第1章 静电场 章末整合提升-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

专题一　电场强度的求解方法 1．用定义式求解 由于定义式E＝是适用于任何电场的(只要放入的电荷不影响原电场的分布)，所以都可用测得的放入电场中某点的电荷受到的电场力F，与该电荷电荷量q之比求出该点的电场强度。 2．用E＝求解点电荷在某一点的场强 中学阶段绝大多数情况下只讨论点电荷在真空中的电场分布情况，故直接用E＝求电场强度。其方向由场源电荷Q的正负确定。若为＋Q，E的方向沿半径向外；若为－Q，E的方向沿半径向内。 3．对称法 对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法，利用此法分析解决问题可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质。 4．微元法 微元法就是将研究对象分割成若干微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。 5．补偿法 求解物理问题，要根据问题给出的条件建立起物理模型，但有时由题给条件建立的不是一个完整的模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，组成一个完整的新模型。这样，求解原模型的问题就变为求解新模型与补充条件的差值问题。 6．极值法 物理学中的极值问题可分为物理型和数学型两类。物理型主要依据物理概念、定理、定律求解。数学型则是在根据物理规律列方程后，依靠数学中求极值的知识求解。 [例1]　如图1－1所示 ，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的中心轴线上的一点，OP＝L，试求P点的场强。 图1－1 [思路引导]　根据微元法和对称法计算电场强度。 [解析]　设想将圆环看成由n个小段组成，当n相当大时，每一小段都可以看成点电荷，其所带电荷量Q′＝，如图所示，由点电荷场强公式可求得每一小段带电圆环在P处产生的场强为 E＝＝ 由对称性可知，各小段带电圆环在P处的场强E垂直于轴的分量Ey相互抵消，而其轴向分量Ex之和即为带电圆环在P处的场强Ep。 则Ep＝nEx＝nkcos θ＝k，方向沿OP向右。 [答案]　k　方向沿OP向右 专题二　静电力与平衡问题 1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。库仑力实质也是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力，注意力学规律的应用及受力分析。[来源:学科网] 2．明确带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学平衡问题，其中仅多了一个电场力而已。 3．求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件去解决。 [例2]　有两个带电小球，电荷量分别为＋Q和＋9Q，在真空中相距0.4 m。如果引入第三个带电小球，正好使得三个小球都处于平衡状态。求： (1)第三个小球带的是哪种电荷？[来源:Z&xx&k.Com] (2)应放在什么地方？ (3)电荷量是Q的多少倍？ [思路引导]　求第三个小球的位置和电量时，可按以下思路进行： [解析]　根据受力平衡分析，引入的第三个小球必须带负电，放在＋Q和＋9Q两个小球的连线之间。 设第三个小球带电量为q，放在距离＋Q为x处，由平衡条件和库仑定律有： 以第三个带电小球为研究对象： ＝ 解得x＝0.1 m 以＋Q为研究对象：＝，得q＝。 [答案]　(1)带负电　(2)放在＋Q和＋9Q两个小球连线之间，距离＋Q 0.1 m处　(3)倍 [方法规律] 同一直线上三个电荷平衡的规律 (1)三点共线，两大夹小，两同夹异，近小远大。[来源:学科网] (2)三个点电荷的电荷量关系是＋＝(其中q2的电荷量最小且与q1、q3的电性相反)。 专题三　牛顿运动定律在电学中的应用 牛顿运动定律在电场中的解题方法和力学中一样，关键是对研究对象(带电物体)进行受力分析时，充分考虑电场力的特点，灵活应用动力学的基本知识和方法。[来源:学+科+网Z+X+X+K] [例3]　如图1－2所示，在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起在至细线与场强平行，然后无初速释放，已知小球沿圆弧摆到最低点的另一侧时线与竖直方向的最大夹角为θ＝37 °。求： 图1－2 (1)小球所受电场力的大小和方向； (2)小球经过最低点时细线对小球的拉力。 [解析]　(1)根据小球沿圆弧运动可确定小球所受电场力方向向右，设细线长为l，球的带电荷量为q，场强为E。电场力方向向右才能使小球沿圆弧运动，从释放点到左侧最高点，由动能定理：mglcos θ－qEl(1＋sin θ)＝0，得qE＝。 (2)若小球运动到最低点时的速度为v，此时线的拉力为F，由动能定理和牛顿第二定律：mgl－qEl＝，[来源:学科网] F－mg＝m，以上各式解得 F＝mg(3－)＝2mg。 [答案]　(1)　向右　(2)2mg $