高中物理必修三-第一章-專(zhuān)題強(qiáng)化2-電場(chǎng)力的性質(zhì)

專(zhuān)題強(qiáng)化2電場(chǎng)力的性質(zhì)探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)/專(zhuān)題強(qiáng)化練第一章1.學(xué)會(huì)利用幾種特殊方法求解電場(chǎng)強(qiáng)度.2.會(huì)分析電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡相結(jié)合問(wèn)題.3.學(xué)會(huì)分析電場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題.學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容索引探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)Part1專(zhuān)題強(qiáng)化練Part2探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)Part

1一、電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的三種特殊計(jì)算方法對(duì)稱(chēng)法對(duì)稱(chēng)法實(shí)際上就是根據(jù)某些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律、物理過(guò)程或幾何圖形的對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行解題的一種方法.在電場(chǎng)中，當(dāng)電荷的分布具有對(duì)稱(chēng)性時(shí)，應(yīng)用對(duì)稱(chēng)性解題可將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化微元法當(dāng)一個(gè)帶電體的體積較大，已不能視為點(diǎn)電荷時(shí)，求這個(gè)帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng)在某處的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可用微元法的思想把帶電體分成很多小塊，每塊都可以看成點(diǎn)電荷，用點(diǎn)電荷電場(chǎng)疊加的方法計(jì)算補(bǔ)償法有時(shí)由題給條件建立的模型不是一個(gè)完整的模型，這時(shí)需要給原來(lái)的問(wèn)題補(bǔ)充一些條件，組成一個(gè)完整的新模型.這樣，求解原模型的問(wèn)題就變?yōu)榍蠼庑履Ｐ团c補(bǔ)充條件的差值問(wèn)題.如采用補(bǔ)償法將有缺口的帶電圓環(huán)補(bǔ)全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面，從而將問(wèn)題化難為易

(2021·北京朝陽(yáng)區(qū)高二上期中)如圖所示，真空中電荷量為－q(q>0)的點(diǎn)電荷與均勻帶電薄板相距2d，點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線BO通過(guò)板的幾何中心，A、O、B在同一直線上.若圖中A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0.靜電力常量為k，下列說(shuō)法中正確的是A.帶電薄板產(chǎn)生的電場(chǎng)在圖中A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為B.帶電薄板產(chǎn)生的電場(chǎng)在圖中B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為0C.圖中B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為D.圖中B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿著AB連線指向A例1√

(2022·深圳市高二期末)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng).如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過(guò)半球頂點(diǎn)與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點(diǎn)，OM＝ON＝2R，已知M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為例2√若將帶電荷量為2q的完整球面放在O處，均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng).故選C.

(2022·佛山市高二期末)如圖所示，均勻帶正電圓環(huán)帶電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，A、B、C為垂直于圓環(huán)平面的中心軸上的三個(gè)點(diǎn)，且BC＝2AO＝2OB＝2R，當(dāng)在C處放置一點(diǎn)電荷時(shí)(不影響圓環(huán)的電荷分布情況，整個(gè)裝置位于真空中)，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零，則由此可得A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為例3√由對(duì)稱(chēng)性可知，各小段帶電環(huán)在B處的場(chǎng)強(qiáng)E的垂直于軸向的分量相互抵消，而E1的軸向分量之和即為帶電環(huán)在B處的場(chǎng)強(qiáng)，EB＝nE1cos45°＝

，方向向右，C點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷時(shí)，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零，說(shuō)明C處點(diǎn)電荷和圓環(huán)上的電荷在B處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，設(shè)C處電荷的帶電荷量為q.根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，圓環(huán)在A處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為：二、電場(chǎng)線與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡1.帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，速度方向沿軌跡的切線方向.2.分析思路：(1)由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場(chǎng)線確定靜電力的方向；(2)由靜電力和電場(chǎng)線的方向可判斷帶電粒子所帶電荷的正負(fù)；(3)由電場(chǎng)線的疏密程度可判斷靜電力的大小變化，再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可判斷帶電粒子加速度的大小變化.

(2021·北京西城區(qū)高一下期末)如圖所示，帶箭頭的線表示某一電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布情況.一帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中虛線所示.若不考慮其他力，則下列判斷中正確的是A.若粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，則粒子帶正電；若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則粒子

帶負(fù)電B.不論粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，還是從B運(yùn)動(dòng)到A，粒子

必帶負(fù)電，電場(chǎng)力都做負(fù)功C.若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其加速度減小D.若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其速度減小例4√粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，則受合力方向指向運(yùn)動(dòng)軌跡凹側(cè)，由于只受電場(chǎng)力作用，則合力即為電場(chǎng)力，電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)所在直線，與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，故粒子帶負(fù)電，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，若從A運(yùn)動(dòng)到B，電場(chǎng)力做負(fù)功，若從B運(yùn)動(dòng)到A，電場(chǎng)力做正功，故A、B錯(cuò)誤；若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，電場(chǎng)線變疏，場(chǎng)強(qiáng)減小，則其加速度減小，故C正確；若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，電場(chǎng)力做正功，其速度增大，故D錯(cuò)誤.(2021·廣東高二期末)如圖所示，實(shí)線為不知方向的三條電場(chǎng)線，從電場(chǎng)中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場(chǎng)線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，則

A.a一定帶正電，b一定帶負(fù)電B.a的速度將減小，b的速度將增大C.a、b的加速度都將增大D.兩個(gè)粒子的動(dòng)能都將增大√針對(duì)訓(xùn)練1物體做曲線運(yùn)動(dòng)，所受力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，所以能判斷a、b一定帶異種電荷，但是不清楚哪一個(gè)帶正電荷，哪一個(gè)帶負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤；粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，所受力的方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，從圖中軌跡變化來(lái)看電場(chǎng)力都做正功，動(dòng)能都增大，速度都增大，故B錯(cuò)誤，D正確；電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小，所以a加速度減小，b加速度增大，故C錯(cuò)誤.三、電場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.帶電體在多個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，帶電體所受合外力為零，因此可用共點(diǎn)力平衡的知識(shí)分析，常用的方法有正交分解法、合成法等.2.帶電體在電場(chǎng)中的加速問(wèn)題與力學(xué)問(wèn)題分析方法完全相同，帶電體的受力仍然滿(mǎn)足牛頓第二定律，在進(jìn)行受力分析時(shí)不要漏掉電場(chǎng)力.

(2022·珠海市高二期末)如圖所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊，處于傾角為37°足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面上的A點(diǎn)，A、B相距為5L，當(dāng)整個(gè)裝置置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí).小物塊恰好靜止，設(shè)重力加速度為g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；例5小物塊靜止在斜面上，受重力、電場(chǎng)力和斜面支持力FNsin37°＝qEFNcos37°＝mg可得電場(chǎng)強(qiáng)度(2)若將電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的

，小物塊由靜止沿斜面從A下滑至B點(diǎn)時(shí)，求小物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度大小.由牛頓第二定律mgsin37°－qE′cos37°＝ma可得加速度a＝0.3g由vB2＝2a·5L(2021·天津市高二上期末)如圖所示，一質(zhì)量為m＝1.0×10－2kg、帶電荷量大小為q＝1.0×10－6C的小球，用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，假設(shè)電場(chǎng)范圍足夠大，靜止時(shí)懸線向左與豎直方向夾角為θ＝37°.小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變，重力加速度g取10m/s2.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求小球的電性及電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。会槍?duì)訓(xùn)練2答案負(fù)電7.5×104N/C由于小球靜止時(shí)偏向左邊，所受電場(chǎng)力水平向左，所以該小球帶負(fù)電，對(duì)小球，由平衡條件可得qE＝mgtanθ代入數(shù)據(jù)解得電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小為E＝7.5×104N/C(2)若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷，求經(jīng)過(guò)1s時(shí)小球的速度大小v及方向.答案12.5m/s方向與豎直方向夾角為37°斜向左下剪斷細(xì)線后，小球只受重力和電場(chǎng)力，兩力的合力沿著細(xì)線的方向，小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律F＝ma得a＝12.5m/s2v＝at代入數(shù)據(jù)解得v＝12.5m/s方向與豎直方向成37°角斜向左下返回專(zhuān)題強(qiáng)化練Part

2考點(diǎn)一電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算1.如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正六邊形ABCDEF的5條邊上分別放置5根長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的相同絕緣細(xì)棒.每根細(xì)棒均勻帶上等量的正電荷.現(xiàn)將電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷置于BC中點(diǎn)，此時(shí)正六邊形幾何中心O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零.若移走＋Q及AB邊上的細(xì)棒，則O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為(k為靜電力常量，不考慮絕緣棒及＋Q之間的相互影響)基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練123456789101112√2.如圖所示，正電荷q均勻分布在半球面ACB上，球面半徑為R，CD為通過(guò)半球面頂點(diǎn)C和球心O的軸線.P、M為軸線上的兩點(diǎn)，距球心O的距離均為

，在M右側(cè)軸線上O′點(diǎn)固定一帶正電的點(diǎn)電荷Q，O′、M點(diǎn)間的距離為R，已知P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，若均勻帶電的封閉球殼場(chǎng)強(qiáng)處處為零，則M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為(靜電力常量為k)123456789101112√123456789101112考點(diǎn)二電場(chǎng)線與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡3.一帶負(fù)電荷的點(diǎn)電荷，只在靜電力作用下沿曲線abc由a運(yùn)動(dòng)到c，已知點(diǎn)電荷的速率是遞減的.關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向，下列圖中可能正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)√123456789101112根據(jù)從a運(yùn)動(dòng)到c，點(diǎn)電荷的速率是遞減的，可知點(diǎn)電荷所受靜電力方向與速度方向成鈍角，又根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)條件，可知靜電力指向軌跡彎曲的凹側(cè)，負(fù)電荷所受靜電力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，故圖D正確.4.(多選)一帶電粒子從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，軌跡如圖中虛線所示.不計(jì)粒子所受重力，則A.粒子帶正電荷B.粒子加速度逐漸減小C.粒子在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度D.粒子的初速度不為零123456789101112√√√帶電粒子所受合外力(即靜電力)指向軌跡凹側(cè)，結(jié)合題圖可知帶電粒子所受靜電力方向偏向左，故粒子帶負(fù)電荷，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小知EA>EB，由a＝

知，B項(xiàng)正確；粒子從A到B受到的靜電力為阻力，粒子速度減小，C項(xiàng)正確；由于電場(chǎng)線為直線，粒子軌跡為曲線，故粒子在A點(diǎn)速度不為零，D項(xiàng)正確.1234567891011125.(2021·南京市高一期末)某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，則A.粒子一定帶負(fù)電B.粒子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C.粒子在c點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度D.粒子在電場(chǎng)中c點(diǎn)的速度一定大于在a點(diǎn)的速度123456789101112√123456789101112根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件，合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，由此可知，帶電粒子受到的靜電力的方向?yàn)檠刂妶?chǎng)線向左，所以粒子帶正電，A錯(cuò)誤；粒子不一定是從a點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，也可能是從b點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)，B錯(cuò)誤；由電場(chǎng)線的分布可知，粒子在c點(diǎn)所受靜電力較大，在c點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度，C正確；123456789101112若粒子從c運(yùn)動(dòng)到a，靜電力方向與速度方向成銳角，所以粒子做加速運(yùn)動(dòng)，若粒子從a運(yùn)動(dòng)到c，靜電力方向與速度方向成鈍角，所以粒子做減速運(yùn)動(dòng)，故粒子在電場(chǎng)中c點(diǎn)的速度一定小于在a點(diǎn)的速度，D錯(cuò)誤.考點(diǎn)三電場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題6.(多選)下列圖中，絕緣細(xì)繩一端固定在天花板，另一端系一質(zhì)量為m的帶正電小球，為了使小球能靜止在圖中所示位置，可加一個(gè)與紙面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，所加電場(chǎng)方向可能是123456789101112√√√123456789101112A圖中，小球帶正電，電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左，帶電小球所受的電場(chǎng)力水平向左，則小球不可能靜止在圖示位置，故A錯(cuò)誤；B圖中，小球帶正電，電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右，帶電小球所受的電場(chǎng)力水平向右，則小球可能靜止在圖示位置，故B正確；123456789101112C圖中小球所受電場(chǎng)力方向斜向右上方，還受向下的重力及向左上方的細(xì)繩的拉力，三力可能平衡，選項(xiàng)C正確；D圖中，電場(chǎng)強(qiáng)度方向向上，當(dāng)qE＝mg，繩子拉力為零時(shí)，小球能靜止在圖中位置，故D正確.7.如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細(xì)線上，當(dāng)小球靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向成30°角，已知此電場(chǎng)方向恰使小球受到的電場(chǎng)力最小，重力加速度為g，則小球所帶的電荷量應(yīng)為123456789101112√123456789101112電場(chǎng)方向恰使小球受到的電場(chǎng)力最小，即E的方向與細(xì)線垂直，對(duì)小球進(jìn)行受力分析可得mgsin30°＝qE，則q＝

，故選D.1234567891011128.(2021·河南重點(diǎn)中學(xué)期中)如圖所示，A、B、C、D、E、F六點(diǎn)把絕緣均勻圓環(huán)平均分成六部分，其中圓弧AF、BC帶正電，圓弧DE帶負(fù)電，其余部分不帶電，單位長(zhǎng)度圓弧所帶電荷量相等.圓弧AF所帶電荷在圓心O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1.則圓心O處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為A.0 B.E1

C.3E1 D.2E1√能力綜合練123456789101112由題意可知，單位長(zhǎng)度圓弧所帶電荷量相等，圓弧AF、DE、BC所帶電荷在圓心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，其中圓弧AF與BC所帶電荷在O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向的夾角為120°，圓弧DE所帶電荷在O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向在上述兩場(chǎng)強(qiáng)方向的夾角的角平分線上，如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則知，圓心O處的合場(chǎng)強(qiáng)大小為2E1，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.9.(多選)(2022·廣東高二期末)如圖所示，用兩根等長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩，把兩個(gè)帶異種電荷的小球a、b懸掛起來(lái)，小球a帶正電，小球b帶負(fù)電，帶電量大小分別為qa、qb.小球a、b質(zhì)量相同，如果在該區(qū)間加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩繩始終拉緊，最后達(dá)到平衡狀態(tài)，則下列判斷正確的是

A.如果qa＝qb，兩球的平衡狀態(tài)為A圖B.如果qa＝3qb，兩球的平衡狀態(tài)

為B圖C.如果qa＝qb，兩球的平衡狀態(tài)為C圖D.如果qa＝3qb，兩球的平衡狀態(tài)為D圖123456789101112√√把兩個(gè)小球看作一個(gè)整體，如果帶電量相同，則水平方向上的合力為零，則最上面的細(xì)繩應(yīng)豎直，A錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)qa＝3qb時(shí)，設(shè)上端繩子的拉力為F1，下端繩子的拉力為F2，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，設(shè)上端繩子與豎直方向的夾角為θ，下端繩子與豎直方向的夾角為α，兩個(gè)小球質(zhì)量均為m，如圖所示利用平行四邊形定則可得123456789101112對(duì)b進(jìn)行受力分析可得123456789101112則tanα＝tanθ則α＝θ.B錯(cuò)誤，D正確.10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有兩個(gè)點(diǎn)電荷，固定在同一水平直線上相距為

的A、B兩點(diǎn)，其電荷量分別為＋Q、－Q.在AB連線的垂直平分線上固定一光滑豎直絕緣桿，在桿上C點(diǎn)有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為－q的小環(huán)(可視為點(diǎn)電荷)由靜止釋放.已知A、B、C三點(diǎn)連線構(gòu)成正三角形，重力加速度為g.求：(1)釋放小環(huán)瞬間，桿對(duì)小環(huán)的作用力大?。?23456789101112123456789101112A處正點(diǎn)電荷對(duì)C處小環(huán)的靜電力大小(2)小環(huán)滑到D點(diǎn)(AB連線的中點(diǎn))時(shí)的速度大小.12345678910111211.如圖所示，有一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E＝1.25×104N/C，一根長(zhǎng)L＝1.5m、與水平方向的夾角θ＝37°的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場(chǎng)中，桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量q＝＋1.0×10－6C，質(zhì)量m＝1.0×