【步步高】2013年高考物理大一轮 第六章 第2课时 电场的力的性质 新人教版选修3-1

1、第2课时电场的力的性质导学目标 1.理解电场强度的概念.2.会分析计算在电场力作用下电荷的平衡及运动.3.会利用电场中的电场线分布分析问题一、电场及电场强度基础导引判断下列说法是否正确：电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比()电场中某点的场强等于F/q，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关()电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向()公式E和Ek对于任何静电场都是适用的()知识梳理1静电场(1)电场是存在于电荷周围的一种_，静电荷产生的电场叫静电场(2)电荷间的相互作用是通过_实现的电场的基本性质是对放入其中的电荷有_2电场强度(1)物理意

2、义：表示电场的_和_(2)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的_的比值叫做该点的电场强度(3)定义式：E.(4)单位：N/C或V/m.(5)矢量性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从_定则3场强三个表达式的比较表达式比较EEkE意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U关系式适用条件一切电场真空；点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定二、电场线基础导引图1是等量同种电荷、等量异种电荷的电场线分布图，A与A、B与B关于连线上中点O对称试分析：连线上A与A

3、，中垂线上B与B的场强关系图1知识梳理1电场线的定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的_及_，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的_方向表示该点的电场强度方向，曲线的_表示电场强度的大小2几种典型电场的电场线分布(1)正点电荷的电场如图2甲所示：电场线由_出发，到_终止(2)负点电荷的电场如图乙所示：电场线由_出发，到_终止(3)匀强电场的电场线分布如图丙所示特点：间隔相等的平行直线(4)点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示图2(5)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下：比较项目等量同种点电荷等量异种点电荷电场线图示连线中点O

4、处的场强为_中垂线上最大连线上最小由O沿中垂线向外场强的变化先_后_逐渐减小关于O点对称的两点A与A，B与B场强的关系等大、反向_、_：在点电荷电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的场强相同吗？考点一电场强度的计算与叠加考点解读电场叠加原理：多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵从平行四边形定则典例剖析图3例1如图3所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场

5、强度的大小和方向思维突破电场强度是矢量，叠加时遵从平行四边形定则，分析电场叠加问题的一般步骤是：(1)确定要分析计算的位置；(2)分析该处存在的几个分电场，先计算出各个分电场电场强度的大小，判断其方向；(3)利用平行四边形定则作出矢量图，根据矢量图求解图4跟踪训练1(2011·陕西西安市质检)如图4所示，一个绝缘圆环，当它的1/4均匀带电且电荷量为q时，圆心O 处的电场强度大小为E.现使半 圆ABC均匀带电2q；而另一半圆ADC均匀带电2q.则圆心O处的场强的大小和方向为 ()A2E，方向由O指向DB4E，方向由O指向DC2E，方向由O指向BD0考点二电场线的分布特点及应用考点解读1

6、特点(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)，即电场线不能形成闭合曲线(2)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不中断，两条电场线也不能相交(3)不是电荷在电场中的运动轨迹：只有当电场线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、电荷仅受电场力作用时，电荷的运动轨迹才与电场线重合2应用(1)表示场强的方向电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致(2)比较场强的大小电场线的疏密程度反映了场强的大小，即电场的强弱同一电场中，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越弱(3)判断电势的高低在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低特别提醒1.电场线是人为

7、引入的，不是客观存在的2虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的，但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况3沿电场线的方向电势虽然越来越低，但场强不一定越来越小典例剖析例2如图5所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹粒子先经过M点，再经过N点可以判定()图5A粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力BM点的电势高于N点的电势C粒子带正电D粒子在M点的动能大于在N点的动能思维突破正确分析电场中的“拐弯现象”当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时，这种现象简称为“拐弯现象”，其实质为“运动与力”的关系通常只有电场力，有时也有重力等一般要综

8、合性地运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析求解(1)“运动与力两线法”画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景(2)“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况有时各种情景的讨论结果是归一的(3)一般为定性分析，有时涉及简单计算图6跟踪训练2(2010·新课标全国卷·17) 静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器某除尘器模型的收尘板

9、是很长的条形金属板，图6中直线ab为该收尘板的横截面工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)() 5.带电体的力电综合问题的分析方法例3如图7所示，匀强电场方向与水平线间夹角30°，方向斜向右上方，电场强度为E，质量为m的小球带负电，以初速度v0开始运动，初速度方向与电场方向一致图7(1)若小球的带电荷量为q，为使小球能做匀速直线运 动，应对小球施加的恒力F1的大小和方向各如何？(2)若小球的带电荷量为q，为使小球能做直

10、线运动，应对小球施加的最小恒力F2的大小和方向各如何？方法提炼1解答思路2运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持)：F合0.(2)做直线运动匀变速直线运动，F合0.变速直线运动：F合0，且F合与速度方向总是一致(3)曲线运动：F合0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧(4)F合与v的夹角为，加速运动：0°<90°；减速运动：90°<180°.(5)匀变速运动：F合恒量图8跟踪训练3质量为m、电荷量为q的小球在O点以初速度v0与水平方向成角射出，如图8所示，如果在某方向加上一定大小的匀强电 场后，能保证小球仍沿v0方向

11、做直线运动，试求所加匀强电场的最小 值，加了这个电场后，经多少时间速度变为零？A组电场强度和电场的叠加1关于电场强度的概念，下列说法正确的是 ()A由E可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比B正负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷正负无关D电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零2在如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都相同的是 ()B组带电粒子在电场中的运动3(2011·课标全国理综·20)一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从

12、a运动到c，已知质点的速率是递减的关于b点电场强度E的方向，下列图所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线) ()图94如图9所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即UabUbc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知 ()A三个等势面中，a的电势最高B带电质点通过P点时电势能较大C带电质点通过P点时的动能较大D带电质点通过P点时的加速度较大C组力电综合问题图105如图10所示，两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上P、N是小球连线的中垂线上的两点，且POON.现将一个

13、电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点)，由P点静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的速度、加速度的图象中，可能正确的是 ()图116如图11所示，A、B、C三个小球(可视为质点)的质量分别为m、2m、3m，B小球带负电，电荷量为q，A、C两小球不带电，(不考虑小球间的电荷感应)，不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E.则以下说法正确的是 ()A静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mgqEB静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mgqEC剪断O点与A小球间细线瞬间，A、B两小球间细线的拉力为qED剪断O点与A小球间细线

14、瞬间，A、B两小球间细线的拉力为qE课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1如图1所示为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)图中C点为两点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称则下列说法中正确的是 ()图1A这两点电荷一定是等量异种电荷B这两点电荷一定是等量同种电荷CD、C两点的电场强度一定相等DC点的电场强度比D点的电场强度小2(2011·上海单科·1)电场线分布如图2所示，电场中a，b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，电势分别为a和b，则 ()图2AEa>Eb，a>bBEa>Eb，

15、a<bCEa<Eb，a>bDEa<Eb，a<b3如图3所示，在一真空区域中，AB、CD是圆O的两条直径，在A、B两点上各放置电荷量为Q和Q的点电荷，设C、D两点的电场强度分别为EC、ED，电势分别为C、 D，下列说法正确的是 ()AEC与ED相同，C与D不相等图3BEC与ED不相同，C与D相等CEC与ED相同，C与D相等DEC与ED不相同，C与D不相等图44如图4所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图可以作出的正确判断是 ()A带电粒子

16、所带电荷的正、负B带电粒子在a、b两点的受力方向C带电粒子在a、b两点的加速度何处较大D带电粒子在a、b两点的速度何处较大5有一负电荷自电场中的A点自由释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度图象如图5所示，则A、B所在电场区域的电场线分布可能是下图中的 ()图5图66如图6所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个带适当电荷量的正点电荷Q，则该点电荷Q应放在 ()AA点 BB点CC点 DD点7某静电场的电场线分布如图7所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别

17、为EP和EQ，电势分别为P和Q，则 ()AEP>EQ，P>Q图7BEP>EQ，P<QCEP<EQ，P>QDEP<EQ，P<Q图88如图8所示，两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上，P、N是小球A、B的连线的水平中垂线上的两点，且POON.现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)，由P点静止释放，在小球C向N点的运动的过程中，关于小球C的说法可能正确的是 ()A速度先增大，再减小B电势能先增大，再减小C加速度先增大再减小，过O点后，加速度先减小再增大D加速度先减小，再增大9(2011·重庆理综&

18、#183;19)如图9所示，电量为q和q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有 ()A体中心、各面中心和各边中点图9B体中心和各边中点C各面中心和各边中点D体中心和各面中心图1010.如图10所示，电荷均匀分布在半球面上，在这半球的中心O处电场强度等于E0.两个平面通过同一条直径，夹角为(<)，从 半球中分出这一部分球面，则剩余部分球面上(在“大瓣”上)的电荷(电荷分布不变)在O处的电场强度 ()AEE0sin cos BEE0sin cos CEE0sin DEE0cos 二、非选择题图1111一根长为l的丝线吊着一质量为m，带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图11所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为竖直向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为g，cos 37&