析如图所示 答案 见解析 名师归纳 1 剪断悬线后小球是沿着悬线拉力的反方向做匀加速直线运动 所以处理该匀加速运动既可以利用合运动 也可以利用分运动 因为已知条件是水平位移为d 所以利用该方向的分运动可比较方便的求