高中物理人教版选修3-1课件：1.4 习题课　电场的力的性质[数理化网]

1、高中物理高中物理选修选修3-1人教版人教版第一章第一章 静电场静电场第四讲习题课电场的力的性质第四讲习题课电场的力的性质目标定位目标定位电场的力的性质电场的力的性质 会处理电场中的平衡问题会处理电场中的平衡问题.会处理库仑力与牛顿第二定律结合的综合问题会处理库仑力与牛顿第二定律结合的综合问题.12目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学1. 外力的合力外力的合力 2. 整体法整体法 3. (1)正比正比 反比反比 连线连线 (2) 真空中真空中 点电荷点电荷4(1) 任何电场任何电场 N/C或或V/m (2) 真空真空(3) 正电荷正电荷 电场电场5(1

2、) 矢量和矢量和 (2) 平行四边形平行四边形目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义1库仑力与前面学习过的重力、弹力和摩擦力一样都是矢量，库仑力与前面学习过的重力、弹力和摩擦力一样都是矢量， 在分析物体受力时，只要注意库仑力就可以了在分析物体受力时，只要注意库仑力就可以了。2两带电体间的静电力遵循牛顿第三定律处理过程中选取研两带电体间的静电力遵循牛顿第三定律处理过程中选取研 究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用；常用的数学究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用；常用的数学 知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解法

3、等知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解法等一、库仑力作用下的平衡一、库仑力作用下的平衡3三电荷系统的平衡问题三电荷系统的平衡问题同一直线上的三个自由点电荷，彼此间存在相互作用的库仑同一直线上的三个自由点电荷，彼此间存在相互作用的库仑力，在三个电荷都处于平衡的情况下，每个电荷受其余两个力，在三个电荷都处于平衡的情况下，每个电荷受其余两个电荷的作用力的合力为零，因此可以对三个电荷分别列平衡电荷的作用力的合力为零，因此可以对三个电荷分别列平衡方程求解方程求解(解题时只需列其中两个电荷的平衡方程即可解题时只需列其中两个电荷的平衡方程即可)目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习

4、对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义题眼：三个自由电荷受力平衡题眼：三个自由电荷受力平衡F斥F斥例例 1 如图所示，光滑水平面上如图所示，光滑水平面上相距为相距为L的的A、B两个带正电小两个带正电小球，电荷量分别为球，电荷量分别为4Q和和Q.要在要在它们之间引入第三个带电小球它们之间引入第三个带电小球C，使三个小球都只在相互库仑力使三个小球都只在相互库仑力作用下而处于平衡，求：作用下而处于平衡，求：(1)小球小球C带何种电？带何种电？(2)C与与A之间的距离之间的距离x等于多大？等于多大？(3)C球的电荷量球的电荷量q为多大？为多大？4QQQ4Q讨论讨论规律总结：规律总结：“两

5、同夹异两同夹异”目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义解析解析 （1）由平衡条件可知小）由平衡条件可知小球球C必然带必然带负电负电x?（2）以）以C为研究对象为研究对象224()kQqkQqxLx-2L3x =解得：解得： 规律总结：规律总结：“两同夹异两同夹异”“近小远大近小远大”目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例 1 如图所示，光滑水平面上如图所示，光滑水平面上相距为相距为L的的A、B两个带正电小两个带正电小球，电荷量分别为球，电荷量分别为4Q和和Q.要在要在它们之间引入第三个带电小球它

6、们之间引入第三个带电小球C，使三个小球都只在相互库仑力使三个小球都只在相互库仑力作用下而处于平衡，求：作用下而处于平衡，求：(1)小球小球C带何种电？带何种电？(2)C与与A之间的距离之间的距离x等于多大？等于多大？(3)C球的电荷量球的电荷量q为多大？为多大？电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义解析解析 （1）由平衡条件可知小）由平衡条件可知小球球C必然带必然带负电负电x?（3）以）以B为研究对象为研究对象22244kQqkQxL49qQ解得：解得： 规律总结：规律总结：“两同夹异两同夹异”“两大夹小两大夹小”“近小远大近小远大”目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练

7、习对点练习例例 1 如图所示，光滑水平面上如图所示，光滑水平面上相距为相距为L的的A、B两个带正电小两个带正电小球，电荷量分别为球，电荷量分别为4Q和和Q.要在要在它们之间引入第三个带电小球它们之间引入第三个带电小球C，使三个小球都只在相互库仑力使三个小球都只在相互库仑力作用下而处于平衡，求：作用下而处于平衡，求：(1)小球小球C带何种电？带何种电？(2)C与与A之间的距离之间的距离x等于多大？等于多大？(3)C球的电荷量球的电荷量q为多大？为多大？电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义mgF斥例例 2 如图所示，真空中两个相如图所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，同的小球带有等

8、量同种电荷，质量均为质量均为m，分别用绝缘细线悬，分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板的上同一点，挂于绝缘天花板的上同一点，平衡时，平衡时，B球偏离竖直方向球偏离竖直方向角，角，A球竖直且与墙壁接触，此时球竖直且与墙壁接触，此时A、B两球位于同一高度且相距两球位于同一高度且相距L.求求(1)每个小球带电荷量每个小球带电荷量q；(2)B球所受绳的拉力球所受绳的拉力T.(3)墙壁受到小球墙壁受到小球A的压力的压力N；F合T解析解析 (1)对对B完整的完整的受力分析：受力分析：22tankqFmgL库tanmgqLk解解得得：目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电

9、场的力的性质课堂讲义课堂讲义mgF斥例例 2 如图所示，真空中两个相如图所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，同的小球带有等量同种电荷，质量均为质量均为m，分别用绝缘细线悬，分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板的上同一点，挂于绝缘天花板的上同一点，平衡时，平衡时，B球偏离竖直方向球偏离竖直方向角，角，A球竖直且与墙壁接触，此时球竖直且与墙壁接触，此时A、B两球位于同一高度且相距两球位于同一高度且相距L.求求(1)每个小球带电荷量每个小球带电荷量q；(2)B球所受绳的拉力球所受绳的拉力T.(3)墙壁受到小球墙壁受到小球A的压力的压力N；F合T解析解析 (2)对对B受力分析如图所示：受力分析如图所

10、示：cosmTFg=合目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义mgF斥例例 2 如图所示，真空中两个相如图所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，同的小球带有等量同种电荷，质量均为质量均为m，分别用绝缘细线悬，分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板的上同一点，挂于绝缘天花板的上同一点，平衡时，平衡时，B球偏离竖直方向球偏离竖直方向角，角，A球竖直且与墙壁接触，此时球竖直且与墙壁接触，此时A、B两球位于同一高度且相距两球位于同一高度且相距L.求求(1)每个小球带电荷量每个小球带电荷量q；(2)B球所受绳的拉力球所受绳的拉力T.(3)

11、墙壁受到小球墙壁受到小球A的压力的压力N；F合TF斥NFmg T(3)对对A进行受力分析进行受力分析：tanNFFmg=斥根据牛顿第三定律：根据牛顿第三定律：tanNmNgF=目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义1电场线的特点电场线的特点(1)由电场线的疏密可以判断场强的大小；由电场线的疏密可以判断场强的大小；二、电场线与运动轨迹二、电场线与运动轨迹3物体做曲线运动的条件：合力在轨迹曲线的内侧，速度方向物体做曲线运动的条件：合力在轨迹曲线的内侧，速度方向 沿轨迹的切线沿轨迹的切线(2)根据电场线的切线方向可知场强的方向根据

12、电场线的切线方向可知场强的方向2. 由场强方向，结合电荷的正负可判断电荷所受电场力方向；由场强方向，结合电荷的正负可判断电荷所受电场力方向； 由由FqE可知电场力大小，再根据牛顿第二定律可知电场力大小，再根据牛顿第二定律Fma可可 判断电荷加速度大小判断电荷加速度大小目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义FFEq=场强与场强与正电荷正电荷的受力方向的受力方向相同相同场强与场强与负电荷负电荷的受力方向的受力方向相反相反vF、v成成锐角锐角，速度逐渐增加，速度逐渐增加说明粒子受到说明粒子受到恒力恒力作用作用C例例 3 如图所示，

13、直线如图所示，直线MN是某是某电场中的一条电场线电场中的一条电场线(方向未画方向未画出出)，虚线是一带电的粒子只在电，虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由场力的作用下，由a到到b的运动轨的运动轨迹，轨迹为一抛物线下列判断迹，轨迹为一抛物线下列判断正确的是正确的是() A电场线电场线MN的方向一定是由的方向一定是由N指向指向MB带电粒子由带电粒子由a运动到运动到b的过程的过程中速度一定逐渐减小中速度一定逐渐减小C带电粒子在带电粒子在a点的速度一定小点的速度一定小于于b点的速度点的速度D带电粒子在带电粒子在a点的加速度一定点的加速度一定大于在大于在b点的加速度点的加速度目标定位目标定位预习导学

14、预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义三、电场力与牛顿第二定律的结合三、电场力与牛顿第二定律的结合例例 4 如图所示，带电小球如图所示，带电小球A和和B放在光滑绝缘水平面上，质量分放在光滑绝缘水平面上，质量分别为别为mA2 g，mB1 g；所带电；所带电荷量值荷量值qAqB107 C，A带正带正电，电，B带负电，现有水平向右的带负电，现有水平向右的恒力恒力F作用于作用于A球，可使球，可使A、B一一起向右运动，且保持间距起向右运动，且保持间距d0.1 m不变，试问不变，试问F多大？多大？ 解析解析 对对A、B整体应用牛顿第整体应用牛顿第二定律得：二定

15、律得： F(mAmB)a 隔离隔离B，由牛顿第二定律得：，由牛顿第二定律得：F电电mBa 两球库仑力两球库仑力329 10NA Bq qFkd电相对静止相对静止先整体先整体后隔离后隔离联立解得：联立解得：F2.7102 N目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义三、电场力与牛顿第二定律的结合三、电场力与牛顿第二定律的结合mgqENFF解析解析(1) 物块静止于斜面上，物块静止于斜面上，则则mgsin 37qEcos 370tan3734mgmgEqq例例 5 如图所示，光滑斜面倾角如图所示，光滑斜面倾角为为37，一带正电的小物

16、块质量，一带正电的小物块质量为为m，电荷量为，电荷量为q，置于斜面上，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的度变化为原来的 ，求，求：(1)原来的电场强度；原来的电场强度；(2)物块运动的加速度物块运动的加速度12目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质课堂讲义课堂讲义三、电场力与牛顿第二定律的结合三、电场力与牛顿第二定律的结合mgqENFF例例 5 如图所示，光滑斜面倾角如图所示，光滑斜

17、面倾角为为37，一带正电的小物块质量，一带正电的小物块质量为为m，电荷量为，电荷量为q，置于斜面上，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的度变化为原来的 ，求，求：(1)原来的电场强度；原来的电场强度；(2)物块运动的加速度物块运动的加速度12(2)当场强变为原来的当场强变为原来的 时，小时，小物块受到的合外力物块受到的合外力：1211sin37cos37sin3722FmgqEmg鞍合又又F合合=ma所以所以 ，方向，方向沿斜面向下沿斜面

18、向下310ag目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质对点练习对点练习1两个通电小球带电后相互排两个通电小球带电后相互排斥，如图所示两悬线跟竖直方斥，如图所示两悬线跟竖直方向各有一个夹角向各有一个夹角、，且两球在，且两球在同一水平面上两球质量用同一水平面上两球质量用m和和M表示，所带电量用表示，所带电量用q和和Q表表示若已知示若已知，则一定有关系，则一定有关系() A两球一定带同种电荷两球一定带同种电荷Bm一定小于一定小于MCq一定大于一定大于QDm受到的电场力一定大于受到的电场力一定大于M所受电场力所受电场力解析库仑力同样满足牛顿第解析库仑

19、力同样满足牛顿第三定律，满足共点力平衡条三定律，满足共点力平衡条件由图示可知两小球相互排件由图示可知两小球相互排斥，故斥，故A正确、正确、D错误；错误；AB偏角的大小与小球的质量和悬偏角的大小与小球的质量和悬线的长度有关，故线的长度有关，故B正确正确目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质对点练习对点练习2一带电粒子从电场中的一带电粒子从电场中的A点运点运动到动到B点，轨迹如图中虚线所点，轨迹如图中虚线所示不计粒子所受重力，则示不计粒子所受重力，则( )A粒子带正电荷粒子带正电荷B粒子加速度逐渐减小粒子加速度逐渐减小CA点的速度大于点的速度大于B点的速度点的速度D粒子的初速度不为零粒子的初速度不为零BCD若初速度为若初速度为0，粒子将做直线运，粒子将做直线运动，而非曲线运动。动，而非曲线运动。FF、E反向，粒子带负反向，粒子带负电电vF、v成钝角，粒子成钝角，粒子减速减速目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习电场的力的性质电场的力的性质对点练习对点练习3. 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为小球，小球质量为1.0102