第一章 素养拓展课(一) 电场的性质（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（粤教版2019）

素养拓展课(一)　电场的性质 [对应学生用书P34] 拓展点一　电场力的性质 高考对静电场力的性质的考查，侧重在以下几个方面： 1．库仑定律的应用：重点是结合多电荷库仑力的叠加，考查库仑力计算及库仑力平衡问题． 2．电场强度的叠加与计算：通常借助点电荷电场、匀强电场及一般带电体电场，考查利用对称性、等效性等方法求解电场强度，或者考查叠加电场中带电体的受力平衡或运动问题． 3．电场线的理解与应用：考查对电场线特点的理解，比较在给出电场线的电场中两点的电场强度及电场中带电粒子的运动． 在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为(　　) A. B. C．3 D. D　[设三角形边长为a，由几何知识可知，BD＝a·cos30°·＝a，以B为研究对象，由平衡条件可知， cos30°×2＝，解得：＝，D正确．] [规律方法]　处理库仑力作用下电荷平衡问题的方法 (1)处理库仑力作用下电荷的平衡问题与处理力学中物体的平衡问题的方法相同，可以将力进行合成与分解，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． (2)恰当选取研究对象，用“隔离法”或“整体法”进行分析． (3)对研究对象进行受力分析，注意不要忘记库仑力． (4)列平衡方程，注意电荷间的库仑力与电荷间的距离有关. 如图所示，以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f.等量正、负点电荷分别放置在a、d两处，在它们共同形成的电场中，下列叙述正确的是(　　) A．在两个点电荷形成的电场中，e、f处的电场强度相同 B．在两电荷的连线上，O处的电场强度大小最大 C．ad垂直平分线上各点的电场强度大小不相等、方向也不相同 D．仅将a处点电荷移至e处，则O处的电场强度方向沿Oc方向 D　[由题意可知，两点电荷在e、f处的合电场强度大小相等，方向不相同，故A错误；根据等量异种点电荷电场线的分布，可知在两电荷的连线上，O处电场强度最小，故B错误；等量异种点电荷连线的中垂线上各点电场强度方向均相同，但大小不相等，故C错误；仅将a处点电荷移至e处，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为120°，大小不变，则O处的合电场强度方向沿Oc方向，故D正确．] (多选)如图所示，带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况．一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示．若不考虑其他力，则下列判断中正确的是(　　) A．若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电 B．不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电 C．若粒子是从B运动到A，则其加速度减小 D．若粒子是从B运动到A，则其速度减小 BC　[根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受静电力与电场强度的方向相反，所以不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电，故A错误，B正确；电场线密的地方电场强度大，所以粒子在B点受到的静电力大，在B点时的加速度较大，若粒子是从B运动到A，则其加速度减小，故C正确；从B到A过程中静电力与速度方向成锐角，静电力做正功，动能增大，速度增大，故D错误．] [规律方法]　由粒子运动轨迹判断粒子运动情况 (1)粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切． (2)由电场线的疏密判断加速度大小． (3)由静电力做功的正负判断粒子动能的变化. [训练1]　(多选)如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球A、B、C、D，带电荷量分别为－q、Q、－q、Q.四个小球构成一个菱形，A、C的连线与A、B的连线之间的夹角为α.若此系统处于平衡状态，则正确的关系式可能是(　　) A．cos3α＝ B．cos3α＝ C．sin3α＝ D．sin3α＝ AC　[设菱形边长为a，则两个电荷量为Q的小球之间距离为2asinα，两个电荷量为－q的小球之间距离为2acosα.选取其中的一个带电荷量为－q的小球作为研究对象，由库仑定律和平衡条件得2kcosα＝k，解得cos3α＝，A正确，B错误；选取其中的一个带电荷量为Q的小球作为研究对象，由库仑定律和平衡条件得2ksinα＝k，解得sin3α＝，C正确，D错误．] [训练2]　如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d、c、e点，它所受的静电力分别为Fd、Fc、Fe，则下列说法中正确的是(　　) A．Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右 B．Fd、Fc的方向水平向右，Fe的方向竖直向上 C．Fd、Fe的方向水平向右，Fc＝0 D．Fd