【21世纪原创】2017年秋高中物理人教选修3-1同步学案：1.3习题课：电场力的性质

习题课：电场力的性质 【学习目标】 1.会分析两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场分布. 2.会由粒子的运动轨迹分析带电粒子的受力方向和所在处的电场方向. 3.会解答库仑力作用下带电体的平衡问题和加速问题． 【题型探究】 一、电场力作用下的平衡 1．共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零． 2．处理平衡问题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．选取研究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用． 例1　如图1所示，带电荷量分别为＋q和＋4q的两点电荷A、B，相距L，问： 图1 (1)若A、B固定，在何处放置点电荷C，才能使C处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？ (3)若A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？ 　 　 　 【技巧点拨】 1．同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，每个电荷受到的合力均为零，根据平衡方程可得，电荷间的关系为：“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”． 2对于三个自由电荷的平衡问题，只需对其中两个电荷列平衡方程，不必对第三个电荷列平衡方程． 例2　如图2所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为m，分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板上同一点，平衡时，B球偏离竖直方向θ角，A球竖直且与墙壁接触，此时A、B两球位于同一高度且相距L.求：21世纪教育网版权所有 图2 (1)每个小球带的电荷量q； (2)B球所受绳的拉力FT； (3)墙壁对A球的弹力FN. 　 　 　 　 二、两等量点电荷周围的电场 1．等量同号点电荷的电场(电场线分布如图3)： (1)两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大． (2)两点电荷连线中垂线上由中点O到无限远，场强先变大后变小． 2．等量异号点电荷的电场(电场线分布如图4)： (1)两点电荷连线上，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小． (2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧．沿中垂线从中点到无限远处，场强一直减小，中点处场强最大．21cnjy.com 　　　 　图3　　　　　　　　　　图4 例3　两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图5所示，关于电子的运动，下列说法正确的是(　　) 图5 A．电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B．电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C．电子运动到O点时，加速度为零，速度最大 D．电子通过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零 针对训练　如图6所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和－Q.在它们的水平中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球以初速度v0从管口射入，则小球(　　)21·cn·jy·com 图6 A．速度先增大后减小 B．受到的库仑力先做负功后做正功 C．受到的库仑力最大值为 D．管壁对小球的弹力最大值为 三、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析 例4　如图7所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则(　　) 图7 A．a一定带正电，b一定带负电 B．a的速度将减小，b的速度将增加 C．a的加速度将减小，b的加速度将增加 D．两个粒子的动能，一个增加一个减小 【总结提升】 1．合力方向与速度方向：合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向． 2．分析方法：由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向；由电场力和电场线的方向可判断电荷的正负；由电场线的疏密程度可确定电场力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断电荷加速 ... ...