第1章 静电场的描述 章末综合提升-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(粤教版)

[巩固层·知识整合] [提升层·能力强化] 电场的力的性质 1.电场强度的三个表达式 公式 E＝ E＝k E＝ 适用范围 任何电场 真空中点电荷的电场 匀强电场 说明 定义式，q为试探电荷 点电荷电场强度的决定式，Q为场源电荷，E表示跟场源电荷相距r处的电场强度 d为沿电场方向上电势差为U的两点间的距离 2.电场线“疏”“密”和方向的意义 (1)电场线的“疏”和“密”描述电场的弱和强。 (2)电场线的切线方向为该点的电场强度方向。 3．在电场力作用下的平衡问题：F合＝0。 【例1】　如图所示，将两个摆长均为l的单摆悬于O点，摆球质量均为m，带电荷量均为q(q>0)。将另一个带电荷量也为q(q>0)的小球从O点正下方较远处缓慢移向O点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时，两摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于(　　) A．mg　 B．mg C．2 D． B　[如图为a处带电小球的受力示意图，其中F为摆线对小球的拉力，F1和F2分别为b处带电小球和移动的带电小球对它的库仑力。根据题意分析可得F1＝F2＝k或F＝mg，B正确。]sin 60°，解得F＝cos 60°，竖直方向：mg＝Fsin 30°＋k＋k，根据共点力的平衡知识可得，水平方向：Fcos 30°＝k [一语通关]　 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，灵活运用方法(如合成分解法、矢量图示法、相似三角形法、整体法等(去解决。 电场的能的性质 1.相关物理量：描述电场的能的性质的物理量有电势、电势差，其公式为φA＝。 ，UAB＝φA－φB＝ 2．电势的高低判断与计算 (1)根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。这是判断电势高低最常用、最直观的方法。 (注意与电场强度大小的判断的区别)。 (2)根据电势差的定义式UAB＝＝φA－φB判断：若UAB>0，则φA>φB；若UAB<0，则φA<φB。 (3)根据电势的定义式φ＝判断：求得A、B两点的电势，进行比较，计算时需将正负号一并代入。 3．电势能的大小判断与计算 (1)根据Ep＝qφ计算，并可判断：电势越高处，正电荷具有的电势能越大，负电荷具有的电势能越小，反之亦然。 (2)根据电场力做功与电势能变化的关系WAB＝EpA－EpB判断。这是判断电势能如何变化最基本、最有效的方法。 【例2】　(多选)如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力的作用下沿以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M点经P点到达N点的过程中(　　) A．速度先增大后减小 B．速度先减小后增大 C．电势能先减小后增大 D．电势能先增大后减小 AC　[电子在从M点经P点到达N点的过程中，先靠近正电荷，然后再远离正电荷，因此电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大；再根据动能定理，靠近时合外力(即电场力)做正功，则动能增加，速度增大，反之，远离时速度减小，故选项A、C正确。] [一语通关]　 (1(求解本题可以用电场力做功与电势能变化的关系以及动能定理来解决。 (2(如果注意到题目的情境跟天体在万有引力作用下的运动相似，就可以借鉴那种情况下天体的引力势能与引力做功以及动能变化的关系来解答，因为本题就是把引力势能改换成电势能来考查的。 电场中的功能关系 带电的物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等。因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种功和能的方法来快速简捷的处理。 1．应用动能定理处理时应注意： (1)明确研究对象、研究过程。 (2)分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功。 (3)弄清所研究过程的初、末状态。 2．应用能量守恒定律时应注意： (1)明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化。 (2)弄清所研究过程的初、末状态。 (3)应用守恒或转化列式求解。 【例3】　如图所示，两块相同的金属板M和N正对并水平放置，它们的正中央分别有小孔O和O′，两板距离为2L，两板间存在竖直向上的匀强电场。AB是一根长为3L的轻质绝缘竖直细杆，杆上等间距地固定着四个(1、2、3、4)完全相同的带电荷小球，每个小球带电荷量为q、质量为m、相邻小球间的距离为L，第1个小球置于O孔处。将AB杆由静止释放，观察发现，从第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场，AB杆一直做匀速直线运动，整个运动过程中AB杆始终保持竖直，重力加速度为g。求： (1)两板间的电场强度E； (2)求AB杆匀速运动的速度； (3)第4个小球刚离开电场时AB杆的速度。 [解析]　(1)两个小球处于电场中时，2qE＝4mg，解得E＝。