2020學(xué)年高中物理 1.3 電場強(qiáng)度學(xué)案2 新人教版選修3-1

1、1.3 電場強(qiáng)度 學(xué)案2（人教版選修3-1） 1三價鋁離子的電荷量為_C.2真空中有兩個相距0.2 m的點電荷A和B.已知QA4QB，且A受B的斥力為3.6102 N，則QB_C，且A受B的斥力FA和B受A的斥力FB的大小之比FA：FB_.3將一電荷量為4109 C的檢驗電荷放入電場中，電荷所受的電場力為2105 N，則該點的場強(qiáng)為_N/C.4勻強(qiáng)電場的電場線是_5在點電荷Q2.0108 C產(chǎn)生的電場中有一點A，已知A點距點電荷Q的距離為30 cm，那么點電荷在A點產(chǎn)生的場強(qiáng)為_N/C.答案1. 4.810192. 2107113. 51034.間距相等的平行線5.2103一、靜電場中的受力平

2、衡問題1同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引庫侖力實質(zhì)也是電場力，與重力、彈力一樣，它也是一種基本力，注意力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用及受力分析2明確帶電粒子在電場中的平衡問題，實際上屬于力學(xué)平衡問題，其中僅多了一個電場力而已3求解這類問題時，需應(yīng)用有關(guān)力的平衡知識，在正確的受力分析基礎(chǔ)上，運用平行四邊形定則、三角形定則或建立平面直角坐標(biāo)系，應(yīng)用共點力作用下物體的平衡條件去解決問題例1一根長為3l的絲線穿著兩個相同的質(zhì)量均為m的小金屬圓環(huán)A和B，將絲線的兩端系于同一點O，如圖1所示當(dāng)金屬環(huán)帶電后，由于兩環(huán)間的靜電斥力使絲線構(gòu)成一等邊三角形，此時兩環(huán)處于同一水平線上如果不計環(huán)與線的摩擦，問兩環(huán)各帶多少電荷量？(

3、已知靜電力常量為k)圖1問題引導(dǎo)1.本題中研究對象是什么？研究對象受哪些力作用？2.題中有幾根線？同一條絲線上各處的力有什么特點？解析因為兩個小環(huán)完全相同，它們的帶電情況可認(rèn)為相同，設(shè)兩小環(huán)帶電均為q，同時小環(huán)又可視為點電荷取右環(huán)B為研究對象，受力分析如圖所示，將OB線對小環(huán)B的拉力沿豎直方向和水平方向分解，由庫侖定律得B受到A的斥力Fk.根據(jù)平衡條件，豎直方向有FTcos 30mg；水平方向有FTFTsin 30F；聯(lián)立解得：q 答案qA ，qB 變式訓(xùn)練1如圖2所示，懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細(xì)線下端有一個帶電荷量不變的小球A.在兩次實驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B.當(dāng)B到達(dá)懸

4、點O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為.若兩次實驗中B的電荷量分別為q1和q2，分別為30和45，則為()圖2A2 B3 C2 D3答案C解析確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件列方程求解設(shè)細(xì)線長為l，A的帶電荷量為Q.A與B處在同一水平線上，以A為研究對象，受力分析作出受力圖，如圖所示根據(jù)平衡條件可知，庫侖力跟重力的合力與細(xì)線的拉力等大反向，由幾何關(guān)系列式得tan ，其中Fk兩式整理得：q將題干中的兩種情況代入得：2.例2如圖3所示，在一電場強(qiáng)度沿紙面方向的勻強(qiáng)電場中，用一絕緣絲線系一帶電小球，小球的質(zhì)量為m，電荷量為q.為了保證當(dāng)絲線與豎

5、直方向的夾角60時，小球處于平衡狀態(tài)，則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小可能為()圖3A. B. C. D.解析取小球為研究對象，它受到重力mg、絲線的拉力F和電場力Eq的作用因小球處于平衡狀態(tài)，則它受到的合外力等于零由平衡條件知，F(xiàn)和Eq的合力與mg是一對平衡力根據(jù)力的平行四邊形定則可知，當(dāng)電場力Eq的方向與絲線的拉力方向垂直時，電場力為最小，如右圖所示則Eqmgsin ，得E所以，該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小可能值為E.答案ACD變式訓(xùn)練2如圖4所示，豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣，兩個帶有同種電荷的小球A、B分別處于豎直墻面和水平地面上，且處于同一豎直平面內(nèi)若用圖示方向的水平推力F作用于小球B，則兩球靜止

6、于圖示位置；如果將小球B向右推動少許，則兩球重新達(dá)到平衡時，兩個小球的受力情況與原來相比()圖4A推力F將增大B豎直墻面對小球A的彈力將減小C地面對小球B的彈力一定不變D兩個小球之間的距離增大答案BCD解析將A、B視為整體進(jìn)行受力分析，在豎直方向只受重力和地面對整體的支持力FN(也是地面對B的支持力)，將B向右推動少許后，豎直方向受力不變，所以FN(mAmB)g為一定值，C正確然后對B受力分析，如圖所示，由平衡條件可知豎直方向：FNmBgF斥 cos ，向右推B，減小，所以F斥減小，由F斥k得，A、B間距離r增大，D正確而FF斥 sin ，減小，F(xiàn)斥減小，所以推力F減小，A錯誤墻面對A的彈力F

7、NF斥sin 將減小，B正確方法總結(jié)例1是在多個力作用而平衡時采用了正交分解法，變式訓(xùn)練1則采用了力的合成的方法；例2是平行四邊形定則的應(yīng)用；變式訓(xùn)練2是整體法的應(yīng)用這些方法在必修1中都常用，是處理力學(xué)問題的基本方法，此處僅僅多了一個電場力二、靜電場與牛頓第二定律的結(jié)合用牛頓第二定律解答動力學(xué)問題的前提是做好受力分析，在勻強(qiáng)電場中FEq，電場力由電場和電荷的電荷量及電性決定；庫侖力的計算要注意電性和點電荷間的間距例3如圖5所示，光滑絕緣水平面上固定著A、B、C三個帶電小球，它們的質(zhì)量均為m，間距均為r，A、B帶正電，電荷量均為q.現(xiàn)對C施一水平力F的同時放開三個小球，欲使三小球在運動過程中保持

8、間距r不變，求：圖5(1)C球的電性和電荷量；(2)水平力F的大小問題引導(dǎo)1.由題中“間距不變”我們能否得出這樣的結(jié)論：三球在運動過程中速度時刻相等？三球在運動過程中加速度相等？2.三球間距不變，則能否把它們視為一個整體？解析對A球進(jìn)行受力分析如圖所示，A球受到B球的庫侖斥力F1和C球的庫侖力F2后，產(chǎn)生向右的加速度，故F2為引力，C球帶負(fù)電，根據(jù)庫侖定律得：F1，F(xiàn)2又F2sin 30F1，所以qC2q對A球有：a對A、B、C整體有：F3ma故F3.答案(1)C球帶負(fù)電，電荷量為2q(2)F3方法總結(jié)整體法與隔離法是處理物體系問題的基本方法庫侖力是兩個點電荷間的作用力，當(dāng)把兩個點電荷看做整體

9、時，庫侖力屬于內(nèi)力，一定要注意這類問題往往是整體法與隔離法相結(jié)合，恰當(dāng)選取研究對象，可使問題變得簡捷變式訓(xùn)練3如圖6所示，在光滑絕緣水平面上固定著質(zhì)量相等的三個帶電小球a、b、c，三球在一條直線上取向右為正方向，若釋放a球，a球的初始加速度為1 m/s2；若釋放c球，c球的初始加速度為3 m/s2，則釋放b球時，b球的初始加速度為多少？圖6答案2 m/s2解析設(shè)b對a、b對c、c對a的作用力的大小分別為F1、F2、F3，則對a有：F1F3maa對c有：F3F2mac對b有：F1F2mab聯(lián)立解得：ab2 m/s2.【即學(xué)即練】1. 如圖7所示，質(zhì)量、電荷量分別為m1、m2、q1、q2的兩球，用

10、絕緣絲線懸于同一點，靜止后它們恰好位于同一水平面上，細(xì)線與豎直方向夾角分別為、，則()圖7A若m1m2，q1q2，則B若m1m2，q1q2，則C若q1q2，m1m2，則D若m1m2，則，與q1、q2是否相等無關(guān)答案D解析對m1球受力分析：有tan 同理tan 因F庫，無論q1與q2的關(guān)系怎樣，兩球所受庫侖力相同，F(xiàn)庫與F庫是作用力和反作用力，所以有，即當(dāng)m1m2時，D選項正確2設(shè)星球帶負(fù)電，一電子粉塵懸浮在距星球表面1 000 km的地方，又若將同樣的電子粉塵帶到距星球表面2 000 km的地方相對于該星球無初速釋放，則此電子粉塵()A向星球下落 B仍懸浮C推向太空 D無法判斷答案B解析粉塵懸浮即受力平衡：G，kqQGMm; 故在另一個地方則有G仍平衡，故B項正確3兩個正負(fù)點電荷，在庫侖力的作用下，它們以兩者連線上的某點為圓心做勻速圓周運動以下說法中正確的是()A它們所受到的向心力的大小不相等B它們做勻速圓周運動的角速度相等C它們的線速度與其質(zhì)量成反比D它們的運動半徑與電荷量成反比答案BC解析對任一個電荷受力大小均為；故有m1r12m2r22(且有r1r2L)可得m1r1m2r2即半徑與質(zhì)量成反比；由相同可得即線速度與半徑成正比故線速度與質(zhì)量成反比，B、C選項正確4. 如圖8所